【正文】 FDATool 工具設(shè)計(jì)的濾波器。例如設(shè)計(jì)帶 通濾波器時(shí)，可以定義 Wstop1(頻率 Fstop1 處的幅值衰減)、Wpass(通帶范圍 內(nèi)的幅值衰減)、Wstop2(頻率 Fstop2 處的幅值衰減)。采用窗函 數(shù)設(shè)計(jì)濾波器時(shí)，由于過渡帶是由窗函數(shù)的類型和階數(shù)所決定的，所以只需要 定義通帶截止頻率，而不必定義阻帶參數(shù)。Frenquency Specifications 選項(xiàng)，可以詳細(xì)定義頻帶的各參數(shù)，包括采 樣頻率 Fs 和頻帶的截止頻率。Filter Order(濾波器階數(shù))選項(xiàng)，定義濾波器的階數(shù)，包括 Specify Order(指定階數(shù))和 Minimum Order(最小階數(shù))。Design Filter 部分主要分為：Filter Type(濾波器類型)選項(xiàng)，包括 Lowpass(低通)、Highpass(高通)、 Bandpass(帶通)、Bandstop(帶阻)和特殊的 FIR 濾波器。它操作簡單，方便靈活。 Analysis Tool)是 MATLAB 信號(hào)處理工具箱里專 用的濾波器設(shè)計(jì)分析工具， 以上的版本還專門增加了濾波器設(shè)計(jì)工 具箱(Filter Design Toolbox)。利用 MATLAB 提供的 FDATOOL 濾波器設(shè)計(jì)工具，編寫 VHDL 語言，從而實(shí)現(xiàn) FIR 數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)方案的確定 濾波器設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法一般有線性相位 FIR 直接型結(jié)構(gòu)和分布式算法的設(shè)計(jì)。 0k 1k 2kH (z) =N =0h(n)z N =bk =1+ b z1 + b z2(34)這時(shí) FIR 濾波器可用二階節(jié)的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，每個(gè)二階節(jié)用橫截型結(jié)構(gòu) 實(shí)現(xiàn)。h(m)x(n m)m=0直接由差分方程得出的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)如圖 22 所示：(33) 圖 31 橫截型(直接型﹑卷積型)若 h(n)呈現(xiàn)對(duì)稱特性，即此 FIR 濾波器具有線性相位，則可以簡化加橫截 型結(jié)構(gòu)，下面分情況討論：圖 32 圖 33圖 32 N 為奇數(shù)時(shí)線性相位結(jié)構(gòu)圖 圖 33 N 為偶數(shù)時(shí)線性相位結(jié)構(gòu)圖(2)FIR 濾波器的級(jí)聯(lián)型結(jié)構(gòu)將 H(z)分解成實(shí)系數(shù)二階因子的乘積形式：N 1[ N ] 2229。通常 的 FIR 數(shù)字濾波器有橫截性和級(jí)聯(lián)型兩種。 FIR 濾波器的優(yōu)點(diǎn)是軟硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單，不用考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題；缺點(diǎn) 是實(shí)現(xiàn)較高性能的頻率響應(yīng)需要較高的濾波器階數(shù)。與 IIR 濾波器不同，F(xiàn)IR 濾波 器可以把相位特性設(shè)計(jì)成線性。濾波器的階數(shù)為 N1。一個(gè)線形時(shí)不變因果濾波器可表示為：N 1H (z) = 229。h(n)z n n=165。H(z)為該數(shù)字濾波系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng) h(n) 的 Z 變換H (z) =165。圖中，x(t)為模擬信號(hào)，經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換器后變?yōu)橐粋€(gè)有著先后順序的數(shù)字序列 x(n)。最為普通的數(shù) 字濾波器就是線性時(shí)間不變量(1inear time—invariant，LTI)濾波器。