【开题报告】基于FPGA的CIC滤波器的设计与仿真
基于FPGA的CIC滤波器的设计与实现
设输 入序列 为 （ ｍ） ， 输 出序 列为 Ｙ （ ｍ） ， 若输 入
采样 率为＿ 厂 ＝１ ／ Ｔ ， 输 出采 样率为＿ 厂 ＝ ， ／ 。内插后 的序
列为
以单级 Ｃ Ｉ Ｃ抽 取 滤 波器 为例 ， 积分 部 分 的积 分
程 为
Ｉ Ｒ滤波器 ， 并且反 馈系数为 １ ， 状态 方 ｙ （ ｍ ） ： ｆ （ 予 ） ， ， ＝ ０ ， ± ， ， ± ２ ， ， … （ ） 器是单 级点 的 Ｉ
符合设计 的要 求 。故 在 系统 中根据 需要 而设 计信 号 的速率非常重 要 ， 而通 过 内插 和抽取 就可 以改变数 字 信号 的速率 ， 故研 究 内插 和抽 取 对 于 软 件 无 线 电 的
设计 非常 有 必 要 。运 用 内插 和抽 取 的 就是 多 速 率 滤波 器 … ， 这 种 常 用 的多 速 率 滤 波 器 有 Ｃ Ｉ Ｃ 滤 波 器、 Ｈ Ｂ滤 波 器 、 Ｆ Ｉ Ｒ滤 波器 。本 文设 计 的是 Ｃ Ｉ Ｃ滤
■
（ Ｇ ｕ ｉ ｌ ｉ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｇ ｕ ｉ ｌ ｉ ｎ Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｘ ｉ ５ ４ １ ０ ０ ４， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
【 Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ 】 Ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ ｉ ｍ ｐ ｌ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ａｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｃ ｏ ｍ ｂ（ Ｃ Ｉ Ｃ ） ｉ ｆ ｌ ｔ ｅ ｒ ａ ｒ ｅ ｄ ｅ ｓ ｃ ｒ ｉ ｂ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｖ ｅ ｉ ｆ ｌ ｏ ｇ ｌ ａ ｎ ｇ ｕ ａ ｇ ｅ
２ 内插 理论
CIC插值滤波器的FPGA设计与实现
CIC插值滤波器的FPGA设计与实现摘要：基于多速率信号处理原理，设计了用于下变频的CIC插值滤波器，由于CIC 滤波器结构只用到加法器和延迟器，没有乘法器，很适合用FPGA来实现，所以本文分析了CIC滤波器的原理，性能及影响参数，借助MATLAB设计符合系统要求CIC 滤波器，并利用Modelsim软件建模仿真，验证CIC滤波器性能是否达到要求。
（一）CIC滤波器基本原理A．CIC滤波器的基本单元CIC滤波器主要由积分滤波Integrator和梳状滤波Comb两个基本单元部分构成。
典型的CIC滤波器的结构，它由两个基本单元I(积分滤波器)和C（梳状滤波器）级联构成。
本设计主要针对插值滤波器，所以插值滤波器的结构示意图如图1-1所示：图 1-1 3级级联的CIC插值滤波器结构示意图积分器和梳状滤波器之间是一个采样率转换器，对于CIC插值器而言，它完成在每一个样值后补上R-1个0值的工作，，对于CIC抽取器来说，它完成在实际的抽取工作，每R个样值中取样一个。
R（插值倍数）,M（延迟因子，一般取1或者2）以及N（级联级数）是影响CIC 滤波器的三个参数，它们的值需根据通带性能的需求而设定。
（二）CIC插值滤波器的设计流程根据CIC滤波器的原理，本设计的流程如图2-1所示：图2-1 CIC 插值滤波器的设计流程图（三）模型的建立和测试A ．位宽策略对于数字滤波器，一个不得不考虑的问题是为防止溢出每一级所需的位宽。
对于抽取器来说，CIC 滤波器的输出增益为(*)NG R M = （3-1）所以，在全精度的情况下，最后一级输出的位宽为2log (*)out in B B N R M =+ （3-2）其中in B 表示输入数据的宽度，为了保证精度，每一个积分器和梳状滤波器的输入输出位宽都为out B 。
对于插值器而言，输出增益为212,1,2,....2(*)/,1, 2......2i i N i N i N G R M R i N N N --⎛⎫== ⎪ ⎪=++⎝⎭ （3-3）因此，第i 级为避免溢出所需要的位宽为2log ()i in i W B G =+ （3-4）最后一级输出位宽为22log (*)log out in B B N R M R =+- （3-5）在实际当中，当差分延时M=1时，为保证稳定，所有积分器的位宽在理论值的基础上加一。
基才FPGA的DDC中CIC滤波器的设计
单 级 ＣＩＣ 滤 波 器 的 频 率 响 应 为 ：
Ｈ （ｅ ）＝ＤＭ ·Ｓｎ（
）·ｓ旷ｔ（ ）
（２）
式 中 ，Ｓａ（ｘ）＝ｓｌ 为 抽 样 函 数 ，且 Ｓａ（０）＝１，所 以 ＣＩＣ
滤波 器 在 ｔｏ＝０处 的 幅 值 为 Ｄ，即 Ｈ（ｅ。）＝Ｄ 。
０－２￣／Ｄ的 区 间为 ＣＩＣ滤 波器 的主瓣 ，而 其 他 区 １９成为 旁
ＸＩＡＯ Ｒｕｉ—ｃｈｕａｎ，ＬＩＵ Ｙａｎ—ｐｉｎｇ，ＰＥＮＧ Ｃｈｅｎｇ—ｇｏｎｇ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏ ｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００４０１，Ｃｈｉｎａ）
