基于中档FPGA多相滤波器的设计实现
基于FPGA的一种MTD滤波器组设计与实现
构图如 图 １ 所示 ： 图 １即为 四个 左手 材料 结构 单元 组合放 置 在 波 导 中 央 的仿 真模 型 。将 产 生 的 结 果 与单 独磁谐振结构 的传输特性和单独工 型金属 导线 的传输 特性进 行比较，结果如图 ２所示，图中 实线为 左手左 手单元的传输 特性 曲线，长虚线 为 回 型磁 谐 振 器 的传 输 特 性 曲线 ， 短虚 线 为工 型金属 导线 的传输特性 曲线 。可 以看 出左手材 料 结 构单 元 阵列在 ６ ． ５ 一Ｉ １ ． ７ ＧＨ ｚ的 频 段 上 存 在一个通带，而同样的频段上磁谐振器和电谐 振器 均为阻带特性，此结果也肯定了图 １ 所示 结构为左手 材料单 元。
ｗ Ｗ Ｒ Ｗ
（ ５ ）
波 背景 下检测 因动 目标 能力 的技 术 。２ Ｏ世 纪 制成 功第一代 ＭＴ Ｄ处理器 ，它 的基本结构包 括 三脉冲 对 消器 级联 ８点 Ｆ Ｆ Ｔ的 杂波滤 波器 等技 术。这种 ＭＴ Ｄ杂波滤波 器在杂波背 景下
７ ０ 年 代初 ，美 国麻 省理工 学 院林 肯试 验室研 ｓ （ ｔ ） ＝［ Ｓ ｏ （ ｆ ） ， Ｓ （ ｆ ） ， … Ｓ （ ｆ ） ］ ， Ｓ ｋ （ ）为 第 ｋ 个
其中Ⅱ （ ） ：［ １ ， ｅ ， … ｅ ‘
为第 ｋ个信源的导向矢量。
， （ ｋ ＝ １ … ２ …Ｐ ）
检测运 动 目标的 能力 比 ＭＴ Ｉ 有较 大的提 高。
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基于FPGA的多相滤波结构的信道化设计
基于FPGA的多相滤波结构的信道化设计
摘要：随着现代电子战中电磁环境的日益复杂，军用接收机需具备同时处理多个信道信号的能力，即具备全概率截获能力。
信道化接收机可将一个复杂信号分成多个信道，从而方便后续处理。
文中利用一种简化的结构验证了该种信道化方案的可行性，并节省了逻辑资源。
在电子战中，传统上主要采用扫频式搜索接收机，但其截获概率受搜索速度的影响较为严重，且因其受到搜索速度与分辨率之间关系的制约，所以扫频式接收机对跳频信号的截获效果很不理想。
信道化接收机是对某个频段的信号全概率接收的接收机，而基于多相结构的信道化接收机相对于传统意义上的信道化接收机对同一频段信号而言所需硬件资源更少，且更易于实现。
其相对传统的信道化接收机凭借其高效的多相结构，使其在多信道处理方面得到了广泛应用，是接收机的发展趋势。
1 多相滤波结构的信道化原理
1.1 信道的划分
因实信号频谱具有对称特性，所以其频带划分较为特殊，这里只对[0，π]上的频谱进行信道划分。
若划分K个信道，各信道的中心频率为。
FPGA数字滤波器设计方案与实现
封面作者：PanHongliang仅供个人学习基于FPGA的数字滤波器的设计与实现来源：现代电子技术作者：齐海兵刘雄飞等在信息信号处理过程中，如对信号的过滤、检测、预测等，都要使用到滤波器，数字滤波器是数字信号处理中使用最广泛的一种方法，常用的数字滤波器有无限长单位脉冲响应（IIR）滤波器和有限长单位脉冲响应（FIR）滤波器两种[1]。
对于应用设计者，由于开发速度和效率的要求很高，短期内不可能全面了解数字滤波器相关的优化技术，需要花费很大的精力才能使设计出的滤波器在速度、资源利用、性能上趋于较优。
而采用调试好的IP核需要向Altera公司购买。
本文采用了一种基于DSP Builder的FPGA设计方法，以一个低通的16阶FIR滤波器的实现为例，通过生成的滤波器顶层模块文件与A/D模块文件设计，在联星科技的NC-EDA-2000C实验箱上验证了利用该方法设计的数字滤波器电路工作正确可靠，能满足设计要求。
1、FIR滤波器的参数设计1.1 设计要求数字滤波器实际上是一个采用有限精度算法实现的线性非时变离散系统，它的设计步骤为先根据需要确定其性能指标，设计一个系统函数H（z）逼近所需要的技术指标，最后采用有限精度算法实现。
本系统的设计指标为：设计一个16阶的低通FIR滤波器，对模拟信号的采样频率Fs为48KHz，要求信号的截止频率Fc=10.8kHz，输入序列为宽为9位（最宽位为符号位）。
1.2 FIR滤波器的参数选取设计频率选择性数字滤波器时，通常希望能有近似恒定的频响幅度，并尽量减小通带内的相位失真，斜率为整数的线性相位对应于时域中简单的延时，他在频域中可将相位失真降低到最小的程度[2]，用Matlab提供的滤波器设计的专门工具箱--FDAtool仿真设计滤波器，满足要求的FIR滤波器幅频特性，如图1所示。
2、数字滤波器的DSP Builder设计2.1 DSP Builder介绍DSP Builer是Altera推出的一个数字信号处理（DSP）开发工具，他在Quartus II FPGA设计环境中集成了Mathworks的Matlab和Simulink DSP开发软件[3]。
