發(fā)布時間：2021-02-26 12:42

　　FIR（有限脈沖響應,Finite Impulse Response）濾波器的相移具有線性特點,是數(shù)字信號處理領域的重要單元。隨著信息技術(shù)的飛速進步,實時信號處理已成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)的迫切需求。基于乘累加方式的FIR濾波器,運算速度無法滿足實時信號處理需求。DA算法（分布式算法,Distribute Arithmetic）為高速FIR濾波器實現(xiàn)提供了新途徑,通過查表操作實現(xiàn)復雜的乘法運算,再結(jié)合簡單的加法操作就能完成實時信號處理。本文研究了基于DA算法的高速FIR濾波器設計與實現(xiàn),利用FPGA作為高速FIR濾波器的實現(xiàn)平臺。首先論述了高速FIR濾波器的研究背景、應用意義和最新研究方法;然后分析了結(jié)構(gòu)和設計方法對濾波器性能的影響;接著重點研究分布式結(jié)構(gòu)FIR濾波器的設計,在傳統(tǒng)分布式結(jié)構(gòu)基礎上提出了三種改進型分布式結(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計,為高速FIR濾波器實現(xiàn)提供了理論依據(jù);其次對高速FIR濾波器的系數(shù)設計和量化寬度進行了研究,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】：中北大學山西省

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：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濾波器的理論基礎及設計方法
    2.1 FIR濾波器的基本原理
    2.2 FIR濾波器的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)
    2.3 FIR濾波器系數(shù)設計方法
        2.3.1 窗函數(shù)設計法
        2.3.2 頻率取樣設計法
        2.3.3 最優(yōu)設計法
    2.4 本章小結(jié)
3 基于DA算法的FIR濾波器設計與優(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 加法器的設計
        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濾波器的設計與實現(xiàn)
    4.1 高速FIR濾波器的設計流程
    4.2 高速FIR濾波器軟件設計
        4.2.1 系數(shù)提取
        4.2.2 系數(shù)量化處理
    4.3 高速FIR濾波器硬件實現(xiàn)
        4.3.1 輸入數(shù)據(jù)延時單元
        4.3.2 對稱數(shù)據(jù)預相加單元
        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 時序控制單元
        4.3.7 并行分布式結(jié)構(gòu)頂層設計與綜合
    4.4 本章小結(jié)
5 高速FIR濾波器性能測試與結(jié)果驗證
    5.1 搭建濾波器測試平臺
    5.2 實驗結(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
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于FPGA的數(shù)字濾波器設計與仿真[J]. 盧雍卿,李劍文,許雯雯,李建勛.  軟件導刊. 2017(02)
[2]基于FPGA的高速FIR濾波器并行結(jié)構(gòu)設計[J]. 駱希,陶偉,黃榮鑫.  微處理機. 2017(01)
[3]FIR濾波器的等波紋最佳逼近法優(yōu)化設計[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. 2016(03)
[5]基于FPGA的高速高階FIR濾波器的頻域改進方法[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高效實現(xiàn)[J]. 高珊,李鵬,單聰.  火控雷達技術(shù). 2014(02)
[9]最優(yōu)型數(shù)字濾波器的設計與實現(xiàn)[J]. 譚等泰.  電測與儀表. 2014(04)
[10]并行分布式算法FIR濾波器的FPGA實現(xiàn)[J]. 王一海,俞筱楠,姜志鵬.  電子器件. 2012(05)

碩士論文
[1]并行FIR濾波器系數(shù)設計及結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D]. 孫田雨.浙江大學 2017
[2]基于FPGA的數(shù)字濾波器的設計研究[D]. 解亞南.青島大學 2016
[3]基于FPGA的高速FIR數(shù)字濾波器及多速率濾波器的設計與實現(xiàn)[D]. 曹洋.廣西師范大學 2016
[4]基于FPGA的浮點型高階FIR濾波器設計[D]. 智揚.哈爾濱工程大學 2015
[5]基于數(shù)字串行的濾波器優(yōu)化設計[D]. 呂威.中國計量學院 2014
[6]可重構(gòu)FIR濾波器的設計與實現(xiàn)[D]. 楊成.哈爾濱工業(yè)大學 2014
[7]基于快速卷積算法的低復雜度并行FIR濾波器的研究與實現(xiàn)[D]. 田晶晶.電子科技大學 2014
[8]數(shù)字下變頻器和脈沖壓縮的研究與設計[D]. 閻煒.西安電子科技大學 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 2014
[10]基于FPGA的FIR濾波器實現(xiàn)技術(shù)研究[D]. 張樹林.哈爾濱工程大學 2013



本文編號：3052603