數(shù)字濾波器設(shè)計畢業(yè)論文-全文預(yù)覽
【正文】 (2)在高通濾波器中的比較假如：Wp=50 Hz，Ws=20 Hz，F(xiàn)s=200，Rp=1 dB，Rs=30 dB，分別用Butterworth高通濾波器、Chebyshev I型高通濾波器、ChebyshevⅡ型高通濾波器、橢圓高通濾波器四種方法進(jìn)行設(shè)計，如圖2所示。b，a分別表示階次為N+1的數(shù)字濾波器系統(tǒng)傳遞函數(shù)的分子和分母多項(xiàng)式系數(shù)向量；Fs為采樣頻率；n為在區(qū)間[O Fs]頻率范圍內(nèi)選取的頻率點(diǎn)數(shù)；f記錄頻率點(diǎn)數(shù)。(3)再按照一定的規(guī)則將G(s)轉(zhuǎn)換成H(z)(H(z)是數(shù)字濾波器的傳遞函數(shù))。3 IIR數(shù)字濾波器設(shè)計方法比較3．1 概述IIR數(shù)字濾波器的最通用的方法是借助于模擬濾波器的設(shè)計方法。對于整個濾波系統(tǒng)來說,系數(shù)量化后系統(tǒng)的穩(wěn)定性需要重新評估,這點(diǎn)應(yīng)用M atlab軟件可以很好的解決。記一階系統(tǒng)差分方程為:y( n) = B x ( n) A y ( n 1) (3) 方程兩邊同乘以2N 得:Y ( n) = int (2N B ) 3 x ( n) int (2N A ) 3 y ( n 1)= (2N B +▽ 1 ) 3 x ( n) (2N A +▽ 2 ) y ( n 1)= 2N B x ( n) 2N Ay ( n 1) + [▽ 1 x ( n) ▽ 2 y ( n 1) ] (4)y ( n) = int ( Y ( n) / 2N ) = Y ( n) / 2N +▽ 3 其中▽ ▽ ▽ 3 為系數(shù)擴(kuò)大后取整的誤差, Y ( n)為中間變量。2. 2 系數(shù)取整后的穩(wěn)定性分析由理論設(shè)計出的理想數(shù)字濾波器傳輸函數(shù)的系數(shù)bk、ak都是無限精度的,實(shí)際實(shí)現(xiàn)時,濾波器的所有系數(shù)都必須以有限長二進(jìn)制碼形式存放在存儲器中,所以必須對理想系數(shù)進(jìn)行量化,但由此造成濾波器零極點(diǎn)位置發(fā)生偏移,使得實(shí)際濾波器的頻率響應(yīng)與理論值有出入,嚴(yán)重時可能會使濾波器極點(diǎn)移至單位圓外,導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。其中級聯(lián)型較為容易實(shí)現(xiàn)且易于實(shí)現(xiàn)高階濾波器,且任何高階IIR濾波器都能表示成一階和二階的級聯(lián),故本文以二階IIR數(shù)字濾波器為例來闡述如何在FPGA中實(shí)現(xiàn)高速數(shù)字濾波器。實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器的方法有兩種，一是采用計算機(jī)軟件進(jìn)行，就是把所要完成的工作通過程序讓計算機(jī)來實(shí)現(xiàn)；二是設(shè)計專用的數(shù)字處理硬件。數(shù)字濾波器是今后信號處理系統(tǒng)的濾波器主流器件,將在更多的數(shù)字信號處理應(yīng)用領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在對線性相位不做特別要求的情況下, IIR濾波器在相同門級規(guī)模和同頻率速度下可得到更好的帶外衰減特性,因此IIR濾波器更廣泛地應(yīng)用于一些特殊場合。通過試驗(yàn)驗(yàn)證,該方法設(shè)計的IIR數(shù)字濾波器收斂,能適用于對實(shí)時性要求高的系統(tǒng)中。目 錄摘要........................................................................................................................21 引言...................................................................................................................22 IIR數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性問題..........................3 IIR數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu)....................................3 系數(shù)取整后的穩(wěn)定性分析.....................................33 IIR數(shù)字濾波器設(shè)計方法比較.....................................3 概述........................................................4 四種設(shè)計方法比較............................................6 比較結(jié)果分析...............................................8 IIR數(shù)字濾波器應(yīng)用...........................................8 IIR數(shù)字濾波器的的硬件平臺實(shí)現(xiàn)..............................114 IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計與仿真....................................11 IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計........................................11 傳輸函數(shù)系數(shù)的量化處理與Ver ilog代碼.......................11 QuartusII仿真與FPGA測試....................................14 聯(lián)合仿真及結(jié)果分析..........................................155 結(jié)語..........................................................176 總結(jié)..........................................................17 基于FPGA的IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計與仿真摘要提出一種在FPGA中實(shí)現(xiàn)高速IIR數(shù)字濾波器的方法,在理論上分析了IIR數(shù)字濾波器系數(shù)取整后的穩(wěn)定性問題。最后編程實(shí)
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