基于FPGA的多级CIC滤波器的设计与实现
基于FPGA的多级CIC滤波器的设计与实现王璞;张玉明;田野;张坤;杨军【期刊名称】《云南大学学报：自然科学版》【年(卷),期】2018(40)4【摘要】积分梳状(CIC)滤波器是一种高效的滤波器,广泛应用于无线通信技术的数字下变频和上变频端.但传统结构的级联CIC滤波器每个寄存器的位宽是固定的,在处理低频信号会造成高频的运算带宽过大,浪费计算机硬件资源的不足.利用Hogenauer"剪除"理论对每一级的输出位宽进行截短,提高CIC滤波器的性能,通过级联多个单级CIC滤波器优化其结构,构建了多级CIC滤波器;同时利用FPGA技术的重构性强、扩展性好、硬件资源占有少、成本低、可靠性高的特点,采用Verilog HDL语言设计实现了各个模块,最终基于FPGA设计完成的多级CIC滤波器模型,不仅节约了硬件资源,还使CIC滤波器每个寄存器的位宽可变.通过Modelsim对模型进行仿真并下载到以Altera DE2的EP2C35F672C6为目标芯片验证,达到了设计要求.【总页数】6页(P676-681)【关键词】CIC滤波器;数字上变频;数字下变频;Hogenauer“剪除”理论;现场可编程门阵列(FPGA)【作者】王璞;张玉明;田野;张坤;杨军【作者单位】云南大学信息学院【正文语种】中文【中图分类】TN713【相关文献】1.基于FPGA的CIC滤波器的设计与实现 [J], 徐艳;田克纯2.多级CIC滤波器的FPGA实现 [J], 谢海霞;孙志雄3.CIC抽取滤波器的MATLAB设计及FPGA实现 [J], 杨翠娥4.基于FPGA的CIC抽取滤波器设计与实现 [J], 雷能芳5.基于FPGA的CIC滤波器优化设计与实现 [J], 许彦辉;年夫顺;张超因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于FPGA的多模式数字匹配滤波器的设计与实现
ｃ ｅ ｉ ｖ ｉ ｎ ｇ ｅ ｎ ｄ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｍｅ ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｓ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ｐ ｒ ｅ ａ ｄ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｕ ｍ ｃ ｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｆ ｏ ｒ ｄ ｅ ｓ ｐ ｒ ｅ ａ ｄ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｓ ｐ ｒ ｅ ａ ｄ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｕ ｍ ｓ ｒ ｉ ｇ ｎ ｌｓ ａ ｗｉ ｔ ｈ ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｐ ｌ ｅ ｓ ｐ ｒ ｅ ａ ｄ—ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｕ ｍ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｓ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｍａ ｒ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｃ ｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ． Ｏｎ ｈｉ ｔ ｓ ｂ ａ ｓ ｉ ｓ ，ｔ ｈ ｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｎ ｅ ｓ ｓ ｉ ｓ ｖ ｅ ｉｆ ｒ ｉ ｅ ｄ ｂ ｙ
获 得 更 高 的 系统 性 能 。 首 先 介 绍 了数 字 匹 配 滤多模 式 ＤＭＦ的 设 计 原 理 ， 在 同一 个 直 接 序 列 扩 频 通 信 系 统 的 接 收 端 集 成 多种 模 式 ， 实现 对 多种 扩 频 比 扩 频 信 号 的 解 扩 ， 提 高通信 系统的性 能 。在 此基础 上 ， 通
基于FPGA的滤波器的设计
摘要自适应滤波器是统计信号处理的一个重要组成部分。
在现代滤波处理技术中，自适应滤波器的处理效果尤为突出。