Ａ ｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ＣＩＣ ｆ ｉｌｔｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｔｈｅｏｒｙ．Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｆ ｉｒｓｔ ａｎａ ｌ ｙｓｅｓ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒ ｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｌｔｅｒ．Ｔｈｅｎ ｄｅｓｉｇｎ ｔｈｅ ＣＩＣ ｆ ｉｌｔｅｒ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｗｉｔｈ Ｍ ａｔｌａｂ．Ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｄ，ｗｅ ｃａｒｒｉｅｓ ｏｕｔ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ＣＩＣ ｆｉｌｔｅｒ ｗｉｔｈ ＦＰＧＡ ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＤＤＣ；ＣＩＣ ｆｉｌｔｅｒ；ＩＳＯＰ ｆｉｌｔｅｒ；ＦＰＧＡ
（４）
单 极 ＣＩＣ滤 波 器 的旁 瓣 电 平 是 比较 大 的 ，只 比 主 瓣 低
１３．４６ ｄＢ，只 也 就 是 意 味 着 阻 带 衰 减 很 差 ，一 般 难 以 满 足 实 用
基于FPGA的CIC滤波器的设计与仿真
基于FPGA的CIC滤波器的设计与仿真作者：欧阳丹李璋来源：《数字化用户》2014年第01期【摘要】基于积分级联梳状（CIC）滤波器的工作原理，应用verilog HDL语言及Quartus II软件，通过引入分频器可以分别实现多级CIC抽取滤波器和多级CIC插值滤波器的功能，且能改变CIC滤波器的抽取率和插值率。
并对仿真结果进行分析，验证了该设计方法的可靠性和可行性。
【关键词】CIC；分频器；FPGA；Quartus II在数字信号处理中，随着采样速率的不断提高，采样之后的数据流速率会变的很高，这就会导致在后面的信号处理中的速度跟不上数据流速率。
实现采样后速率的改变（抽取与内插）的关键问题是怎样实现一个满足抽取或内插（抗混叠）要求的数字滤波器。
该滤波器性能的好坏直接影响采样后速率变换的效果及实时处理能力。
积分级联梳状（CIC）滤波器就是一种被广泛应用于软件无线电中实现抽取或插值的滤波器。
由于它结构简单，没有乘法器，只有加法器、积分器和寄存器，因此在高速率不宜进行过多乘法运算的系统中，相对于普通的FIR滤波器来说具有较大的优势。
本文介绍的设计方法可以方便的实现CIC抽取滤波器与插值滤波器之间的转换，并能根据要求改变相应的抽取速率和插值速率。
一、 CIC滤波器的结构和工作原理CIC滤波器是一种基于零极点相抵消的FIR滤波器，由图可知它包括三个基本组成部分：积分器、抽取器和梳状滤波器，如图1-1和图1-2所示，积分部分的积分器是单极点的IIR滤波器，并且反馈系数为1，也可看成是累加器，根据Z变化，积分器的传输函数为，梳状滤波器是一个对称的FIR滤波器。
其传输函数为，式中，D是设计参数，称为微分延迟，则一个多级CIC滤波器的传递函数为。
二、 CIC滤波器的设计方案设计的CIC滤波器原理方框图，它包含分频器fre_div，CIC抽取滤波器cic_cq，CIC插值滤波器cic_cz三个部分，通过控制分频器的E端口，可控制CIC抽取滤波器和CIC插值滤波器的选取，当E=1’b1时，CIC抽取滤波器选通；当E=1’b0时，CIC插值滤波器选通。
基于FPGA的CIC滤波器的优化设计
基于FPGA的CIC滤波器的优化设计李怡琳;肖顺文;易欢;杨湲【摘要】针对在数字下变频系统中单独应用CIC滤波器实现抽取滤波时,因高阶CIC滤波器通带衰减过大的问题,在原有的CIC滤波器后级联一补偿滤波器以达到降低采样率,防止频率混叠的目的.仿真结果表明,改进后的CIC滤波器通带波纹数减少,通带衰减降幅明显.%This paper talks about the problem of large passband attenuation caused by the high order of CIC filter when it is individually applied in the DDC system to achieve decimation and filtration.Because of that,a compensation filter is attached to the original CIC filter to reduce the sampling rate and avoid aliasing frequency.The simulation results show that the improved CIC filter has much fewer ripples and the passband attenuation is obviously decreased.【期刊名称】《西华师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(038)001【总页数】5页(P106-110)【关键词】FPGA;数字下变频;CIC滤波器;ISOP滤波器【作者】李怡琳;肖顺文;易欢;杨湲【作者单位】西华师范大学电子信息工程学院,四川南充 637009;西华师范大学电子信息工程学院,四川南充 637009;西华师范大学电子信息工程学院,四川南充637009;西华师范大学电子信息工程学院,四川南充 637009【正文语种】中文【中图分类】TN92软件无线电中的数字接收机前端所接收到的数字信号由于高频采样，数据量较大，所以对数据进行采样后的处理就显得尤为重要。
