发布时间 : 星期日 文章基于Matlab和FPGAD的FTR数字滤波器的设计更新完毕开始阅读93cd103583c4bb4cf7ecd16f
湖南文理学院课程设计报告
课程名称： 专 业 课 程 设 计 系 部： 电气与信息工程学院 专业班级： 通信工程09103班 学生姓名： 吴勇飞 学生学号： 200916020311 指导教师： 叶 华 完成时间： 2012年6月15日 报告成绩：
评阅意见： 评阅教师 日期
目 录
一．引言........................................................................................................................................... 3 二．设计目的 ................................................................................................................................... 3 三．FIR数字滤波器的工作原理 .................................................................................................... 4 四．FIR数字滤波器设计的方框图 ................................................................................................ 4
4.1 FIR滤波器的参数计算.................................................................................................. 4 4.2 FIR滤波器的原理框图................................................................................................. 11 五． FIR滤波器设计的仿真实现 ................................................................................................ 11
5.1. 模块电路设计 ............................................................................................................... 11
5.1.1 寄存器 ................................................................................................................... 11 5.1.2 加法器 ................................................................................................................... 13 5.1.3 减法器 ................................................................................................................... 14 5.1.4 乘法器 ................................................................................................................... 16 5.2 FIR滤波器整体电路仿真结果 ..................................................................................... 17
5.2.1 设定输入信号 ....................................................................................................... 17 5.2.2 输出信号理论值 ................................................................................................... 18
六．心得体会 ................................................................................................................................. 18 七．参考文献 ................................................................................................................................. 18
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基于Matlab和FPGA
的FIR数字滤波器的设计
一．引言
当今，数字信号处理[1] (DSP：Digtal Signal Processing)技术正飞速发展，它不但自成一门学科，更是以不同形式影响和渗透到其他学科：它与国民经济息息相关，与国防建设紧密相连；它影响或改变着我们的生产、生活方式，因此受到人们普遍的关注。
数字化、智能化和网络化是当代信息技术发展的大趋势，而数字化是智能化和网络化的基础，实际生活中遇到的信号多种多样，例如广播信号、电视信号、雷达信号、通信信号、导航信号、射电天文信号、生物医学信号、控制信号、气象信号、地震勘探信号、机械振动信号、遥感遥测信号，等等。上述这些信号大部分是模拟信号，也有小部分是数字信号。模拟信号是自变量的连续函数，自变量可以是一维的，也可以是二维或多维的。大多数情况下一维模拟信号的自变量是时间，经过时间上的离散化(采样)和幅度上的离散化(量化)，这类模拟信号便成为一维数字信号。因此，数字信号实际上是用数字序列表示的信号，语音信号经采样和量化后，得到的数字信号是一个一维离散时间序列；而图像信号经采样和量化后，得到的数字信号是一个二维离散空间序列。数字信号处理，就是用数值计算的方法对数字序列进行各种处理，把信号变换成符合需要的某种形式。例如，对数字信号经行滤波以限制他的频带或滤除噪音和干扰，或将他们与其他信号进行分离；对信号进行频谱分析或功率谱分析以了解信号的频谱组成，进而对信号进行识别；对信号进行某种变换，使之更适合于传输，存储和应用；对信号进行编码以达到数据压缩的目的，等等。
二．设计目的
1.掌握FIR数字滤波器的步骤。
2.掌握MATLAB和FPGA( FieldProgrammable Gate Array)的综合应用。 3.设计并实现基于MATLAB和FPGA的FIR数字滤波器。
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三．FIR数字滤波器的工作原理
3.1. FIR数字滤波器的工作原理
在进入FIR滤波器前，首先要将信号通过A/D器件进行模数转换，使之成为8bit的数字信号，一般可用速度较高的逐次逼进式A/D转换器，不论采用乘累加方法还是分布式算法设计FIR滤波器，滤波器输出的数据都是一串序列，要使它能直观地反应出来，还需经过数模转换，因此由FPGA构成的FIR滤波器的输出须外接D/A模块。FPGA有着规整的内部逻辑阵列和丰富的连线资源，特别适合于数字信号处理任务，相对于串行运算为主导的通用DSP芯片来说，其并行性和可扩展性更好，利用FPGA乘累加的快速算法，可以设计出高速的FIR数字滤波器。工作原理框图图一；
四．FIR数字滤波器设计的方框图
4.1.FIR滤波器的参数计算
通常采用窗函数设计FIR滤波器方法简单，但是这些滤波器的设计还不是最优的。首先通带和阻带的波动基本上相等，另外对于大部分窗函数来说，通带内或阻带内的波动不是均匀的，通常离开过渡带时会减小。若允许波动在整个通带内均匀分布，就会产生较小的峰值波动。
因此考虑通过某种方法，对滤波器的结构进行优化。
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