在众多滤波器中，特别是在一些对信号处理的实时性要求比较高，体积功耗有严格限制的场合,使用FPGA硬件实现的数字滤波器更为广泛。
本论文从自适应滤波器研究的重要意义入手，介绍了线性自适应滤波器的算法，对几种基于最小均方误差准则或最小平方误差准则的自适应滤波器算法进行研究，就滤波器的基本原理及设计方法做了简单的介绍，最终设计基于FPGA的LMS算法设计复数自适应滤波器，对设计方法进行叙述,并以VHDL语言编写程序进行仿真测试。
关键词：自适应滤波器；FPGA；自适应算法LMS；有限冲激响应滤波器FPGA-based design of adaptive filterStudent:TAN xx Teacher:CHEN xxAbstract：Adaptive filter is a statistical signal processing as an important component. Processing technology in the modern filter, the adaptive filter, particularly in the treatment effect. Among the filters, especially in some of the real-time signal processing requirements of higher power, there are strict restrictions on the size of the occasion, the use of FPGA hardware to achieve a wider range of digital filters.In this paper, adaptive filter from the importance of research to start to introduce the linear adaptive filter algorithm, based on several criteria MMSE or least square error criteria for the study of adaptive filter algorithm, it filters The basic principle and design method of a brief introduction, the final design of FPGA-based design of complex LMS adaptive filter algorithm, the design methods described, and VHDL languages in maxplus simulation test platform.Keywords: adaptive filter；FPGA；LMS adaptive algorithm；finite impulse response filter目录摘要 (I)1 绪论 (1)1.1 引言 (1)2 自适应算法研究及分析 (1)2.1 自适应滤波基本概念 (1)2.2 变步长自适应滤波算法 (2)2.3 仿射投影算法 (3)2.4 RLS自适应滤波算法 (3)2.5 LMS算法及其推广 (3)2.6小结 (6)3 滤波器原理介绍 (7)3.1 自适应滤波器原理 (7)3.2 本文滤波器的工作原理 (8)4 基于FPGA的自适应滤波器的设计 (11)4.1 基本设计方法 (11)4.2 设计流程 (12)4.2.1 设计准备 (13)4.2.2 设计输入 (13)4.2.3 功能仿真 (14)4.2.4 设计处理 (14)4.2.5 时序仿真 (14)4.2.6 器件编程测试 (14)4.3 自适应滤波器设计 (15)4.3.1 自适应滤波器结构 (16)4.3.2 复数滤波器设计与实现 (18)4.3.3 基本设计准备 (19)4.3.4 复数自适应滤波器设计防真 (22)4.4小结 (24)5 结论 (25)致谢 (26)参考文献 (27)1 绪论1.1 引言随着信号处理技术的不断发展，对信号处理速度的要求也不断提高。
基于FPGA的中值滤波算法的设计与实现
唐 山 学 院毕 业 设计设计题目：基于FPGA 的中值滤波算法的设计与实现 系别：_________________________ 班级：__________ 姓名：_________________________ 指 导教 师：___________XXXXXX XXXXXXXXXX 信息工程系2011年6月10 日基于FPGA的中值滤波算法的设计与实现摘要在图像的采集、传输和记录等过程中，由于受到多方面因素的影响，图像信号会不可避免地受到椒盐噪声的污染，这将会严重影响图像的后期分析和识别等处理，因此有必要用中值滤波器对图像的椒盐噪声进行滤波预处理。