FPGA的CIC滤波器的设计
FPGA的CIC滤波器的设计1.原理概述CIC滤波器由差分器、积分器和组合器三部分组成，可有效实现信号的重采样和滤波功能。
其基本原理是将输入信号通过差分器进行差分运算，然后经过积分器进行累积运算，最后通过组合器实现滤波和重采样。
CIC滤波器的特点是具有高的通带增益和截止频率，且不需要乘法器和存储器，适合在FPGA中实现。
2.设计步骤(1)确定CIC滤波器的设计参数，包括增益因子、积分阶数、截止频率等。
(2)根据设计参数计算滤波器的结构参数，包括输入和输出数据宽度、积分器的阶数和阶间差值等。
(3)根据计算结果，设计CIC滤波器的硬件结构，包括差分器、积分器和组合器的实现方法。
(4) 使用HDL语言（如Verilog或VHDL）编写FPGA的CIC滤波器的代码，同时进行功能仿真和波形仿真。
(5)在FPGA开发板上进行综合、布局布线和验证，实现CIC滤波器的硬件设计。
3.设计关键技术(1)差分器设计：差分器实现差分运算，可以简单采用异或门或加减器实现。
需要注意输入信号的幅度范围和差分器的输出范围。
(2)积分器设计：积分器实现累积运算，需要考虑积分阶数、数据宽度和溢出等问题。
可以采用寄存器与加法器的串行或并行结构实现。
(3)组合器设计：组合器实现滤波和重采样功能，需要根据设计参数确定组合器的截止频率和增益系数。
可以采用多级组合器结构实现。
(4)输入输出接口设计：FPGA的CIC滤波器需要与外部系统进行数据交换，因此需要设计合适的输入输出接口，包括数据接口、时钟接口和控制接口等。
4.实现优化技术(1)折叠积分器：为了减少资源占用和延迟，可以采用折叠积分器结构，将多级积分器合并为一个积分器实现。
(2)级联结构：为了增加滤波器的阶数和降低截止频率，可以采用级联结构，将多个CIC滤波器级联实现。
(3)变系数设计：为了实现可调节的滤波参数，可以设计可变系数的CIC滤波器，在运行时动态调整增益因子和积分阶数。
综上所述，FPGA的CIC滤波器设计是一项复杂的数字信号处理任务，需要深入理解CIC滤波器的原理和设计方法，结合FPGA的硬件实现技术进行设计和优化。
基于FPGA的CIC滤波器的设计与实现
基于FPGA的CIC滤波器的设计与实现
徐艳;田克纯
【期刊名称】《电声技术》
【年(卷),期】2013(037)002
【摘要】介绍了积分级联梳状滤波器的设计和实现,并运用Verilog语言在FPGA 上进行了仿真,给出了仿真结论,实验结果表明CIC滤波器结构简单,该方案切实有效和可行.
【总页数】3页(P66-68)
【作者】徐艳;田克纯
【作者单位】桂林电子科技大学,广西桂林541004;桂林电子科技大学,广西桂林541004
【正文语种】中文
【中图分类】TN911
【相关文献】
1.基于FPGA的DDC中CIC滤波器的设计 [J], 肖瑞川;刘艳萍;彭成功
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3.基于FPGA的CIC滤波器设计 [J], 高红梅
4.基于FPGA的CIC滤波器优化设计与实现 [J], 许彦辉;年夫顺;张超
5.基于FPGA的多级CIC滤波器的设计与实现 [J], 王璞;张玉明;田野;张坤;杨军因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于FPGA的CIC滤波器设计
基于FPGA的CIC滤波器设计高红梅【摘要】CIC滤波器是一种结构简单、规整,占用存储量小的滤波器,是高速抽取和插值系统中非常有效的单元.本文在分析CIC滤波器原理的基础上,采用常规方法完成该四级滤波器的设计,在Quartus II软件上进行了仿真并在FPGA上进行了硬件实现.结果表明CIC内插滤波器可以在采点较少的输入信号中加入一系列的数可以使波形的输出更加的完善,提高了采样速率,适用于高速多速率信号处理系统.【期刊名称】《广东通信技术》【年(卷),期】2019(039)001【总页数】5页(P25-28,35)【关键词】软件无线电;CIC滤波器;数字下变频;现场可编程门阵列(FPGA)【作者】高红梅【作者单位】诺基亚上海贝尔软件有限公司【正文语种】中文1 引言在软件无线电中，数字线变频器接收经过高速采样的中频数字信号，将所需的频带下变到基带。
它一般位于信号处理链的前端，靠近A/D。
它主要由数字振荡器、数字乘法器、数字滤波器三部分组成[1-3]。
DDC（ Digital Down Converter，数字下变频）中数字滤波器的主要作用是抽取、低通滤波，一般由FIR滤波器实现。
但FIR滤波器需要大量的乘法器，且一般DDC中的采样速率很高，因此FIR滤波器需要工作在很高的频率，使用资源多、功耗大。
鉴于此，当前的专用DDC芯片中，一般采用了一种高效的滤波器---CIC滤波器作为第一级滤波器，实现抽取、低通滤波；第二级则采用一般的FIR或FIR实现的特殊滤波器，此时它们工作在较低的频率下，且滤波器的参数得到了优化，因此更容易以较低的阶数实现，节省资源，降低功耗[4-6]。
