FIR（有限脈沖響應(yīng),Finite Impulse Response）濾波器的相移具有線性特點(diǎn),是數(shù)字信號處理領(lǐng)域的重要單元。隨著信息技術(shù)的飛速進(jìn)步,實(shí)時(shí)信號處理已成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)的迫切需求。基于乘累加方式的FIR濾波器,運(yùn)算速度無法滿足實(shí)時(shí)信號處理需求。DA算法（分布式算法,Distribute Arithmetic）為高速FIR濾波器實(shí)現(xiàn)提供了新途徑,通過查表操作實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的乘法運(yùn)算,再結(jié)合簡單的加法操作就能完成實(shí)時(shí)信號處理。本文研究了基于DA算法的高速FIR濾波器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),利用FPGA作為高速FIR濾波器的實(shí)現(xiàn)平臺。首先論述了高速FIR濾波器的研究背景、應(yīng)用意義和最新研究方法;然后分析了結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法對濾波器性能的影響;接著重點(diǎn)研究分布式結(jié)構(gòu)FIR濾波器的設(shè)計(jì),在傳統(tǒng)分布式結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上提出了三種改進(jìn)型分布式結(jié)構(gòu),即分割查找表串行分布式結(jié)構(gòu)、分割查找表并行分布式結(jié)構(gòu)和分割查找表串并結(jié)合型分布式結(jié)構(gòu)。查找表分割優(yōu)化法和流水分級加法器設(shè)計(jì),為高速FIR濾波器實(shí)現(xiàn)提供了理論依據(jù);其次對高速FIR濾波器的系數(shù)設(shè)計(jì)和量化寬度進(jìn)行了研究,通過直觀對比逼近誤差確定系數(shù)的最佳量化寬度為12位;之后以... 

【文章來源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)方式
        1.2.2 高速FIR濾波器的研究動態(tài)
    1.3 本文研究內(nèi)容及章節(jié)安排
2 FIR濾波器的理論基礎(chǔ)及設(shè)計(jì)方法
    2.1 FIR濾波器的基本原理
    2.2 FIR濾波器的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)
    2.3 FIR濾波器系數(shù)設(shè)計(jì)方法
        2.3.1 窗函數(shù)設(shè)計(jì)法
        2.3.2 頻率取樣設(shè)計(jì)法
        2.3.3 最優(yōu)設(shè)計(jì)法
    2.4 本章小結(jié)
3 基于DA算法的FIR濾波器設(shè)計(jì)與優(yōu)化
    3.1 DA算法原理
    3.2 分布式結(jié)構(gòu)的FIR濾波器
        3.2.1 串行分布式結(jié)構(gòu)
        3.2.2 并行分布式結(jié)構(gòu)
        3.2.3 串并結(jié)合型分布式結(jié)構(gòu)
    3.3 DA算法的改進(jìn)結(jié)構(gòu)
        3.3.1 分割查找表串行分布式結(jié)構(gòu)
        3.3.2 分割查找表并行分布式結(jié)構(gòu)
        3.3.3 分割查找表串并結(jié)合型分布式結(jié)構(gòu)
    3.4 加法器的設(shè)計(jì)
        3.4.1 常用加法器
        3.4.2 Wallace樹加法器
        3.4.3 流水分級加法器
    3.5 本章小結(jié)
4 高速FIR濾波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    4.1 高速FIR濾波器的設(shè)計(jì)流程
    4.2 高速FIR濾波器軟件設(shè)計(jì)
        4.2.1 系數(shù)提取
        4.2.2 系數(shù)量化處理
    4.3 高速FIR濾波器硬件實(shí)現(xiàn)
        4.3.1 輸入數(shù)據(jù)延時(shí)單元
        4.3.2 對稱數(shù)據(jù)預(yù)相加單元
        4.3.3 串并轉(zhuǎn)換單元
        4.3.4 分割查找表單元
        4.3.5 并行累加輸出單元
        4.3.6 時(shí)序控制單元
        4.3.7 并行分布式結(jié)構(gòu)頂層設(shè)計(jì)與綜合
    4.4 本章小結(jié)
5 高速FIR濾波器性能測試與結(jié)果驗(yàn)證
    5.1 搭建濾波器測試平臺
    5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        5.2.1 濾波器性能比較
        5.2.2 誤差與頻譜分析
    5.3 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]基于FPGA的高速FIR濾波器并行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J]. 駱希,陶偉,黃榮鑫.  微處理機(jī). 2017(01)
[3]FIR濾波器的等波紋最佳逼近法優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 蔚瑞.  信息記錄材料. 2016(06)
[4]基于位并行DA結(jié)構(gòu)的高速FIR濾波器[J]. 周云,馮全源.  微電子學(xué). 2016(03)
[5]基于FPGA的高速高階FIR濾波器的頻域改進(jìn)方法[J]. 郭曉偉,陳鐘榮,夏利娜.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2016(11)
[6]國外5G推進(jìn)態(tài)勢[J]. 陳騫.  上海信息化. 2015(12)
[7]一種新型高速FIR濾波器構(gòu)造方法[J]. 謝偉.  中國測試. 2014(04)
[8]多通道抽取FIR濾波器的FPGA高效實(shí)現(xiàn)[J]. 高珊,李鵬,單聰.  火控雷達(dá)技術(shù). 2014(02)
[9]最優(yōu)型數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 譚等泰.  電測與儀表. 2014(04)
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碩士論文
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[2]基于FPGA的數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)研究[D]. 解亞南.青島大學(xué) 2016
[3]基于FPGA的高速FIR數(shù)字濾波器及多速率濾波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 曹洋.廣西師范大學(xué) 2016
[4]基于FPGA的浮點(diǎn)型高階FIR濾波器設(shè)計(jì)[D]. 智揚(yáng).哈爾濱工程大學(xué) 2015
[5]基于數(shù)字串行的濾波器優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 呂威.中國計(jì)量學(xué)院 2014
[6]可重構(gòu)FIR濾波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 楊成.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[7]基于快速卷積算法的低復(fù)雜度并行FIR濾波器的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 田晶晶.電子科技大學(xué) 2014
[8]數(shù)字下變頻器和脈沖壓縮的研究與設(shè)計(jì)[D]. 閻煒.西安電子科技大學(xué) 2014
[9]基于稀疏特征的高分辨聲吶成像[D]. 王雪磊.西安電子科技大學(xué) 2014
[10]基于FPGA的FIR濾波器實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究[D]. 張樹林.哈爾濱工程大學(xué) 2013



本文編號：3052603