实际应用中，对滤波器件不仅要求能够将图像中的椒盐噪声滤除，满足图像处理的实时性要求，而且还要求能够很好地保护图像细节，避免滤波后图像变得模糊。
针对传统的快速中值滤波算法在滤除图像椒盐噪声时存在图像细节模糊的缺陷，本文提出了一种基于FPGA的改进的快速中值滤波算法。
该算法在中值滤波过程中，首先根据设定的阈值判断滤波窗口的中心像素点的是否为噪声点，若是噪声点，就利用快速中值滤波算法求出中值并替换中心点的原像素值，若不是噪声点，就不进行中值滤波处理。
利用MATLAB软件对该算法进行仿真的结果表明，该算法具有良好的去噪和图像细节保持的能力。
在该算法的FPGA实现过程中，充分利用FPGA硬件的并行性，并且采用流水线技术，提高了图像滤波的处理速度。
FPGA硬件实现的结果表明，该算法与传统的快速滤波算法相比，不仅能够满足图像处理的实时性要求，而且还能在滤除图像椒盐噪声的同时，避免滤波后图像变得模糊的缺陷，达到了保护原始图像细节的目的。
关键词：图像处理中值滤波椒盐噪声FPGA MATLABDesign and Implemention of MedianFiltering Alogrithm Based on FPGAAbstractAs a result of various factors in image acquisition,transmission,recording and other processes, image signals will be inevitably polluted by salt and pepper noise, which will seriously affect the later image analysis, recognition and other processing, so it is necessary to pre-filter out the salt and pepper noise in the image using median filter.The filter,in practical application,is required to not only can filter out salt and pepper noise in the image and meet the requirements of real-time image processing, but also have the perfect ability to protect image details and avoid image blurring in filtering.Focus on the flaw of image blurring of traditional fast median filtering algorithm in filtering out salt and pepper noise, this paper proposes a improved fast median filtering algorithm based on FPGA.In the filtering process of this algorithm,it determines firstly whether the center pixel in filtering window is a noise pixel or not ,according to the pre-set threshold.If the center pixel is a noise pixel,the filter finds the dedian value of the filtering window by fast median filtering alogrithm, then replase the the original center pixel value with the median value.If it not,the filter make it to remain the same.The simulation results of this algorithm by MATLAB show that it performs a good capability both in filtering out the salt and pepper noise and preserving the image details.In the implemention of this algorithm on FPGA,we can make full use of the property of hardware parallelism and adopt