高通可編程濾波器硬件基礎結構

來源：康寶智信測量技術（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合了數字信號處理（DSP）技術和模擬電路設計的先進器件，其核心優勢在于能夠通過軟件配置實現不同頻率響應特性的動態調整。以下是其作用原理的詳細解析：

　　一、高通可編程濾波器硬件基礎結構

　　1.輸入接口模塊

　　接收原始模擬信號或已數字化的采樣數據流；

　　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）

　　由現場可編程門陣列（FPGA）、專用集成電路（ASIC）或微控制器（MCU）構成；

　　根據預設算法實時計算濾波系數，并控制后續處理流程。

　　3.數字乘法累加器（MAC Array）

　　實現有限脈沖響應（FIR）結構的卷積運算，每個抽頭延遲線對應一組權重參數；

　　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.數模轉換器（DAC）及重建電路

　　將處理后的數字結果轉換為模擬信號；

　　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時間信號進行離散化；

　　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）：動態調整輸入幅度至最佳信噪比區間。

　　步驟2：數字域濾波實現-采用兩種主流算法架構：

　　1FIR濾波機制

　　其中h[k]為預先設計的沖激響應序列；

　　優點：嚴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遞推結構

　　通過反饋回路實現無限長沖激響應；

　　優勢：較低階數下即可達到尖銳滾降特性，適合資源受限場景；

　　注意點：需謹慎處理穩定性問題，防止極點移出單位圓導致振蕩。

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