CIC(Cascade Integrator Comb) Filter，即级联积分梳状滤波器，是一种在多速率信号处理中广泛应用的高效抽取或内插滤波器。
它具有只需加法器,不需要乘法器,运算速度快,易于工程实现等特点。
本文在研究CIC滤波器基本原理的基础上，重点研究CIC滤波器设计方法，分析CIC滤波器级联级数和滤波器阶数的选取对通带衰减和旁瓣抑制的影响，并通过QuartusII软件仿真CIC滤波器，在FPGA芯片中实现该功能。
基于 FPGA 的数字滤波器设计与实现
基于 FPGA 的数字滤波器设计与实现引言：数字滤波器是现代信号处理的重要组成部分。
在实际应用中，为了满足不同信号处理的需求，数字滤波器的设计与实现显得尤为重要。
本文将围绕基于 FPGA的数字滤波器的设计与实现展开讨论，介绍其工作原理、设计方法以及优势。
同时，还将介绍一些实际应用场景和案例，以展示基于 FPGA 的数字滤波器在实际应用中的性能和效果。
一、数字滤波器的基本原理数字滤波器是一种将输入信号进行滤波处理，改变其频谱特性的系统。
可以对频率、幅度和相位进行处理，实现信号的滤波、去噪、增强等功能。
数字滤波器可以分为无限脉冲响应滤波器（IIR）和有限脉冲响应滤波器（FIR）两种类型。
IIR滤波器是通过递归方式实现的滤波器，其输出信号与过去的输入信号和输出信号相关。
FIR滤波器则是通过纯前馈结构实现的，其输出信号仅与过去的输入信号相关。
两种类型的滤波器在性能、复杂度和实现方式上存在一定差异，根据具体的应用需求选择适合的滤波器类型。
二、基于 FPGA 的数字滤波器的设计与实现FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，通过可编程逻辑单元（PLU）、可编程连线（Interconnect）和可编程I/O（Input/Output）实现。
其可编程性使得 FPGA 成为数字滤波器设计与实现的理想平台。
1. FPGA的优势FPGA具有以下几个优势，使得其成为数字滤波器设计与实现的首选平台：灵活性：FPGA可以根据设计需求进行自定义配置，可以通过修改硬件逻辑来满足不同应用场景的需求。
可重构性：FPGA可以重复使用，方便进行修改和优化，减少芯片设计过程中的成本和风险。
高性能：FPGA具有并行处理的能力，可以实现多通道、高速率的实时数据处理，满足对于实时性要求较高的应用场景。
低功耗：FPGA可以进行功耗优化，通过减少冗余逻辑和智能布局布线来降低功耗。
2. 数字滤波器的实现方法基于 FPGA 的数字滤波器的实现方法主要有两种：直接法和间接法。
基于FPGA的CIC滤波器的设计与仿真【开题报告】
毕业设计开题报告电子信息工程基于FPGA的CIC滤波器的设计与仿真一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义基于多速率信号处理原理，设计了用于下变频的CIC抽取滤波器，由于CIC滤波器结构只用到加法器和延迟器，没有乘法器，很适合用FPGA来实现。
滤波器的结构简单, 需要的存储量小, 是被证明在高速抽取和插值系统中非常有效的单元。
随着数字信号处理算法的不断优化，数字信号处理器（Digital Signal Processors, DSPs）性能的不断提高，数字信号处理技术越来越被广泛地应用在各个领域。
数字信号处理技术正朝着高速高性能方向发展，因此这对数字信号处理的手段和工具也提出了更高的要求。
随着现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array, FPGA）制造工艺的不断改进，其集成度和性能的不断提高，采用FPGA对数字信号进行处理越来越受到重视。
与DSP相比，FPGA有着不可比拟的优势。
一方面，与DSP靠程序指针来运行程序相比，FPGA 执行算法的本质是靠电路并行执行的，因此在同样的时钟频率下，使用FPGA完成数字信号处理算法要比使用DSP快得多。
另一方面，由于FPGA编程灵活，资源可重新配置，使得在实现数字信号处理时更加灵活，成本更低。
因此，FPGA性能的不断提高，能够满足未来复杂数字信号高速实时处理的要求。
用FPGA设计滤波器，无非是是设计一些乘累加单元，其滤波器的各种特性即滤波参数可以通过MATLAB仿真获得。
所以首先要做的是确定你滤波器的设计要求，在MATLAB中仿真设计出该滤波器，从而导出滤波器系数，才能在FPGA中使用。
CIC滤波器由于其无需乘法器以及结构特殊，在移动电视直放站的数字信号处理中，可以高效地胜任抽取滤波的任务。
然而C1C滤波器也有缺陷，一者通带下垂严重，二者信号折叠带衰减不充分，而且此两者难以兼顾。
RS修正法和Kaiser—Hamming补偿法联合使用于CIC滤波器的改进技术中，有效地解决了该问题。
基于FPGA的数字滤波器设计与实现——滤波器自动生成系统设计的开题报告
基于FPGA的数字滤波器设计与实现——滤波器自动生成系统设计的开题报告一、研究背景和意义数字滤波器作为数字信号处理领域的重要组成部分，在信号处理、通信系统、医疗仪器等领域具有广泛的应用。
传统的数字滤波器设计方法需要进行复杂的数学推导和模拟仿真，设计周期长、成本高、效率低。
基于FPGA的数字滤波器设计具有可重构性、可编程性等优势，在数字滤波器设计与实现中占据重要地位。
因此，探索基于FPGA的数字滤波器设计与实现方法，开发滤波器自动生成系统，具有重要的实用价值和研究意义。
二、研究内容和目标本文主要研究基于FPGA的数字滤波器设计与实现，探索实现滤波器自动生成系统的方法。
研究内容包括数字滤波器原理、FPGA开发平台选取、数字滤波器设计方法、滤波器自动生成系统设计等方面。