the pipelining technology to abtain the purpose of improving image processing speed.The implementation results of this alorithm on FPGA hardware show that,this algorithm not only meets the requirements of real-time image processing,but also avoids the flaw of image burring in filtering the salt and pepper noise and achieves the purpose of preserving image details,compared with the traditional fast median filtering algorithm.Key words:image processing;median filtering;salt and pepper noise;FPGA;MATLAB目 录1 前言 (1)1.1 设计背景 (1)1.2 设计概述 (1)1.3 设计内容 (2)2 FPGA设计简介 (3)2.1 FPGA简介 (3)2.2 FPGA设计流程简介 (5)3 MATLAB设计简介 (8)3.1 MATLAB简介 (8)3.2 MATLAB GUI设计简介 (10)4 改进的快速中值滤波算法的设计与MATLAB仿真 (11)4.1中值滤波算法概述 (11)4.2 改进的快速中值滤波算法原理 (12)4.3 改进的快速中值滤波算法的MATLAB仿真 (14)5 总体设计 (16)5.1 总体设计概述 (16)5.2 MATLAB GUI设计概述 (16)5.3 FPGA设计概述 (17)6 模块设计 (18)6.1 FPGA顶层模块设计 (18)6.2 UART模块设计 (20)6.2.1 串行接口通信协议简介 (20)6.2.2 UART顶层模块设计 (24)6.2.3 baud_rate_set模块设计 (26)6.2.4 transfer模块设计 (26)6.2.5 receiver模块设计 (28)6.3 win3_3模块设计 (30)6.3.1 win3_3顶层模块设计 (31)6.3.2 generate_win3_3模块设计 (33)6.3.3 win3_3_controller模块的设计 (38)6.4 fast_med模块设计 (40)6.5 xmit_FIFO模块设计 (42)6.5.1 xmit_FIFO顶层模块设计 (42)6.5.2 LPM_FIFO宏功能模块的定制 (44)6.5.3 xmit_FIFO_controller模块设计 (44)6.6 MATLAB GUI设计 (46)6.6.1 设计GUI界面 (46)6.6.2 设置控件属性 (48)6.6.3 编写回调函数 (48)6.6.4 运行GUI (50)7 实验结果 (51)8 结论 (53)谢辞 (54)参考文献 (55)附录 (56)外文资料翻译 (82)1 前言1.1 设计背景随着人类社会的进步和科学技术的发展，人们对信息交流和信息处理的要求越来越高。
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一种工具，它可以通过剔除或增强信号中的特定频率分量来改变信号的特性。
而基于FPGA的滤波器是一种利用可编程逻辑器件FPGA来实现滤波功能的方法。
本文将介绍基于FPGA的滤波器的设计与实现过程。
二、滤波器的基本原理滤波器主要通过改变信号的频谱特征来实现滤波效果。
它可以分为两类：低通滤波器和高通滤波器。
低通滤波器通过剔除高频分量，保留低频分量；高通滤波器则相反，剔除低频分量，保留高频分量。
滤波器的设计需要根据具体的需求选择合适的滤波器类型和参数。
三、基于FPGA的滤波器设计与实现基于FPGA的滤波器设计与实现可以分为以下几个步骤：1. 确定滤波器类型和参数：根据实际需求，选择合适的滤波器类型和参数。
例如，如果需要设计一个低通滤波器，需要确定截止频率和滤波器阶数等参数。
2. 数字滤波器设计：将滤波器的模拟设计转化为数字滤波器的设计。
常见的数字滤波器设计方法有FIR滤波器设计和IIR滤波器设计。
FIR滤波器是一种无反馈的滤波器，具有线性相位特性；IIR滤波器则具有反馈结构，可以实现更高阶的滤波器。
3. 将数字滤波器转化为FPGA可实现的结构：将数字滤波器转化为FPGA可实现的结构，可以采用直接形式实现、级联形式实现或者管线化实现等方法。
其中，直接形式实现是最简单直观的方法，但其硬件资源占用较多；级联形式实现可以减少硬件资源的占用，但增加了延迟；管线化实现则可以兼顾硬件资源和延迟。
