Digital Downconversion 및 Demodulation Process의 Iir Filters 역할

소개: 현대 디지털 통신에 있는 IIR 필터의 긴 역할

이 웹 사이트는 귀하가 웹 사이트를 탐색하는 동안 귀하의 경험을 향상시키기 위해 쿠키를 사용합니다. 이 쿠키들 중에서 필요에 따라 분류 된 쿠키는 웹 사이트의 기본적인 기능을 수행하는 데 필수적이므로 브라우저에 저장됩니다. 또한이 웹 사이트의 사용 방식을 분석하고 이해하는 데 도움이되는 제 3 자 쿠키를 사용합니다. 이 쿠키는 귀하의 동의하에 만 브라우저에 저장됩니다. 이러한 쿠키 중 일부를 선택 해제하면 검색 환경에 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 쿠키 중 일부를 선택 해제하면 검색 환경에 영향을 미칠 수 있습니다.

IIR 필터 이해: 기본 및 특성

IIR 필터는 반복적 인 피드백으로 인해 부적절하게 확장되는 디지털 필터입니다. 이 피드백은 급격한 컷오프 또는 공명 피크와 같은 복잡한 주파수 응답을 모델로 필터를 허용하며, 비교적 작은 수의 탭을 사용하여. Mathematically, IIR 필터는 z-domain의 전송 기능에 의해 설명됩니다 : H (z) = (b0 + b1 z−1 + ... + bM z−M z−M) / (1 + 1 + 1 + 1 α-NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN

IIR와 FIR 필터 사이의 주요 구분은 피드백의 존재입니다. FIR 필터는 안정적이며 전시 선형 단계 인 동안 IIR 필터는 극이 단위 원형 내에서 배치되지 않는 경우 불안정 할 수 있습니다. 그러나 설계시 주의 깊게 설계 할 때 IIR 필터는 계수 조사 당 우수한 스톱 밴드 감쇠를 제공 할 때, 낮은 계산 하중을 선도합니다. 디지털 다운 변환 및 철거 하드웨어의 중요한 장점은 모든 멀티 축적 작업 문제입니다.

안정성 및 단계 고려

안정성은 극 규모를 한개 미만으로 변형시켜야 합니다. 많은 통신 애플리케이션을 위해, 약간의 비선형 단계 왜곡은 허용되지만, 단계 선형성 (예를들면, QPSK 철거)을 요구하는 시나리오에서 엔지니어는 종종 단계 동등화와 IIR 필터를 쌍하거나 단계별 왜곡이 허용될 수 있습니다. 이 거래는 효율성과 단계적 불순 사이 중앙입니다 디지털 수신기에 IIR 필터 설계.

Digital Downconversion: 정밀도를 가진 빈도를 이동

디지털 다운 변환 (DDC)은 고주파 디지털 신호 변환의 과정입니다 - 종종 중간 주파수 (IF) 또는 라디오 주파수 (RF) - 기본 밴드 또는 이후 처리에 대한 낮은 IF 아래로. 고전적인 DDC 체인은 디지털 로컬 진동자 (NCO + 믹서)로 구성되며 낮은 패스 필터를 감퇴합니다. 믹서는 신호 스펙트럼을 0 센터 주파수로 이동하고, 낮은 패스 필터는 이미지와 악명 높은 악명 높은 소리를 제거하기 전에 이미지를 제거합니다.

IIR 필터는 FIR 필터보다 극적으로 작은 필터 주문과 필요한 멈춤을 달성 할 수 있기 때문에 낮은 패스 필터링 단계에서 자주 적용됩니다. 예를 들어, 10 번째 주문 엘립틱 IIR 저 패스 필터는 80 dB의 멈춤판 거부를 제공 할 수 있으며, 동등한 FIR 필터가 100 + 탭이 필요할 수 있습니다. 이 소프트웨어는 정의 된 라디오 (SDR) 및 디지털 수신기에서 낮은 전력 소비와 대기 시간으로 직접 변환합니다.