研究目标是开发出基于FPGA的数字滤波器自动生成系统，实现数字滤波器自动化设计。
从而实现数字滤波器设计的自动化、智能化与高效化。
三、研究方法本文主要采用文献研究法、实验法、建模方法等研究方法。
文献研究法主要用于对数字滤波器原理、FPGA开发平台、数字滤波器设计方法、滤波器自动生成系统设计等方面进行系统性和全面性的了解；实验法主要用于验证和测试设计方案的可行性和实用性；建模方法主要用于建立数字滤波器自动生成系统的数学模型，分析和优化系统设计。
四、预期成果和意义本文预期成果是基于FPGA的数字滤波器自动生成系统，该系统具有数字滤波器设计的自动化、智能化与高效化特点。
该系统的研究成果将提高数字滤波器的设计效率、减少设计周期、提高数字信号处理的实时性和精度。
同时，该系统的研究成果将推动数字滤波器设计与实现的发展，具有很高的实用价值和研究意义。
基于FPGA的CIC抽取滤波器设计与实现
（ ） ４
Ｃ Ｉ Ｃ 抽取滤波器的幅频特性如图 ２ 所示 。 ／ 其中 ［ 为其 主 瓣， 其 它 的 区 间 为 旁 瓣。由 图 ０． ２ ＤＭ ］ π 可见 ， 随着频率的增 大 ， 旁 瓣 电 平 不 断 减 小， 但旁瓣电平相 对主瓣电平较大 ， 阻带衰减较差 。 为降低 旁 瓣 电 平 ， 可以采 用多级 Ｃ Ｉ Ｃ 滤波器级联的办法来实现 。
总第 ２ ６ ７期 ２ ０ １ ２ 年第 １ 期
计算机与数字工程 Ｃ ｏ ｍ ｕ ｔ ｅ ｒ ＆Ｄ ｉ ｉ ｔ ａ ｌ Ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｐ ｇ ｇ ｇ
Ｖ ｏ ｌ ． ４ ０Ｎ ｏ ． １ １ ３ ７
基于 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ的Ｃ Ｉ Ｃ 抽取滤波器设计与实现
雷能芳
（ ） 渭南师范学院物理与电气工程学院 渭南 ７ １ ４ ０ ０ ０
［ ２］ ／ 可以由 Ｆ Ｐ ＧＡ Ｃ Ｐ Ｌ Ｄ 开发工具 Ｑ ｕ ａ ｒ ｔ ｕ ｓ Ⅱ来完成 。采用 比直接采用 该方法进行数字信 号 处 理 系 统 的 Ｆ Ｐ ＧＡ 设 计 ，
图 ５ 测试电路
在Ｑ 对测试电路进行编译 ， 下载到 ｃ ｕ ａ ｒ ｔ ｕ ｓ Ⅱ 环境中 ， － ｙ 就可以对硬件进行测 ｃ ｌ ｏ ｎ ｅ系列 Ｅ Ｐ １ Ｃ １ ２ Ｑ ２ ４ ０ Ｃ ８ 器 件 后， ／ 经Ｄ 试 。 调制器 的 输 出 信 号 为 数 字 信 号 ， Ａ 转换后可以通 过示波器进行测试 ， 也可以直接采用 Ｑ ｕ ａ ｒ ｔ ｕ ｓ Ⅱ 软件中的 嵌
图 ３ ３ 级 Ｃ Ｉ Ｃ 抽取滤波器模型图
滤波器常结合半带滤波器来完成采样速 率 的 抽 取 功 能 。 滤 波时只做加法运算 ， 大大简化了计算量 ， 从而降低后续电路 的处理速度 。 本文的创新之 处 在 于 ： 应用现代 Ｄ Ｓ Ｐ技术设计 Ｃ Ｉ Ｃ抽 取滤波 器 ， 图 形 化 界 面 使 设 计 简 单 易 行， 避免了繁琐的 设计者甚至 不 需 要 了 解 Ｆ ＶＨＤ Ｌ 语言编程 ； Ｐ ＧＡ 和 硬 件 描 述语言 ， 真正实现了电子系统设计的黑盒 子 化 、 积木化和简
基于FPGA的CIC抽取滤波器设计与实现
计算机与数字工程
Ｃｏ ｕｅ ｍｐ ｔｒ＆ Ｄｉｉ ｌ ｇｎ ｅｉｇ ｇｔ ａ Ｅｎ ｉｅ ｒ ｎ
Ｖｏ ． ０ Ｎｏ １ １４ ．
１ ３７
２ １ 年第 １ ０２ 期
基 于 Ｆ ＧＡ 的 Ｃ Ｃ抽 取 滤 波器 设 计 与 实现 Ｐ Ｉ
雷能 芳
（ 渭南师范学 院物理与电气工程学 院 渭南 ７４０） １ ０ ０
ｖ ｒｆ ｄｂ ｏ ｔ ｒ ｉ ｕａｉｎ ａ ｄｈ ｒ ｗａ ｅｔｓ． ｅｉｉ ｙ ｓ ｆｗａ ｅｓｍ ｌｔ ｎ ａ ｄ ｒ ｅｔ ｅ ｏ
Ｋｅ ｏｒｓ ＣＩ ｆ ｔｒ ｅ ｉ ｔｏ ｙＷ ｄ Ｃ ｉ ｅ ，ｄ ｃｍａ ｉｎ，ＦＰＧＡ，ＤＳ ｉ ｅ ｌ Ｐ Ｂｕｌ ｒ ｄ Ｃｌｓ ａ ｓ Ｎｕｍｂｅ ＴＮ７ ３ ｒ １
１ 引 言
在数字信号处理 中， 随着采样速率 的提高 ， 采样 后的数 据流 的速率变得很高 ， 会导致后续 的信号 处理速度跟不 上 ， 因此有必要对 Ａ／ Ｄ后 的数 据流进 行 降速处理 。实现采 样 速率变换 （ 抽取 和内插 ） 的关键问题是如何实现抽取前 和 内 个 Nhomakorabea成的 。
图 １ 单 级 Ｃ Ｃ抽 取 滤 波器 框 图 Ｉ
单级 Ｃ Ｃ抽取 滤波 器积 分 部分 是单 极 点 的 Ｉ Ｉ Ｉ Ｒ滤波 器， 其传输 函数为 ：
Ｈ （） Ｆ Ｉ － ｚ
（） １ ｚ ＝ 一
（ １ ）
（） ２
梳状部分是一个对称 的 ＦＲ滤波器 ， Ｉ 其传 输函数 为 ：
Ａｂｓ ｒｃ Ｆｉｌ ｏ ｒｍ ｍａ ｅＧａ ｅＡｒａ （ ＧＡ ）ｄ ｖｃｓｉ ｄ ｌ ｓ ｄｉ ｈ ｉｌ ｆｄｇｔｌｓｇ ａ ｒ ｃ ｓｉｇ，ｂｕ ｔｉ ｃ ｍｐｉａｅ Ｏ ｔａ ｔ ｅｄＰｒ ｇ ａ ｂｌ ｔ ｒ ｙ ＦＰ ｅ ｉｅ ｓｗｉｅｙｕ ｅ ｎｔ ｅｆ ｄｏ ｉｉａ ｉｎ ｌｐ ｏ ｅ ｓｎ ｅ ｔｉ ｓ ｏ ｌｃｔ ｄｔ ｄ ｓｇ ｓｎ ｅ ｉｎ ｕ ｉｇ ＶＨ ＤＬ ｒＶｅ ｉ ｇＨ ＤＬ．Ｆｏ ｈｅｍｕ ｔ ｒ ｔ ｉ ａ ｒ ｃ ｓｉｇｔ ｃ ｎ ｏ ｙ ｉ ｏ ｔ ｒ ａ ｏ，ｔ ｓｐ ｐ ｒｐ ｐ ｅ ｃ ｅ ｏ ｍ— ｏ ｒｌ ｏ ｒｔ ｌｉ ａ ｅｓｇｎ ｌｐ ｏ ｅ ｓｎ ｅ ｈ ｏｌｇ ｎｓ ｆｗａｅｒｄｉ ｈｉ ａ ｅ ｏｒｏｓｄａｓ ｈ ｍｅｆ ｒｉ — ｐｅ ｅ ａ ｉｎｏ ｓａ ｅＩ ｔｇ ａ ｏ ｍ ｂｄ ｃｍａ ｉｎ ｆｌｅ ａ ｅ ｎ ＦＰ ｌｍ ｎｔｔｏ ｆＣａ ｃ ｄ ｎ ｅ ｒ ｔ ｒＣｏ ｅ ｉ ｔｏ ｉ ｒｂ ｓ ｄｏ ＧＡ ｎ ｔ ａ ｄ ＤＳＰ Ｂｕｌｅ ．Ｔｈ ｏｒｅｔ ｅ ｓａ ｄｆａ ｉｉｉ ｆｔ ｅｄ ｓｇ Ｓ ｉ ｒ ｄ ｅｃ ｒｃｎ ｓ ｎ ｅ ｓｂｌｔ ｏ ｈ ｅ ｉｎ ｉ ｙ
