Интерполяция CIC фильтром Опции

[Olga_woroncova]

Здравствуйте! Подскажите пожалуйста, делаю интерполяцию с помощью CIC фильтра, вроде бы всё по теории, но у получившегося сигнала амплитуда меньше, чем должна быть. Почему так получается? правильно ли я выбираю коэффициент для нормирования амплитуды?

Код

close all; clc; clear;

% Формирование сигнала.
Fs = 1000;
T = 1/Fs;
L = 50;
t = (0:L-1)*T;

x = 5*sin(2*pi*50*t);

% Коэффициент интерполяции
R = 5;
T1 = 1/(R*Fs);
t1 = (0:R*L-1)*T1;

% Величина задержки
D = 2*R;

% Порядок фильтра
N = 4;

% Усиление
Klg = 20*N*log10(D);
K = D^N;

% Расчет коэффициентов передаточной функции
% H(w) = (1 - z^(-D))^N / (1 - z^-1)^N
b = 1;
a = 1;
for n = 1 : N
    b = conv(b, [1 zeros(1,D-1) -1]);
    a = conv(a, [1 -1]);
end

% АЧХ и ФЧХ полученного фильтра стандартными средствами матлаб.
figure;
freqz(b,a);

% Применяем фильтр к сигналу стандартными средствами матлаб
nx = zeros(1,R*L);
nx(1:R:R*L) = x;
y = filter(b,a,nx);
y = (y/K)*R;

% И смотрим результат
figure;
plot(t,x,'-o',t1,y, '-o')

xlabel('Время, с')
ylabel('Амлитуда сигнала, у.е.')
legend({'сигнал', 'filter()'})

Эскизы прикрепленных изображений

 

[coding4dsp]

Добрый день!

Во-первых, судя по АЧХ синус попадает на наклон, где сигнал претерпевает ослабление.
Во-вторых, ваш фильтр не стабилен! Посмотрите на сигнал, при L = 50000;

На CIC не очень похоже - CIC это FIR фильтр, а у вас IIR.

[quato_a]

На CIC не очень похоже - CIC это FIR фильтр, а у вас IIR.

CIC - это FIR (КИХ) ?

[Kluwert]

CIC - это FIR (КИХ) ?

По-сути, CIC (фильтр Хогенауэра) - это совершенно тупой (нерекурсивный изначально) фильтр скользящего среднего. Заслуга Хогенауэра (можно легко найти его статью в Инете), что, используя формулы бинома Ньютона, он представил его в виде рекурсивного фильтра. Мало того, при конечной разрядности, он использует сумматоры с циклическим перполнением, у которых ещё и переменная разрядность как функция номера секции. Во времена, когда ещё даже не сущестовало даже БМК (и, тем более, ПЛИС) - это было великим делом.

Но у CIC-фильтров есть один существенный недостаток: легко прикинуть, что, т.к. он равноценен некому фильтру СС, то его АЧХ будет типа sinc(f), что приводит к дикой неравномерности АЧХ в полосе пропускания. Как правило этот фильтр используется в квадратурных приёмниках и если допустимо, что бы частота оцифровки квадратур была заметно больше полуширины полосы сигнала, то - можно с этим жить. Но, как правило, это не позволительная роскошь. А тогда, на выходе этого фильтра приходится примастрячивать компенсирующей фильтр весьма нехилой длины. Да, он уже работает на пониженной частоте. Но по аппаратурной сложности все плюсы CIC-фильтра сходят на нет. Кроме того, CIC страдает просто фантастическом ростом выходной разрядности, поледующее грамотное упихивание оной в заданную - это не такая тривиальная задача, как кажется.

Поэтому, у нас в конторе, например, уже давно от CIC-фильтров отказались - в квадратурных приёмниках производится 2-3-ступенчатое понижение частоты на обычных нерекурсивных фильтрах невысокого порядка. Для современнных мощных и скоростных ПЛИС - это гораздо более экономичное и практичное решение (во всех смыслах).

[coding4dsp]

Kluwert, а какие у вас коэффициенты интерполяции/децимации?