1、答辯題目：基于FPGA的數(shù)字濾波器設(shè)計指導(dǎo)老師：蔡靜之答 辯人：馬寶福專 業(yè)：測控技術(shù)與儀器18 九月 2022基于FPGA的數(shù)字濾波器設(shè)計21、數(shù)字濾波器簡述2、FIR數(shù)字濾波器3、窗口設(shè)計法（時域）4、FIR 濾波器 FPGA 的實現(xiàn)方法設(shè)計。5、FIR 低通濾波器的系數(shù)確定。6、軟件設(shè)計及實物的功能測試31、數(shù)字濾波器簡述數(shù)字濾波器的幅度特性性能要求（低通為例）0通帶過渡帶阻帶：通帶波紋：阻帶波紋：通帶截止頻率：阻帶截止頻率：過渡帶18 九月 2022基于FPGA的數(shù)字濾波器設(shè)計性能指標a.數(shù)字濾波器的類型：FIR 低通濾波器。b.輸入輸出數(shù)據(jù)的位寬：8 位。c.通帶截止頻率：0.1M。

2、d.采樣頻率：5M。e.最小通帶波紋：1dB。f.最小阻帶衰減：-50dB18 九月 2022基于FPGA的數(shù)字濾波器設(shè)計4數(shù)字濾波器用差分方程表示為:等效的Z域傳遞函數(shù)表示為:18 九月 2022基于FPGA的數(shù)字濾波器設(shè)計5 2、FIR數(shù)字濾波器FIR濾波器差分方程表示為:等效的 域傳遞函數(shù)表示為:18 九月 2022基于FPGA的數(shù)字濾波器設(shè)計6優(yōu)點很容易獲得嚴格的線性相位,避免被處理 的信號產(chǎn)生相位失真；可得到多帶幅頻特性。極點全部在原點,永遠穩(wěn)定。任何一個非因果的有限長序列，總可以通過一 定的延時，轉(zhuǎn)變?yōu)橐蚬蛄?所以因果性總是滿足；無反饋運算，運算誤差小。缺點因為無極點，要獲得好的

3、過渡帶特性，需以較 高的階數(shù)為代價；無法利用模擬濾波器的設(shè)計結(jié)果，一般無解析設(shè)計公式，要借助計算機輔助設(shè)計程序完成。18 九月 2022基于FPGA的數(shù)字濾波器設(shè)計783、窗口設(shè)計法（時域）FIR濾波器的設(shè)計就在于尋找一個傳遞函數(shù)去逼近 ，逼近方法有三種：窗口設(shè)計法（時域逼近）、頻率采樣法（頻域逼近）、最優(yōu)化設(shè)計（等波紋逼近） 18 九月 2022基于FPGA的數(shù)字濾波器設(shè)計9設(shè)計步驟該式為有限項，N越大，誤差越小。但對矩形窗截取還存在“吉布斯（Gibbs）效應(yīng)”，這將使濾波器的特性很差。18 九月 2022基于FPGA的數(shù)字濾波器設(shè)計10 h(n)是通過一個“窗口”所看到的一段hd(n) 表

4、達為h(n)和一個“窗函數(shù)”的乘積，即h(n)=w(n) hd(n) 在這里窗口函數(shù)就是矩形脈沖函數(shù)RN（n）18 九月 2022基于FPGA的數(shù)字濾波器設(shè)計4、FPGA的實現(xiàn)串行實現(xiàn)并行實現(xiàn)分布式算法實現(xiàn)18 九月 2022基于FPGA的數(shù)字濾波器設(shè)計1118 九月 2022基于FPGA的數(shù)字濾波器設(shè)計12根據(jù)FIR濾波器的關(guān)系式，F(xiàn)IR濾波器實質(zhì)是一個乘累加運算。每完成一次濾波就需要進行N次乘法和(N-1)的加法，一次乘累加運算的次數(shù)由濾波器的階數(shù)決定,N越大完成一次所需的時鐘就越多，不易設(shè)計高速濾波器，但是占用資源少。返回18 九月 2022基于FPGA的數(shù)字濾波器設(shè)計13并行結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)在一個時鐘周期內(nèi)完成一次濾波，速度快，但器件的延遲性大，并行結(jié)構(gòu)主要是使用多個的加法器和乘法器的并行處理，所以占用資源大，如果再加上適當(dāng)?shù)募拇嫫骺梢允蛊涔ぷ髟诟叩念l率下。如圖2-9 為基本并行結(jié)構(gòu)。返回18 九月 2022基于FPGA的數(shù)字濾波器設(shè)計14FIR濾波器的每一次濾波器的輸出y可以看做是輸入的x和系數(shù)h的內(nèi)積輸入的數(shù)據(jù)可以用B+1的補碼表示因為系數(shù)h是常量，所以內(nèi)積y可以表示為計算 ，就是用查表法來實現(xiàn)，然后再相應(yīng)的加權(quán)，最后輸出。分布式算法速度快，占用