DDC Chains의 IIR 필터 구현

IIR 필터는 기존의 DDC 체인에서 믹서 출력을 다액 필터 은행으로 펌핑합니다. 많은 디자이너들은 초기 결정에 대한 카세트 (CIC) 필터를 사용하여 IIR 필터를 정밀한 채널 선택에 따라합니다. IIR 필터는 패스 밴드 평탄도를 형성하고 인접한 채널 간섭을 억제합니다. IIR 필터가 반복 구조로 실현되기 때문에 고정 포인트 리듬에 적합한 구조로 잘 추적됩니다. ASIC 필터는 특정 조건 및 조건을 준수하고 적절한 조치를 취합니다.

실제 예제: QAM 신호에 대한 DDC

20 MHz IF에 64 QAM 신호를 고려하십시오. 20 MHz 국부적으로 진동자로 섞기 후에, 기본 밴드는 -10 MHz에 +10 MHz를 경간합니다. 10 MHz의 커트오프를 가진 4 4 4 주문 Butterworth IIR 저 통행 여과기는 30 MHz를 넘어서 상향 이미지를 억제할 수 있습니다. 여과기는 5개의 multips를 요구하는 2개의 biquad 단면도만, 아주 능률적인 FPGA 실시를 요구합니다. 이 체제는 케이블 모뎀과 위성 수신대에서 일반적입니다, 소형 수신기는 소형 문이 작은 문이 있는 곳에, 수치기 문이 있는 중요한 문이 있습니다.

Demodulation Processes: 캐리어의 정보를 추출

IIR 필터는 일반적으로 FIR 필터의 경우, FIR 필터의 경우, FIR 필터의 경우, FIR 필터의 경우, FIR 필터의 경우, FIR 필터의 경우, FIR 필터의 경우, FIR 필터의 경우, FIR 필터의 경우, FIR 필터의 경우, FIR 필터의 경우, FIR 필터의 경우, FIR 필터의 경우, FIR 필터는 일반적으로 FIR 필터의 경우, FIR 필터의 경우, FIR 필터의 경우, FIR 필터의 경우, FIR 필터의 경우, FIR 필터의 경우, FIR 필터의 경우, FIR 필터의 경우, FIR 필터의 경우, FIR 필터의 경우, FIR 필터의 경우, FIR 필터의 경우, FIR 필터의 필터의 필터의 필터의 필터의 필터의 필터의 필터의 필터의 필터의 필터의 경우, FIR 필터의 필터의 경우, FIR 필터의 경우, FIR 필터의 필터의 필터의 필터의 필터의 경우, FIR 필터의 경우, FIR 필터의 필터의 필터의 필터의 필터의 필터의 경우, FIR 필터의 필터의 경우, FIR 필터의 경우, FIR 필터의 필터의

FM 데모에 IIR 필터

FM 데모는 종종 주파수 디바이더를 고용하는 것은 낮은 패스 필터에 의해 따라. 디바이더 출력은 낮은 주문 엘립틱 IIR 필터를 사용하여 효과적으로 제거되는 높은 주파수에서 소음 스파이크를 포함. 동일한 필터는 또한 디 엠파 크기 높은 오디오 주파수 (pre-deemphasis inverse). 아날로그 FM 수신기에서, 간단한 단일 극 IIR 필터 스프리스하지만 디지털 FM (e-gral)에서.

IIR 필터 캐리어 복구 루프

이 루프는 일반적으로 처음 또는 두 번째 명령 IIR 필터 인 BPSK / QPSK 용 Costas 루프와 같은 캐리어 복구 루프를 통합합니다. 이 루프 필터는 대역폭과 잠금 시간을 결정합니다. 좁은 루프 대역폭 IIR 필터는 단계 소음을 거부하지만 잠금을 길게합니다. 더 넓은 대역폭 IIR 필터 잠금을 신속하게 도입하지만 지터를 소개합니다. 루프 필터를 설계, 종종 디지털 IIR로 구현되는 PI 컨트롤러는 디지털 데모 디자인에서 고전적인 무역을 시작합니다.