cic滤波器fpga实现
cic滤波器的FPGA实现发布时间：2016-01-26 15:07:21技术类别：CPLD/FPGA一、关于多采样率数字滤波器很明显从字面意思上可以理解，多采样率嘛，就是有多个采样率呗。
前面所说的FIR，IIR滤波器都是只有一个采样频率，是固定不变的采样率，然而有些情况下需要不同采样频率下的信号，具体例子我也不解释了，我们大学课本上多速率数字信号处理这一章也都举了不少的例子。
按照传统的速率转换理论，我们要实现采样速率的转换，可以这样做，假如有一个有用的正弦波模拟信号，AD采样速率是f1，现在我需要用到的是采样频率是f2的信号，传统做法是将这个经过f1采样后的信号进行DA转换，再将转换后的模拟信号进行以f2采样频率的抽样，得到采样率为f2的数字信号，至此完成采样频率的转换但是这样的做法不仅麻烦，而且处理不好的话会使信号受到损伤，所以这种思想就被淘汰了，现在我们用到的采样率转换的方法就是抽取与内插的思想。
二、抽取先来总体来解释一下抽取的含义：前面不是说，一个有用的正弦波模拟信号经采样频率为f1的抽样信号抽样后得到了数字信号，很明显这个数字信号序列是在f1频率下得到的，现在，假如我隔几个点抽取一个信号，比如就是5吧，我隔5个点抽取一个信号，是不是就是相当于我采用了1/5倍f1的采样频率对模拟信号进行采样了？所以，抽取的过程就是降低抽样率的过程，但是我们知道，这是在时域的抽样，时域的抽样等于信号在频域波形的周期延拓，周期就是采样频率，所以，为了避免在频域发生频谱混叠，抽样定理也是我们要考虑的因素下面来具体来介绍如上图所示，假如上面就是某一有用信号经采样频率f1抽样得到的频谱，假设这时候的采样频率为8 Khz ，可以通过数格子得到，从0到F1处有8个空格，每个空格代表1Khz，有些朋友可能会问，这不是在数字频域吗，单位不是π吗，哪来的hz？是的，这里是数字频域，采样频率F1处对应的是2π，这里只是为了好解释，我们用模拟频率来对应数字频率。
基于fpga的滤波器设计与实现
基于fpga的滤波器设计与实现基于FPGA的滤波器设计与实现一、引言滤波器是信号处理中常用的工具，用于去除信号中的噪声或不需要的频率成分。
在数字信号处理中，滤波器可以通过软件算法实现，但随着现代电子技术的发展，使用基于FPGA的滤波器可以实现更高效、实时的信号处理。
本文将介绍基于FPGA的滤波器设计与实现的方法和步骤。
二、FPGA的基本原理FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，由大量的逻辑门、存储单元和可编程连接组成。
FPGA的特点是可重构性强，可以根据需要编程实现各种逻辑功能。
在数字信号处理中，可以将滤波器的算法实现在FPGA中，利用其并行处理的能力来提高处理速度和效率。
三、滤波器的基本原理滤波器可以根据其频率响应的特点分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
滤波器的设计目标是在保留需要的信号成分的同时，去除不需要的噪声或频率成分。
常用的滤波器设计方法有FIR滤波器和IIR滤波器。
四、基于FPGA的滤波器设计步骤1. 确定滤波器的类型和设计要求：根据信号处理的需求，确定滤波器的类型（低通、高通等）和性能指标（截止频率、通带衰减等）。
2. 确定滤波器的结构：选择合适的滤波器结构，如直接形式、级联形式等。
3. 设计滤波器的传递函数：根据滤波器的类型和设计要求，设计出满足要求的传递函数。
4. 将传递函数转化为差分方程：根据所选滤波器结构，将传递函数转化为差分方程。
5. 实现差分方程的计算：将差分方程转化为FPGA可以计算的形式，使用硬件描述语言（如Verilog、VHDL）编写计算模块。
6. 将计算模块综合到FPGA中：使用相应的工具将计算模块综合到FPGA中，生成比特流文件。
7. 下载比特流文件到FPGA：将生成的比特流文件下载到FPGA中，使其开始工作。
8. 测试和优化：对设计的滤波器进行测试，并根据测试结果进行优化，以满足设计要求。
FPGA的CIC滤波器的设计
FPGA的CIC滤波器的设计CIC滤波器是一种高效的滤波结构，主要用于在数字信号处理中降低采样率。
它的结构包括一个或多个级联的积分器和组合器。
积分器用于对输入信号进行累加，组合器用于将积分结果进行减法运算并输出。
设计FPGA上的CIC滤波器需要以下步骤：1.确定滤波器的规格：首先，你需要确定滤波器的采样率和通带、阻带的频率要求。
这将决定你需要设计多少级的CIC滤波器以及每级的系数。
2.确定滤波器的结构：根据滤波器的规格，你可以确定CIC滤波器的级数和输出信号的截止频率。
CIC滤波器的级数决定了降采样的比率，输出信号的截止频率将决定滤波器的性能。
3.设计CIC滤波器的系数：CIC滤波器的系数由积分器和组合器的阶数决定。
你可以使用公式来计算系数，也可以通过在FPGA上进行仿真来获得最佳的系数。
4. 实现CIC滤波器：一旦你确定了CIC滤波器的系数，你可以开始在FPGA上实现该滤波器。
你可以选择使用HDL (Hardware Description Language) 编写滤波器的代码，也可以使用可视化编程工具来设计滤波器。