4. 使用HDL语言进行FPGA设计：使用HDL语言，如VHDL或Verilog，进行FPGA设计。
根据设计的结构和功能，编写相应的HDL代码。
在编写代码时，需要注意代码的可重用性和可维护性，以便后续的设计和调试。
5. 硬件验证和性能优化：完成HDL代码后，进行FPGA的硬件验证和性能优化。
通过仿真和验证，确保设计的正确性和稳定性。
同时，可以根据实际需求对硬件进行优化，如减小资源占用、降低功耗等。
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。
基于fpga的多速率滤波器的设计与实现
基于FPGA的多速率滤波器的设计与实现引言在数字信号处理领域，滤波器是一种常用的信号处理工具。
随着科技的发展，FPGA （现场可编程门阵列）成为了实现滤波器的一种重要技术。
多速率滤波器是一种能够同时处理多个信号速率的滤波器，其在通信、音频处理等领域具有广泛的应用。
本文将探讨基于FPGA的多速率滤波器的设计与实现。
FPGAs在滤波器实现中的优势FPGA是一种可编程的数字电路，具有高度灵活性和可重构性。
相比于传统的专用硬件实现和软件实现，FPGA在滤波器实现中具有以下优势：1.并行计算能力：FPGA可以将滤波器的各个部分并行计算，从而实现高效的信号处理。
2.低延迟和高吞吐量：由于FPGA的硬件并行性，滤波器可以以很低的延迟和高吞吐量工作。
3.可重构性：FPGA中的逻辑可以重编程，从而实现不同类型和参数的滤波器，具有非常广泛的应用范围。
4.功耗优化：通过对FPGA中的逻辑和资源进行优化，可以实现功耗的有效管理，从而提高系统的能效。
多速率滤波器的设计与实现第一步：确定滤波器的要求在设计多速率滤波器之前，首先需要明确滤波器的要求，包括信号类型、采样频率、滤波器类型和滤波器参数等。
第二步：选择合适的滤波器结构根据滤波器的要求，选择合适的滤波器结构。
常见的滤波器结构包括FIR（有限冲激响应）滤波器和IIR（无限冲激响应）滤波器。
根据应用的要求，选择不同的滤波器结构。
第三步：对滤波器进行采样率变换多速率滤波器的核心在于对不同速率的信号进行采样率变换。
常见的采样率变换技术包括插值和抽取。
插值是在原始信号上增加新的采样点，抽取是减少原始信号的采样点。
第四步：优化滤波器的实现通过对滤波器的实现进行优化，可以进一步提高滤波器的性能和效率。
常见的优化方法包括流水线化、并行计算和资源共享等。
第五步：验证与测试在实现滤波器之后，进行验证和测试是不可或缺的步骤。
通过合适的测试方法和工具，验证滤波器的性能和正确性。
实例：基于FPGA的多速率滤波器的设计与实现第一步：确定滤波器的要求假设我们需要设计一个用于音频处理的多速率滤波器。
基于FPGA的多功能FIR数字滤波器设计
现代电子技术Modern Electronics TechniqueSep. 2023Vol. 46 No. 182023年9月15日第46卷第18期0 引 言数字滤波是数字信号处理（Digital SignalProcessing, DSP ）的重要内容，其作用是抑制或滤除传输信号所不需要的某些频率成分。
有限脉冲响应（Finite Impulse Response, FIR ）数字滤波器的采样值和单位冲激响应是有限长的，系统性能稳定，且具有严格的线性相位特性。
因此，FIR 数字滤波器被广泛应用于现代通信系统中，是航天测控、卫星导航、移动通信、雷达探测等领域的重要研究课题[1]。
传统数字滤波器需要多个乘法器来实现，在实际航天测控通信系统中一般采用FPGA （Field Programmable Gate Array ）进行并行处理[2]，但是它复杂度高、计算速度慢、处理效率低、数据延迟大[3]。
改进型滤波器结构[4]、分布式算法[5]、分划松弛算法[6]、卷积算法[7]、粒子群算法[8]等方法被用来提高数字滤波器的效率，但仍存在单一滤波参数无法适应复杂滤波场景、实时性不好的问题。
传统FIR 数字滤波器的滤波参数通常固定不变，其频率响应特性、通带类型、滤波带宽、截止频率、带内波DOI ：10.16652/j.issn.1004‐373x.2023.18.007引用格式：王媛，金磊，曾富华.基于FPGA 的多功能FIR 数字滤波器设计[J].现代电子技术，2023，46（18）：38‐42.基于FPGA 的多功能FIR 数字滤波器设计王 媛， 金 磊， 曾富华（中国西南电子技术研究所， 四川 成都 610036）摘 要： 现代测控通信系统为航天器传输的测控信号模式多样、特性复杂。
针对传统数字滤波器无法满足滤波特性多变的问题，设计一种基于FPGA 的多功能FIR 数字滤波器。
