基于FPGA的數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)研究.pdf

1、FPGA器件(Field Programmable Gate Array)是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的可編程邏輯器件，它具有集成度高、可靠性強(qiáng)、處理速度快等特點(diǎn)。在一片F(xiàn)PGA上可以進(jìn)行軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)，使硬件設(shè)計(jì)如同軟件設(shè)計(jì)一樣靈活方便。
　　濾波器在諸如數(shù)字通信、語(yǔ)音、音頻、生物醫(yī)學(xué)信號(hào)處理等許多領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用。數(shù)字濾波器主要是用于改變信號(hào)的時(shí)域和頻域的特性。常見(jiàn)的濾波器就是線性時(shí)不變?yōu)V波器。由于FIR濾波器具有規(guī)律的結(jié)構(gòu)形

2、式，在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，大部分FIR濾波器具有相應(yīng)的IP核；但是IIR濾波器沒(méi)有核，所以限制了其應(yīng)用，并且IIR相對(duì)于FIR具有很多無(wú)法替代的特性，比如相同的幅頻特性，需要較低的階數(shù)，并且IIR濾波器用較少的硬件資源。
　　本文介紹了FIR、IIR濾波器的理論，應(yīng)用ALTERA公司的QuartusⅡ開(kāi)發(fā)軟件設(shè)計(jì)了FIR、IIR結(jié)構(gòu)的低通、高通等類(lèi)型的濾波器，分別進(jìn)行串行結(jié)構(gòu)、并行結(jié)構(gòu)、分布式結(jié)構(gòu)的FPGA實(shí)現(xiàn)，對(duì)不同結(jié)構(gòu)的性能進(jìn)行了對(duì)比

3、分析。利用fdatool產(chǎn)生濾波器系數(shù)，根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)不同的濾波器。在實(shí)際的應(yīng)用中，如果采樣頻率遠(yuǎn)大于信號(hào)的截止頻率，很難設(shè)計(jì)出只含有一個(gè)部分的IIR濾波器，只能分成幾個(gè)部分的級(jí)聯(lián)。并對(duì)FIR濾波器和IIR濾波器進(jìn)行比較，分別設(shè)計(jì)了直接型結(jié)構(gòu)和級(jí)聯(lián)型結(jié)構(gòu)的IIR濾波器。同時(shí)應(yīng)用FIR和IIR濾波器的設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)了多速率濾波器。應(yīng)用多個(gè)軟件協(xié)同工作進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先，采用 MATLAB仿真，根據(jù)指定的參數(shù)，利用MATLAB的函數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)