5.测试和优化滤波器性能：一旦滤波器被实现，你可以使用测试向量对其进行性能测试。
你可以通过观察输出信号的频谱特性来评估滤波器的效果，并根据需要进行优化。
设计FPGA上的CIC滤波器需要一些基本的信号处理和FPGA编程知识。
你需要熟悉CIC滤波器的原理和性能特点，以及FPGA的编程语言和开发工具。
此外，你还需要掌握一些数字信号处理的基本概念，如离散时间系统、采样定理等。
总结起来，设计FPGA上的CIC滤波器需要先确定滤波器的规格和结构，然后设计滤波器的系数，最后在FPGA上实现并测试滤波器。
这个过程需要一些基本的信号处理和FPGA编程知识，但随着你的实践和学习，你将能够设计出高性能的CIC滤波器。
FPGA的CIC滤波器的设计
基于FPGA的CIC数字滤波器的设计摘要：级联积分梳状（Cascade Integrator Comb，CIC）滤波器是数字系统中实现大采样率变化的多速率滤波器，已经证明是在高速抽取和插值系统中非常有效的单元，在数字下变频（DDC）和数字上变频（DUC）系统中有广泛的应用。
它不包含乘法器，只是由加法器，减法器和寄存器组成，而且需要的加法器的数目也减少了许多，因此CIC滤波器比FIR和IIR滤波器更节省资源，并且实现简单而高速。
本文主要讨论了CIC滤波器的基本原理和基于FPGA的仿真实现方法，具体是采用Verilog HDL语言编程，将滤波器分为积分器模块和梳状器模块2个部分，对每个模块进行具体的功能分析和设计实现，最后通过Modelsim 仿真对滤波器的性能进行分析，验证了设计的正确性。
关键词：CIC滤波器；抽取；FPGA；Verilog HDLthe Design of Cascade Integrator Comb Filter Based on FPGAAbstract:CIC (Cascade Integrator Comb, CIC) filter is a digital system to achieve large changes in multi-rate sampling rate filter, which has been proven to be a very effective unit in the high-speed extraction and interpolation system. It is widely used in the digital down conversion (DDC ) and digital up conversion (DUC) systems. It does not contain the multiplier, but just composes by adders, subtractors and registers, and the number of needing adders is reduced a lot. So it takes fewer resources than FIR filter and IIR filter. And the speed of CIC filter is very high and it is also very convenient to realize.This article discusses the basic principles of CIC filter and the simulation way based on FPGA. The modules were described with Verilog HDL. Firstly, the filter was divided into two parts which were integration module and the comb module. Then the function of each module were analyzed and designed. Finally the performance of the filter was analyzed under ModelSim and the correctness of the design was verified. Keywords：CIC filter; Decimation; FPGA; Verilog HDL1. 引言：数字滤波是数字信号分析中最重要的组成部分之一，数字滤波与模拟滤波相比，具有精度和稳定性高，系统函数容易改变，灵活性高，不存在阻抗匹配问题，便于大规模集成，可实现多维滤波等优点。
FPGA的CIC滤波器的设计
FPGA的CIC滤波器的设计CIC滤波器的设计主要涉及滤波器的参数确定、级联结构的设计、数据格式的选择和实现细节。
首先，CIC滤波器的参数包括滤波器阶数、滤波器响应和抽取/插值比例。
滤波器阶数决定了滤波器的截止频率和滤波器的响应速度。
滤波器响应可以是低通、高通或带通响应，根据实际需求选择。
抽取/插值比例决定了滤波器的抽取/插值功能，可以根据需要选择。
其次，CIC滤波器采用级联结构，每个级联包括一个积分器和一个信号延迟器。
级联结构的数量决定了滤波器的阶数，阶数越高滤波器的性能越好。
级联结构还可以根据需求进行扩展或压缩。
然后，对于FPGA的CIC滤波器设计，数据格式的选择非常重要。
常见的数据格式有定点（Fixed-Point）和浮点（Floating-Point）两种。
定点数据格式可以节省硬件资源，但需要进行定点数的运算和溢出处理。
浮点数据格式计算精度高，但需要更多的硬件资源。
根据实际需求选择合适的数据格式。
最后，实现细节包括CIC滤波器的硬件资源分配、时钟分配和时序约束等。
