FIR滤波器的FPGA设计与实现

作者:陈媛媛;刘有耀; 刊名:电子设计工程 上传者:李松梅

【摘要】本文针对快速、准确选择参数符合项目要求的滤波器设计方法的目的,通过系统的介绍有限脉冲响应(Finite Impulse Response,FIR)滤波器的原理、结构形式以及几种FIR滤波器设计方法,结合MATLAB软件提供的专用数字滤波器设计工具包FDATOOL,以及QuartusⅡ软件提供的FIR核实现快速、便捷的设计FIR滤波器的几个具体实验,得出结论证实了熟练使用FDATOOL工具和FIR核比直接编写代码设计FIR滤波器更加方便、快捷,但编写代码具有灵活性更强的优势。

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电子设计工程 ElectronicDesignEngineering 第25卷 Vol.25 第24期 No.24 2017年12月 Dec.2017 收稿日期:2016-12-08 稿件编号:201612062 作者简介:陈媛媛(1987—),女,陕西西安人,硕士研究生。研究方向:数字滤波器设计。 FIR(Finite Impulse Response)数字滤波器是非递归型滤波器的简称,又叫有限长单位冲激响应滤波器,是数字信号处理中较基本的单元,其稳定性好、精度高、可以实现线性相位,在信号的滤波、检测及预测等信息处理过程中都需要广泛应用到FIR数 字滤波器。 FIR滤波器基本结构可分为直接型、级联型、频率取样型、快速卷积型四种。对于相同阶数的系统,线性相位的FIR滤波器要比非线性相位的FIR滤波器减少近一半的乘法运算操作。在FPGA实现时一般不采用线性相位FIR滤波器的级联型结构。FIR滤波器频率采样型结构比较复杂,但是在某些特定情况下,有时使用这种结构也能带来优势,快速卷积结构实际上是用快速傅里叶变换算法实现FIR滤波器。 本文介绍FIR滤波器的3种设计方法,窗函数法、频率采样法、等波纹优化设计方法以及FIR滤波器的设计手段、实现方法等,利用MATLAB软件进行FIR滤波器单位取样响应的设计方法。最后根据FPGA的结构特点,具体实现FIR滤波器时有几种不同的设计方法,利用QuartusⅡ提供的功能强大的 FIR核实现滤波器设计。 1 FIR滤波器的结构形式 1.1 直接型 FIR滤波器输出y(n)可用输入序列x(n)与单位取样响应h(n)线性卷积的值来表示。FIR滤波器突出特点是其单位取样响应h(n)是一个N点有限长序列0≤n≤N-1,具体表示如下所示。 FIR滤波器的FPGA设计与实现 陈媛媛,刘有耀 (西安邮电大学 电子工程学院,陕西 西安 710061) 摘要:本文针对快速、准确选择参数符合项目要求的滤波器设计方法的目的,通过系统的介绍有限脉冲响应(FiniteImpulseResponse,FIR)滤波器的原理、结构形式以及几种FIR滤波器设计方法,结合MATLAB软件提供的专用数字滤波器设计工具包FDATOOL,以及QuartusⅡ软件提供的FIR核实现快速、便捷的设计FIR滤波器的几个具体实验,得出结论证实了熟练使用FDATOOL工具和FIR核比直接编写代码设计FIR滤波器更加方便、快捷,但编写代码具有灵活性更强的优势。关键词:有限冲击响应;MATLAB;数字滤波器;FIR核中图分类号:TN713+.7 文献标识码:A 文章编号:1674-6236(2017)24-0065-05 FIR filter of the FPGA design and implementation CHENYuan⁃yuan,LIUYou⁃yao (Xi’an University of Posts & Telecommunications,Xi’an 710061,China) Abstract: In order to choice the method of filter design which the parameters conform to the project rapidly and accurately,this paper systematically introduce the principle,structure and several kinds of design method of the Finite Impulse

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