畢業(yè)設(shè)計-基于現(xiàn)代dsp技術(shù)的fir數(shù)字濾波器的設(shè)計方法(文件)
【正文】 1=1275HZ ，F(xiàn)stop2=1925HZ，阻帶衰減為 30db。 這里采用直接 I 型來實(shí)現(xiàn)該 FIR 濾波器。 第 7 頁（共 19 頁） 圖 4 帶仿真模塊的 3 階濾波器模型 新增的仿真模塊的參數(shù)作如下設(shè)置： Chirp Signal 模塊： (Chirp Signal) 庫： Simulink 中 Sources庫 參數(shù)“ Initial Frequency(Hz)”設(shè)為“ ” 參數(shù)“ Target time”設(shè)為“ 10” 參數(shù)“ Frequency at target time(Hz)”設(shè)為“ 1” 參數(shù)“ Interpret vectors parameters as 1D”選中 Gain 模塊： (Gain) 庫： Simulink 中 Math Operations 庫 參數(shù)“ Gain”設(shè)為“ 127” 參數(shù)“ Multiplication”設(shè)為“ Element wise(K.*u)” Scope 模塊： (Scope) 庫： Simulink 中 sinks庫 參數(shù)“ Number of Axes”為“ 2” 其中， Chirp Signal 模塊為線性調(diào)頻信號發(fā)生模塊，生成一個線性調(diào)頻信號 Hz～ 1 Hz。 第 8 頁（共 19 頁） 圖 5 FIR 濾波器仿真結(jié)果 4 階 FIR 濾波器 的設(shè)計 上面介紹的是常系數(shù) FIR 濾波器的示例。當(dāng)然，對于線性相位的 FIR 濾波器，我們可以采用改進(jìn)后的濾波器結(jié)構(gòu)，可以節(jié)省一半的乘法器。由于在通信應(yīng) 用中， FIR 濾波器處理的往往是信號流，因而增加一個延時單元不會影響 FIR 濾波器處理的結(jié)果，只是系統(tǒng)延時增加了一個時鐘周期。 圖 7 顯示的就是一個設(shè)計好的 4 階 FIR 濾波器節(jié)，與的常數(shù) FIR 濾波器相比，這里用 Product(乘法 )模 塊代替了 Gain(增益 )模塊。按照第 4 章所示的方法由 FIR4tap 模型 建立子系 (SubSystem)，并對端口信號進(jìn)行修改，把子系統(tǒng)更名為 fir4tap，如下圖 8 所 示。把 4 個子系統(tǒng) fir4tap 的輸出端口 y 連接起來，接入一個 4 輸入端口的加法器，得到 FIR 濾波器的輸出 yout。 第 13 頁（共 19頁） 在此利用 MATLAB 來完成 FIR 濾波器系數(shù)的確定。 Analysis Tool(FDATool)”，打開 FDATool。點(diǎn)擊，讓 MATLAB 計算 FIR 濾波器系數(shù)并作相關(guān)分析。 在圖 11 的左側(cè)列出了當(dāng)前濾波器的相關(guān)信息： 濾波器類型為 Direct form FIR(直接 I 型 FIR 濾波器 )；濾波器階數(shù)為 15。圖12 顯示了濾波器的相頻響應(yīng)。 Phase Response”來啟動分析。 第 17 頁（共 19頁） 圖 18 16 階低通 FIR 濾波器 16 階 FIR濾波器的硬件實(shí)現(xiàn) 由 Simulink 模型轉(zhuǎn)成 VHDL 打開 SingalCompiler，選定器件系列，把模型轉(zhuǎn)成 VHDL 文件 。若采用其它綜合工具進(jìn)行綜合，在 FPGA 開發(fā)板上加入高頻信號源，驗(yàn)證 FIR 濾波器的濾波效果。 （ 3）在圖形窗口觀察結(jié)果時，如果所觀察的圖形不明顯，可以通過設(shè)置幅第 18 頁（共 19頁） 度值來改善效果。由于 DSP 的可移植性好，所以能從不同方法得來的濾波器系數(shù)寫入 子程序中，從而得到不同的 濾波 效果 。 DSP_Builder 。桂林航天工業(yè)高等?？茖W(xué)校學(xué) 報 .2021 年 3 期 . [9].劉春河 .基于 MATLAB 的 FIR 濾波器設(shè)計及實(shí)現(xiàn) [J].電子質(zhì)量 .2021 年 12 期 . [10].戴育良 .用 MATLAB 輔助設(shè)計 FIR 數(shù)字濾波器 [J].漳州師范學(xué)院學(xué)報 .自然科學(xué) 版 .2021 年 4 期 . [11].DSP SELECTION GUIDE. TEXAS . [12].Stanley W D. Digital Signal Processing. Reston Publishing Company INC. 1975. FIR Filter Design Based on Modern DSP Technology ZHANG Yin Ping 第 19 頁（共 19頁） Abstract: A method based on the DSP to design the quickly was introduced and a design case was given. In this paper we analsy the disadvantages of conventional method, puts forward an improved FIR method joins Matlab, DSP_Builder and FPGA board, so that the design process is convenience Key words: FIR filter。 實(shí)踐證明 ,該濾波器準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性好 ,易于移植使用 ,具有較強(qiáng)的實(shí)用性與靈活性。當(dāng)采用帶通濾波器時，通帶寬度一般在 200~300Hz，衰減一般為 1db，過渡帶一般在 100~250Hz，阻帶衰減一般在 30db。下圖顯示了 LeonardoSpectrum綜合結(jié)果的部分 RTL 原理圖。 圖 12 FIR 濾波器的相頻響應(yīng) 第 15 頁（共 19頁） 圖 13 幅 頻響應(yīng)與相頻響應(yīng)的比較 圖 14 FIR 濾波器的沖激響應(yīng) 圖 15 FIR 濾波器的階躍響應(yīng) 求出的 FIR 濾波器的系數(shù)可以通過選擇菜單“ Analysis”→“ Filter Coefficients”來觀察，見 FIR 濾波器系數(shù) 圖 16 第 16 頁（共 19頁） 圖 16 FIR 濾波器系數(shù) 圖 17 量化后的幅 頻、相頻響應(yīng) 把計算出的系數(shù)逐個填入到 FIR 濾波器模型中。 圖 13 顯示了濾波器幅頻特性與相頻特性的比較。如果在 DSP Builder 中設(shè)計的 FIR 濾波器為直接 I 型結(jié)構(gòu)，那就必須保證在這里顯示的 FIR 濾波器結(jié)構(gòu)為“ Direct form FIR”。分析操作步驟如下： 選擇 FDATool 的菜單“ Analysis”→“ Magnitude Response”，啟動幅頻響應(yīng)分析。 注意：在濾波器階數(shù)選擇時，在此設(shè)置的是 15 階，而不是 16 階！這是由于在前面設(shè)計的 16 階 FIR 濾 波器的常系數(shù)項(xiàng) 是一個 15 階的 FIR 濾波器的輸出結(jié)果經(jīng)過了一個單位延時單元。 Analysis Tool)，可以完成多種濾波器的設(shè)計、分析和性能評估。設(shè)計好的 16 階 FIR 濾波器如下圖 10 所示 。 第 11 頁（共 19頁） 圖 9 子系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu) （ 2） 組成 16 階 FIR 濾波器模型 復(fù)制 4 個 fir4tap，并將它們銜接 起來。比如要實(shí)現(xiàn)一個 16 階的低通濾波器，可以調(diào)用 4 個 4 階 FIR 濾波器節(jié)來實(shí)
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