本論文設(shè)計(jì)了一種基于FPGA的高速FIR數(shù)字濾波器,濾波器實(shí)現(xiàn)低通濾波,截止頻率為1MHz,通帶波紋小于1 dB,阻帶最大衰減為-40 dB,輸入輸出數(shù)據(jù)為8位二進(jìn)制,采樣頻率為10MHz。 論文首先簡要介紹了數(shù)字濾波器的基本原理和線性FIR數(shù)字濾波器的性質(zhì)、結(jié)構(gòu),根據(jù)濾波器的性能要求選擇窗函數(shù)、確定系數(shù),在算法上為了滿足數(shù)字濾波器的要求,對(duì)系數(shù)放大512倍并取整,并用Matlab對(duì)數(shù)字濾波器原理進(jìn)行了證明。同時(shí)簡述了EDA技術(shù)和FPGA設(shè)計(jì)流程。 其次,論文說明了FIR數(shù)字濾波器模塊的劃分,并用Verilog語言在Modelsim環(huán)境下進(jìn)行了功能測(cè)試。對(duì)于數(shù)字濾波器系數(shù)中的-1,-2,4這些簡單的系數(shù)乘法直接進(jìn)行移位和取反,可以極大的節(jié)省資源和優(yōu)化設(shè)計(jì)。而對(duì)普通系數(shù)乘法采用4-BANT(4bits-at-a-time)的并行算法,用加法累加快速實(shí)現(xiàn)了乘積的運(yùn)算；另外,在本設(shè)計(jì)進(jìn)行部分積累加時(shí),采用舍取冗余位,主要是根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)已對(duì)系數(shù)進(jìn)行了放大,而輸出時(shí)又要將結(jié)果相應(yīng)的縮小,所以在累加時(shí),提前對(duì)部分積縮小,從而減少了運(yùn)算量,從時(shí)間和資源上都得到了優(yōu)化。 論文的最后分別用Modelsim和Quartus II進(jìn)行了FIR數(shù)字濾波器的前仿真和后仿真,將仿真的結(jié)果和Matlab中原理驗(yàn)證時(shí)得到的理想值進(jìn)行了比較,并對(duì)所產(chǎn)生的誤差進(jìn)行了分析。仿真結(jié)果表明：本16階FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)截止頻率為1MHz的低通濾波,并且工作頻率可達(dá)150MHz以上。
標(biāo)簽：
FPGA
FIR
數(shù)字
濾波器設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間：
2013-07-15
上傳用戶：lanwei
擴(kuò)展頻譜通信技術(shù),它的突出優(yōu)點(diǎn)是保密性好,抗干擾性強(qiáng).隨著通信系統(tǒng)與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)與微電子技術(shù)發(fā)展,越來越多的通信系統(tǒng)構(gòu)建于這種技術(shù)之上.在實(shí)際擴(kuò)頻通信系統(tǒng)工程中,用得比較普遍的是直擴(kuò)方式和跳頻方式,它們的不同在于直擴(kuò)是采取隱藏的方式對(duì)抗干擾,而跳頻采取躲避的方式. 西方國家早在20世紀(jì)50年代就開始對(duì)跳頻通信進(jìn)行研究,在上個(gè)世紀(jì)末的幾次局部戰(zhàn)爭(zhēng)中,跳頻電臺(tái)得到了普遍的應(yīng)用.跳頻通信的發(fā)展促進(jìn)了其對(duì)抗技術(shù)的發(fā)展,目前,世界主要幾個(gè)軍事先進(jìn)的國家,已經(jīng)研究出高性能的跳頻通信對(duì)抗設(shè)備,國內(nèi)這方面的發(fā)展相對(duì)國外差距比較大. 未來戰(zhàn)爭(zhēng)是科學(xué)技術(shù)的斗爭(zhēng),研究跳頻通信對(duì)抗勢(shì)在必行.基于這種目的,本文研究和設(shè)計(jì)了跳頻檢測(cè)的FPGA實(shí)現(xiàn),利用基于時(shí)頻分析的處理方法,完成了跳頻信號(hào)檢測(cè)的FPGA實(shí)現(xiàn),通過測(cè)試,表明系統(tǒng)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,可以滿足實(shí)際的需要.主要內(nèi)容包括: 1.概述了跳頻檢測(cè)接收研究的發(fā)展動(dòng)態(tài),闡述了擴(kuò)展頻譜通信及短時(shí)傅立葉變換的原理. 2.分析了基于快速傅立葉變換(FFT)處理跳頻信號(hào),檢測(cè)跳頻的可行性,利用FFT檢測(cè)頻譜的原理,合理使用頻譜采樣策略,做到了增加頻譜利用率,提高了檢測(cè)概率和分析信噪比；利用抽取內(nèi)插技術(shù)完成數(shù)據(jù)速率的轉(zhuǎn)換,使其滿足后續(xù)信號(hào)的處理要求；利用同相和正交的DDC實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu),完成對(duì)跳頻信號(hào)的解跳. 3.設(shè)計(jì)完成了跳頻信號(hào)檢測(cè)與接收系統(tǒng)的FPGA實(shí)現(xiàn),其主要包括:數(shù)據(jù)速率變換的實(shí)現(xiàn),FIR低通濾波器的實(shí)現(xiàn),快速傅立葉變換(FFT)的實(shí)現(xiàn),下變頻的實(shí)現(xiàn)等.在濾波器的實(shí)現(xiàn)中,提出了兩種設(shè)計(jì)方法:基于常系數(shù)乘法器和分布式算法濾波器,分析了上述兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn),選擇用分布式算法實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的低通濾波器；在快速傅立葉變換實(shí)現(xiàn)中,分析了基2和基4的算法結(jié)構(gòu),并分別實(shí)現(xiàn)了基2和基4的算法,滿足了不同場(chǎng)合對(duì)處理器的要求.在下變頻的設(shè)計(jì)中,使用濾波器的多相結(jié)構(gòu)完成抽取的實(shí)現(xiàn),并使用低通濾波器使信號(hào)帶寬滿足指標(biāo)的要求.此外,設(shè)計(jì)中還包括雙端口RAM的實(shí)現(xiàn),比較模塊的實(shí)現(xiàn)、數(shù)據(jù)緩存模塊和串并轉(zhuǎn)換模塊的實(shí)現(xiàn). 4.介紹了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的硬件平臺(tái).
標(biāo)簽：
跳頻信號(hào)
檢測(cè)
接收系統(tǒng)
上傳時(shí)間：
2013-04-24
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