簡單說,它就是兩條并行的數(shù)字信號處理通路,在不同環(huán)節(jié)用不一樣的采樣速率處理信號,同時完成濾波、降速或提速,還能保證兩路信號同步、不混疊、不失真。
1.什么是“雙通道”
就是同時處理兩路獨立信號,比如:
通信里的I、Q兩路正交信號
測量設(shè)備的兩個通道采集
左右聲道音頻
兩路結(jié)構(gòu)完全一樣,同步運行,不會出現(xiàn)一路快一路慢。
2.什么是“多速率”
整個系統(tǒng)里不是只有一種采樣率,而是:
輸入端可能是高速率(比如ADC采進來的高頻信號)
中間處理時降采樣(速率變低,減少計算量)
輸出時如果需要,再升采樣回到高速率
多速率就是在一條鏈路里,先高速、再低速、必要時再變回高速。
3.整體工作流程(最核心)
(1)信號進入雙通道
兩路信號同時進來,采樣率相同,速率比較高。
(2)抗混疊濾波+抽取(降速)
因為信號里往往有多余高頻,直接降速會混疊失真,所以:
先通過低通濾波器把不需要的高頻切掉
再進行抽取:每隔幾個點只保留一個點,采樣率直接降低
這樣處理后,數(shù)據(jù)量變少,后續(xù)運算壓力大幅下降,兩路仍然保持同步。
(3)低速下做真正的濾波處理
降到低速率后,再用濾波器做:
選通需要的頻段
降噪
平滑
提取特征
因為速率低,計算量小很多,硬件更容易實現(xiàn)。
(4)如需輸出高速信號:內(nèi)插+抗鏡像濾波
如果后面要接DAC或高速系統(tǒng),就需要把速率升回去:
先內(nèi)插:在數(shù)據(jù)點之間補零,把采樣率提上去
再用濾波器把補零產(chǎn)生的鏡像高頻去掉,恢復平滑波形
兩路同樣同步完成。
(5)雙通道保持嚴格同步
兩條通路的濾波延遲、速率轉(zhuǎn)換時刻完全一致,保證相位關(guān)系不變,這在通信、雷達、測量里非常關(guān)鍵。
4.為什么要用“多速率+雙通道”這種結(jié)構(gòu)
運算量小:不在最高速率上做復雜濾波,只在低速段算
抗混疊、抗鏡像效果好:速率轉(zhuǎn)換前后都有專門濾波
兩路信號相位一致、時延匹配
節(jié)省硬件資源:FPGA/DSP可以用更少資源跑更高性能
可以實現(xiàn)子帶分解:一路處理低頻、一路處理高頻,互不干擾
5.一句話總結(jié)
多速率數(shù)字雙通道濾波器,就是兩條并行、同步的信號通路,通過先濾波再降速、低速處理、必要時再升速濾波的方式,在減少計算量的同時,完成對兩路信號的濾波、速率轉(zhuǎn)換和無失真?zhèn)鬏敗?/div>