高通可編程濾波器硬件基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)

來源：康寶智信測量技術(shù)（北京）有限公司 2025年08月19日 16:38

　　高通可編程濾波器是一種結(jié)合了數(shù)字信號處理（DSP）技術(shù)和模擬電路設(shè)計的先進(jìn)器件，其核心優(yōu)勢在于能夠通過軟件配置實現(xiàn)不同頻率響應(yīng)特性的動態(tài)調(diào)整。以下是其作用原理的詳細(xì)解析：

　　一、高通可編程濾波器硬件基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)

　　1.輸入接口模塊

　　接收原始模擬信號或已數(shù)字化的采樣數(shù)據(jù)流；

　　包含抗混疊低通濾波器（Anti-Aliasing LPF），抑制高于奈奎斯特頻率的成分以避免頻譜混疊。

　　2.可編程邏輯單元（PFU）

　　由現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）、專用集成電路（ASIC）或微控制器（MCU）構(gòu)成；

　　根據(jù)預(yù)設(shè)算法實時計算濾波系數(shù)，并控制后續(xù)處理流程。

　　3.數(shù)字乘法累加器（MAC Array）

　　實現(xiàn)有限脈沖響應(yīng)（FIR）結(jié)構(gòu)的卷積運算，每個抽頭延遲線對應(yīng)一組權(quán)重參數(shù)；

　　典型配置支持64~1024階抽頭，決定過渡帶陡峭度和阻帶衰減深度。

　　4.數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）及重建電路

　　將處理后的數(shù)字結(jié)果轉(zhuǎn)換為模擬信號；

　　配備平滑濾波器消除量化噪聲和鏡像頻率分量。

　　二、高通可編程濾波器工作原理分步詳解

　　步驟1：信號采集與預(yù)處理

　　采樣定理遵循：以至少兩倍最高感興趣頻率的速度對連續(xù)時間信號進(jìn)行離散化；

　　直流偏移校正：通過高分辨率ADC檢測并去除共模電壓干擾；

　　自動增益控制（AGC）：動態(tài)調(diào)整輸入幅度至最佳信噪比區(qū)間。

　　步驟2：數(shù)字域濾波實現(xiàn)-采用兩種主流算法架構(gòu)：

　　1FIR濾波機制

　　其中h[k]為預(yù)先設(shè)計的沖激響應(yīng)序列；

　　優(yōu)點：嚴(yán)格線性相位特性保證各頻率成分延遲一致，避免波形失真；

　　2IIR遞推結(jié)構(gòu)

　　通過反饋回路實現(xiàn)無限長沖激響應(yīng)；

　　優(yōu)勢：較低階數(shù)下即可達(dá)到尖銳滾降特性，適合資源受限場景；

　　注意點：需謹(jǐn)慎處理穩(wěn)定性問題，防止極點移出單位圓導(dǎo)致振蕩。

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