本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的數(shù)字濾波器的設計研究

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【摘要】：FPGA器件(Field Programmable Gate Array)是20世紀90年代發(fā)展起來的可編程邏輯器件,它具有集成度高、可靠性強、處理速度快等特點。在一片F(xiàn)PGA上可以進行軟硬件協(xié)同設計,使硬件設計如同軟件設計一樣靈活方便。濾波器在諸如數(shù)字通信、語音、音頻、生物醫(yī)學信號處理等許多領(lǐng)域都有重要的應用。數(shù)字濾波器主要是用于改變信號的時域和頻域的特性。常見的濾波器就是線性時不變?yōu)V波器。由于FIR濾波器具有規(guī)律的結(jié)構(gòu)形式,在現(xiàn)實應用中,大部分FIR濾波器具有相應的IP核;但是IIR濾波器沒有核,所以限制了其應用,并且IIR相對于FIR具有很多無法替代的特性,比如相同的幅頻特性,需要較低的階數(shù),并且IIR濾波器用較少的硬件資源。本文介紹了FIR、IIR濾波器的理論,應用ALTERA公司的QuartusⅡ開發(fā)軟件設計了FIR、IIR結(jié)構(gòu)的低通、高通等類型的濾波器,分別進行串行結(jié)構(gòu)、并行結(jié)構(gòu)、分布式結(jié)構(gòu)的FPGA實現(xiàn),對不同結(jié)構(gòu)的性能進行了對比分析。利用fdatool產(chǎn)生濾波器系數(shù),根據(jù)不同的結(jié)構(gòu),設計不同的濾波器。在實際的應用中,如果采樣頻率遠大于信號的截止頻率,很難設計出只含有一個部分的IIR濾波器,只能分成幾個部分的級聯(lián)。并對FIR濾波器和IIR濾波器進行比較,分別設計了直接型結(jié)構(gòu)和級聯(lián)型結(jié)構(gòu)的IIR濾波器。同時應用FIR和IIR濾波器的設計原理設計了多速率濾波器。應用多個軟件協(xié)同工作進行設計。首先,采用MATLAB仿真,根據(jù)指定的參數(shù),利用MATLAB的函數(shù)進行設計,得到相應的參數(shù),由于Quartus II只可以識別二進制的數(shù)據(jù),所以需要把參數(shù)轉(zhuǎn)化為十六進制,成為硬件設計工具QuartusⅡ的輸入數(shù)據(jù)。然后,利用QuartusⅡ編寫不同結(jié)構(gòu)的濾波器。利用Modelsim進行仿真測試的濾波器。把程序下載到DE2中進行硬件測試,由于FPGA的可擦除特性,濾波器的類型、通帶頻率、阻帶頻率等參數(shù)可以通過編程改變,使濾波器可以根據(jù)實際需要進行改變。
【學位授予單位】：青島大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN713.7
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本文編號：1235439