硬件资源分配需要根据滤波器的参数确定所需要的积分器、延迟器和加法器等硬件资源。
时钟分配需要合理分配时钟信号，以满足滤波器的运算速度和性能需求。
时序约束能够帮助设计人员解决时序问题，确保滤波器的正确性和稳定性。
总的来说，FPGA的CIC滤波器设计涉及滤波器参数选择、级联结构设计、数据格式选择和实现细节。
通过合理的设计和优化，可以实现快速、高效的滤波功能，满足各种信号处理需求。
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开题报告
电子信息工程
基于FPGA的CIC滤波器的设计与仿真
一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义
基于多速率信号处理原理，设计了用于下变频的CIC抽取滤波器，由于CIC滤波器结构只用到加法器和延迟器，没有乘法器，很适合用FPGA来实现。
滤波器的结构简单, 需要的存储量小, 是被证明在高速抽取和插值系统中非常有效的单元。
随着数字信号处理算法的不断优化，数字信号处理器（Digital Signal Processors, DSPs）性能的不断提高，数字信号处理技术越来越被广泛地应用在各个领域。
数字信号处理技术正朝着高速高性能方向发展，因此这对数字信号处理的手段和工具也提出了更高的要求。
随着现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array, FPGA）制造工艺的不断改进，其集成度和性能的不断提高，采用FPGA对数字信号进行处理越来越受到重视。
与DSP相比，FPGA有着不可比拟的优势。
一方面，与DSP靠程序指针来运行程序相比，FPGA执行算法的本质是靠电路并行执行的，因此在同样的时钟频率下，使用FPGA完成数字信号处理算法要比使用DSP快得多。
另一方面，由于FPGA编程灵活，资源可重新配置，使得在实现数字信号处理时更加灵活，成本更低。
因此，FPGA性能的不断提高，能够满足未来复杂数字信号高速实时处理的要求。
用FPGA设计滤波器，无非是是设计一些乘累加单元，其滤波器的各种特性即滤波参数可以通过MATLAB仿真获得。
所以首先要做的是确定你滤波器的设计要求，在MATLAB中仿真设计出该滤波器，从而导出滤波器系数，才能在FPGA中使用。
CIC滤波器由于其无需乘法器以及结构特殊，在移动电视直放站的数字信号处理中，可以高效地胜任抽取滤波的任务。
然而C1C滤波器也有缺陷，一者通带下垂严重，二者信号折叠带衰减不充分，而且此两者难以兼顾。
RS修正法和Kaiser—Hamming补偿法联合使用于CIC滤波器的改进技术中，有效地解决了该问题。
在移动通信系统中，软件无线电的概念已显得越来越重要。
众所周知SRC滤波部分的一个重点就是抑制潜在的混叠部分，有一种时变CIC滤波器，他同样是通过先A倍内插再B倍抽样来实现采样率的转换。
因此，改进的CIC滤波器在软件无线电中有大的重
用。
近年来，国际上高温超导微波器件的应用取得了重大突破，国内的高温超导微波应用也取得了重要进展。
比如在移动通信、卫星微波接收机和气象雷达三方面的应用的非常广泛。
灵巧干扰以其干扰功率的节省和干扰效果的优势而成为近年来国内外研究的熬点。
在分析灵巧干扰平台功能后。
介绍一种基于FPGA的灵巧干扰硬件平台设计，FPGA 通过EMIF总线共享外部RAM，协同实现对信号的高速处理，设计并用Verilog语言编写硬件平台控制软件。
实验证明，该设计在软件控制下平台能够正确工作，且满足灵巧干扰平台功能的要求。
滤波器有各种不同的分类，一般有如下几种。
（1）按处理信号类型分类，可分为模拟滤波器和离散滤波器两大类。
其中模拟滤波器又可分为有源、无源、异类三个分类；离散滤波器又可分为数字、取样模拟、混合三个分类。
按选择物理量分类，滤波器可分为频率选择、幅度选择、时间选择（例如PCM制中的话路信号）和信息选择（例如匹配滤波器）等四类滤波器。
按频率通带范围分类，滤波器可分为低通、高通、带通、带阻、全通五个类别，而梳形滤波器属于带通和带阻滤波器，因为它有周期性的通带和阻带。
如今，滤波器的使用越来越广泛，在军事、工业、医学、农业、交通、公安、金融、测绘、气象、地质等领域已得到广泛的应用。
它具有很好的发展前景，国内外对它的研究也很多，我相信在不久的将来，滤波器将会在更多的领域被人们使用，必将推动科技的发展。
二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：
1.FPGA的工作原理，FPGA的基本特点；
2 CIC 滤波器特性，CIC滤波器的原理，CIC滤波器参数的设计；
3. 基于FPGA CIC 滤波器的设计；
4.CIC滤波器在移动电视直放站的数字信号处理中的问题；
5. 基于FPGA的CIC滤波器的仿真。
三、研究步骤、方法及措施：
1. 学习研究FPGA技术。
2. CIC (Cascaded In tegrato r Comb) f ilter, 即级联积分梳状滤波器的结构、运算速度等特点。
CIC 滤波器的阻带衰减和过渡带特性及其改进方法：(1) 级联法；(2) 补
偿滤波器。
，
3. 设计符合信号指标的滤波器，并在一片FPGA 上予以实现。
4. 为了快速准确的设计CIC滤波器, 首先要进行算法仿真, 然后利用VHDL进行硬件描述。
将所得结果与理论输出数值进行分析比较, 从而得到相应滤波器的最终FPGA 实现形式。
四、参考文献
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