根据任务需求选择满足性能指标的窗函数、频率响应特性、滤波带宽等控制命令，调用ROM 表中对应的滤波参数，满足多功能滤波需求，采用对称型滤波结构节省FPGA 硬件资源，利用乒乓缓存的操作满足信号滤波实时性，通过Verilog HDL 语言实现多功能FIR 数字滤波器。
基于fpga的多速率滤波器的设计与实现
基于fpga的多速率滤波器的设计与实现基于FPGA的多速率滤波器的设计与实现随着数字信号处理技术的不断发展，多速率滤波器在信号处理中的应用越来越广泛。
多速率滤波器可以将信号分成不同的频带，从而实现对信号的不同频段进行处理。
本文将介绍基于FPGA的多速率滤波器的设计与实现。
一、多速率滤波器的原理多速率滤波器是一种将信号分成不同频带进行处理的滤波器。
其基本原理是通过不同的抽取和插值操作，将信号分成不同的频带，然后对不同频带的信号进行滤波处理。
多速率滤波器通常由两个部分组成：抽取和插值滤波器。
抽取滤波器是将信号从高采样率降到低采样率的滤波器，其作用是将信号分成不同的频带。
插值滤波器是将信号从低采样率升到高采样率的滤波器，其作用是对不同频带的信号进行滤波处理。
二、基于FPGA的多速率滤波器的设计基于FPGA的多速率滤波器的设计需要考虑以下几个方面：1. 选择合适的FPGA芯片FPGA芯片的选择需要考虑其资源和性能。
对于多速率滤波器的设计，需要选择具有足够的DSP资源和高速IO接口的FPGA芯片。
2. 设计抽取和插值滤波器抽取和插值滤波器的设计需要考虑其滤波器类型、滤波器阶数、滤波器系数等参数。
可以使用MATLAB等工具进行滤波器设计和优化。
3. 实现滤波器的硬件电路将抽取和插值滤波器的算法转化为硬件电路需要使用HDL语言进行描述。
可以使用Verilog或VHDL等语言进行描述。
4. 进行仿真和验证设计完成后需要进行仿真和验证，以确保滤波器的性能和正确性。
可以使用ModelSim等仿真工具进行仿真和验证。
三、基于FPGA的多速率滤波器的实现基于FPGA的多速率滤波器的实现需要进行以下几个步骤：1. 编写HDL代码根据设计完成的抽取和插值滤波器的算法，编写Verilog或VHDL代码。
2. 进行综合和布局布线使用Quartus等工具进行综合和布局布线，生成bit文件。
3. 下载到FPGA芯片将生成的bit文件下载到FPGA芯片中，完成多速率滤波器的实现。
基于FPGA的滤波器设计
目录摘要 (1)第1章系统设计 (2)1.1离散傅里叶变换DFT (2)1.2快速傅里叶变换FFT (2)第2章硬件设计 (6)2.1设计程序流程图 (6)2.2TMS320C6000芯片及参数设置 (6)第3章软件设计 (8)3.1N的参数设置 (8)3.2CMD源文件代码： (8)第4章实验结果 (13)4.1在CCS环境下加载、调试源程序 (13)4.2实验结果 (17)4.3实验结果分析 (18)总结 (19)参考文献 (19)摘要本次课程设计主要运用CCS这一工具实现快速傅里叶变换（FFT）。
CCS(Code Composer Studio)是一种针对TM320系列DSP的集成开发环境，在Windows操作系统下，采用图形接口界面，提供环境配置、源文件编辑、程序调试、跟踪和分析等工具，可以帮助用户在一个软件环境下完成编辑、编译、链接、调试和数据分析等工作。
CCS有两种工作模式，即软件仿真器和硬件在线编程。
软件仿真器工作模式可以脱离DSP芯片，在PC上模拟DSP的指令集和工作机制，主要用于前期算法实现和调试。
硬件在线编程可以实时运行在DSP芯片上，与硬件开发板相结合进行在线编程和调试应用程序。
关键词：CCS ; 快速傅里叶变换（FFT）;第1章 系统设计快速傅里叶变换FFT快速傅里叶变换（FFT ）是一种高效实现离散傅里叶变换（DFT ）的快速算法，是数字信号处理中最为重要的工具之一，它在声学，语音，电信和信号处理等领域有着广泛的应用。
1.1 离散傅里叶变换DFT对于长度为N 的有限长序列x(n)，它的离散傅里叶变换（DFT ）为1,1,0,)()(10-==∑-=N k W n x k X n n nkN （1）式中,Nj N e W /2π-= ,称为旋转因子或蝶形因子。
从DFT 的定义可以看出，在x(n)为复数序列的情况下，对某个k 值，直接按（1）式计算X(k) 只需要N 次复数乘法和（N-1）次复数加法。
基于FPGA的信号滤波系统设计与实现
设计结果表明, 在信号滤波系统的实现中利用 DDS 方式产生激励信号, 利用 DA 算法设计 F IR 滤 波器, 相比于一般实现方法电路规模更小, 并且有更 高的执行效率. 改变 ROM 中的波形数据, 可以很方 便地获得各种所需信号波形, 模块化的设计也使得 所设计的 F IR 滤波器参数修改方便, 很容易满足不 同的滤波指标要求, 而嵌入式逻辑分仪的实时监测 可以使设计结果得以更直观体现. 文中所讨论的方 法对 FP GA 在其他方面的应用 也有一定的借鉴作 用.