Downconversion 및 Demodulation에 있는 IIR 여과기의 이점

Computational Efficiency: Fewer multipliers and adders와 비교된 FIR에 동등한 날카로움, 실리콘 지역 및 전력 소비를 감소.
Steep roll-off:] 낮은 순서로 높은 멈띠 유지를 달성, 이는 군중 스펙트럼의 채널 선택에 필수적입니다.
Low 그룹 지연 변형(특수 클래스의 경우): Butterworth IIR 필터는 최대 평면 패스밴드를 제공하며, 진폭의 왜곡을 최소화합니다.
고정점에 대한 적합성: FPGA DSP 슬라이스 및 고정점 이온화에 잘 고정된 구조 지도, 잘 알려진 스케일링 기술.
Real-time performance: 더 낮은 대기시간 때문에, 더 빠른 설정이 동적 채널 조건에서 가능하게.

IIR Filters에 대한 설계 고려 사항

IIR 필터는 신뢰할 수있는 작동을 보장하기 위해 주소를 지정해야 할 주요 설계 과제에도 불구하고. Stability]는 기본 관심사입니다: 계수 정량은 단위 원 외부를 이동할 수 있으며, 진동을 유발할 수 있습니다. 디자이너는 안정성 검사를 구현하고 둥근 오류를 최소화하기 위해 biquad cascades를 사용합니다. Limit cycles - 작은 방향을 사용하여 이러한 영향을 미칠 수 있습니다. 특히, 이러한 변화는 특히 유용성에 영향을 미칠 수 있습니다.

IIR Prototype 선택

아날로그 프로토 타입 (Butterworth, Chebyshev, Elliptic, Bessel)의 선택은 응용 프로그램에 따라 달라집니다. 패스 밴드 리플이 덜 중요하며 Chebyshev Type II 또는 elliptic 필터는 스톱 밴드 리젝션을 극대화합니다. 내장 밴드 진폭 평탄도가 필요한 경우 (예 : 일관성 검출), Butterworth 또는 Bessel 필터가 선호됩니다. Bessel 필터는 특정 라인선을 위해 특정 라인선을 제공합니다.

FIR 필터와 비교: IIR를 선택할 때

FIR 필터는 정확한 선형 위상과 보장된 안정성을 제공하지만, 가파른 컷오프의 경쟁적인 비용은 금지 될 수 있습니다. 엄격한 전력 예산 또는 낮은 수준의 요구 사항이있는 시나리오에서 IIR 필터는 더 나은 선택입니다. 많은 현대 소프트웨어 정의 라디오는 모두 결합합니다. 거친 FIR 보상으로 이어지는 코어 IIR 안티 별 필터. 결정 매트릭스 필터 주문, 단계 공차, 단어 길이 및 감퇴 요인이 포함됩니다. 종종 4 단계 자원의 사용률을 낮추는 데 사용됩니다.

더 읽기를 위한 외부 링크

더 깊은 기술적인 세부사항에 관심있는 사람들을 위해, 뒤에 오는 자원은 디지털 방식으로 커뮤니케이션에 있는 IIR 여과기 디자인 그리고 신청에 우수한 배경을 제공합니다:

Analog Devices: IIR Filter Design Methods - 비스듬한 변형 및 프로토타입 매핑에 대한 종합 가이드.
모든 회로: SDR의 디지털 다운 변환 아키텍처 - 필터 선택 포함 DDC 체인에 대한 자세한 내용은.
MathWorks: IIR vs FIR Filters] - 시뮬레이션 예제와 실제 비교.
IEEE Xplore: 디지털 수신기의 IIR 필터] — 데모용 최적화된 IIR 구현에 대한 연구 논문 (예: 링크).