多抽样率信号处理：FPGA实现与滤波器设计

"内插结构示意图-加速度信号调理电路设计及仿真" 这篇硕士学位论文主要探讨了多抽样率数字信号处理及其在FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）上的实现。作者谢晋强在导师苏涛的指导下，深入研究了信号处理理论中的一个重要分支——多抽样率信号处理，该领域在最近几十年取得了显著的发展，并广泛应用于各个技术领域。 论文首先从时域和频域两个角度分析了抽样率变换的规律。抽样率变换是信号处理中的核心概念，它涉及到信号的数字化和重构。通过改变信号的采样率，可以对信号进行压缩或扩展，这在数据传输、存储和分析中具有重要意义。论文特别提到了内插结构，这是用于增加信号采样率的一种方法。内插时，输出信号的频谱被压缩，时域采样周期减小至原始的一/L倍，这意味着在保持信号质量的同时，可以提高时间分辨率。 论文中提到的内插公式(2-13)至(2-16)展示了内插前后信号频谱的关系。通过内插，原始信号的频谱周期由2π/T1变为2π/(L×T1)，其中L是内插因子。这表明内插后的信号在数字频率轴上有L-1个重复的波形，这些被称为镜像。这种现象在图2.6中得以清晰展示。 论文还详细研究了多抽样率系统中滤波器的设计，特别是积分梳状滤波器和半带滤波器。这两种滤波器在多抽样率系统中扮演着关键角色，用于改善系统的性能。作者利用FPGA技术，设计了一个2-256倍可编程的抽取器，该抽取器基于积分梳状滤波器，能够灵活调整采样率。此外，还设计了一个具有固定倍数的内插器，采用多相结构，进一步探索了多抽样率处理的应用。 论文的最后部分介绍了某型号雷达信号处理机的硬件设计，其中包括FPGA的设计。FPGA因其灵活性和高性能计算能力，常被用于实现复杂的信号处理算法。通过FPGA实现，不仅可以加速信号处理过程，还能降低成本并提高系统可靠性。 关键词：多抽样率信号处理、抽取、内插、多相滤波、积分梳状滤波器、半带滤波器 这篇论文的研究内容对于理解和实现数字信号处理中的抽样率变换和滤波器设计具有重要价值，特别是对于那些需要在硬件平台上实现高效信号处理的工程应用。