数, 在这 种情 况 下, 可 以利 用 分布 式 ( Distr ibuted
Alg orit hm , DA) 算法原理将求乘积和运算转变为移
位和加法运算来实现[ 4] . 在滤波器规模比较小的情
况下, 采用 DA 算法可以减少电路规模, 更容易实现
流水处理, 从而有更高的执行效率. 以( 2) 式 为例,
s(
N 2
-
1)
=
x[ n -
(
N 2
-
1) ]
#
x[
n-
N 2
]
则( 1) 式可以简化为:
N2 - 1
y ( n) = h( k) s( n - k)
( 2)
k= 0
与( 1) 相比, 所需乘法器数量降为原来的一半, 从而
使运算量得以下降.
3 3 DA 算法应用
在很多 DSP 应用场合中, 滤波器系数一般为常
2 DDS 信号发生器设计
2 1 DDS 基本结构 DDS 为直接数字频率合成技术, 最初由美国学
者 J. T ierney 等人于 1971 年提出[ 1] , 它是一种新颖 的全数字实现技术, 由于其具有频率转换时间短, 频 率分辨率高, 相位噪声低以及在频率转变时保持相 位连续等优点, 在现代通信、雷达、航天航空等众多 领域得到广泛应用.
基于FPGA的多相滤波器设计
基于FPGA的多相滤波器设计
何颂华;刘真
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2009(000)032
【摘要】以脉冲多普勒雷达信号处理为背景,研究了数字多相滤波器的特点和设计方法;进而研究数字多相滤波器的数字仿真方法与FPGA实现技术。
对于自主研究、设计和实现雷达信号处理的各种结构的滤波器具有重要的意义。
【总页数】3页(P24-26)
【作者】何颂华;刘真
【作者单位】南京林业大学轻工科学与技术学院,江苏南京210037;深圳职业技术
学院媒体与传播学院,广东深圳518055
【正文语种】中文
【中图分类】TN713.7
【相关文献】
1.基于GSM接收机的集成多相滤波器设计 [J], 刘晓叶;宋家友;高向川
2.基于MATLAB与FPGAS的动态补偿滤波器设计 [J], 毛丽民;朱培逸
3.基于多相分解技术的高速并行FIR滤波器设计 [J], 许自阳
4.基于FPGA的并行数字滤波器设计和实现 [J], 薛晓男;周帅;孙殿星;时慧
5.基于FPGA的高阶组合结构FIR数字滤波器设计 [J], 蒋林;葛中芹;杨旭;姜乃卓;
庄建军
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基于中档FPGA多相滤波器的设计实现
在现代电子系统中，到处都可以看到数字信号处理( DSP )的应用，从MP3 播放器、数码相机到手机。
DSP 设计人员的工具箱的支柱之一是有限脉冲响应( FIR )滤波器。
FIR 滤波器越长(有大量的抽头)，滤波器的响应越好。
然而这里有折衷的情况，由于大量的抽头增加了对逻辑的需求、增加了计算的复杂性，增加了功耗，以及可能引起饱和/溢出。
多相技术可以用于实现滤波器，拥有与传统FIR 滤波器可比的结果，而
且使用了较少的逻辑、需要较少的计算资源、更低的功耗，并减少了可能的饱
和/溢出。
可用如今新型的小规模、中档的FPGA，如LatticeECP3 来实现这些滤波器。
基本概念
进入DSP 世界可能会有些令人生畏，因此，让我们首先介绍一些简单的概念。
对于数字系统，如音频，视频和无线领域，形成信号的结果是与采样率
相关的。
举例来说，以48 kHz(即每秒48000 个样本)对专业音频信号进行采样。
相比之下，消费者的CD 播放机则使用44.1 kHz 的采样率。
多速率系统
多速率系统使用多个采样速率。
在某些情况下，运行于某个速率的系统
的一部分需要一个原来以另外某个速率采样的信号(转换专业音频到消费者的
CD 音频就是一个例子)。
在这种情况下，原始信号的速率必须根据需要增加或
减少。
或者针对特定的用途，也可能以比实际需要更高的速率对原来的数据进
行了采样。
因此，降低采样率，然后运行所得到的数据就可以大幅度降低数据
吞吐量的要求，降低对存储器的要求，提高处理效率并降低功耗。