設(shè)計(jì)指標(biāo)：1）類型：FIR 低通2）系統(tǒng)采樣頻率：Fs=10KHz；3）輸入序列位寬為 8 位的有符號(hào)數(shù)（最高位為符號(hào)位）；4）輸出結(jié)果保留 8 位5）窗口類型為 kaiser 窗，β=； 6）濾波器長度為 N=16； 數(shù)字濾波器簡介及結(jié)構(gòu) 簡介 濾波器是用來進(jìn)行頻率選擇或頻率分辨操作的線性時(shí)不變系統(tǒng)的通稱。3 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容 課程設(shè)計(jì)題目及要求 設(shè)計(jì)題目：基于 FPGA 的 FIR 濾波器設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求利用所學(xué)知識(shí)，采用 MATLAB 和 FPGA 相結(jié)合完成 FIR 濾波器的設(shè)計(jì)仿真。2 課程設(shè)計(jì)要求及注意事項(xiàng)1． 設(shè)計(jì)過程以小組為單位，各組設(shè)一個(gè)組長，負(fù)責(zé)組織和協(xié)調(diào)本小組的 討論、任務(wù)分工等；2． 設(shè)計(jì)過程必須在本組內(nèi)獨(dú)立完成，不得跨組參考或抄襲，避免方案出 現(xiàn)雷同；3． 設(shè)計(jì)書一律采用專用報(bào)告紙，用統(tǒng)一封面裝訂；4． 課程設(shè)計(jì)原則上在 3 周內(nèi)做完；5． 最后一周周五進(jìn)行優(yōu)秀設(shè)計(jì)方案評(píng)選，在各組推選代表進(jìn)行方案介紹 的基礎(chǔ)上，推選出 23 個(gè)優(yōu)秀設(shè)計(jì)方案。通過 matlab 得到所需濾波器的具 體參數(shù) h（n），然后用這些所設(shè)計(jì)的參數(shù)，通過 Quartus ii 工具編程具體實(shí)現(xiàn) 濾波器功能。然后，數(shù)字濾波器的一些設(shè)計(jì)方法，并具體確定我這次設(shè)計(jì)所 用的設(shè)計(jì)方案?；贔PGA的FIR濾波器設(shè)計(jì)書1 概述我們學(xué)生通過這次的課設(shè)深入理解和消化了基本理論、進(jìn)一步提高綜合 應(yīng)用能力并且鍛煉獨(dú)立解決問題的能力，我們將《數(shù)字信號(hào)處理》、《集成電路 原理與應(yīng)用》和《FPGA 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用》幾門課程融合在一起綜合應(yīng)用設(shè)計(jì)一 個(gè)實(shí)用的數(shù)字 FIR 濾波器。本報(bào)告中首先講解了這次設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容，以及所要求的數(shù)字 FIR 濾波 器的技術(shù)指標(biāo)。濾波器在 matlab 中的設(shè)計(jì)方法應(yīng)用。這次濾波器實(shí)現(xiàn)過程中，用到以下小模塊：延時(shí)器，加法器，乘法器，減法器。6． 學(xué)有余力的學(xué)生在完成必做設(shè)計(jì)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，可對(duì)內(nèi)容進(jìn)一步展開 設(shè)計(jì)，以提高綜合應(yīng)用能力，鍛煉獨(dú)立解決問題的能力。 采用直接法或分布式算法實(shí)現(xiàn) FIR 數(shù)字濾波器，了解兩種算法的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇 其中一種算法，得出用它來實(shí)現(xiàn) FIR 濾波器的硬件結(jié)構(gòu)，對(duì)其實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行研 究，分別采用合適的方法來設(shè)計(jì)，最后利用 FPGA 器件實(shí)現(xiàn) FIR 數(shù)字濾波器的硬 件電路，并用 Matlab 對(duì)實(shí)現(xiàn)的結(jié)果進(jìn)行仿真分析。數(shù)字濾波器通常都是應(yīng)用于修正或改變時(shí)域或頻域中信號(hào)的屬性。一個(gè)簡 單的數(shù)字濾波系統(tǒng)如圖 11 所示。然后 x(n)通過數(shù)字濾波系統(tǒng) H(z)， 即得到數(shù)字濾波器的輸出 y(n)。229。(31)若 h(n)為無限長序列，則得到的數(shù)字濾波器為 IIR 數(shù)字濾波器，又稱遞歸 濾波器；反之，若 h(n)為有限長序列，則得到的數(shù)字濾波器為 FIR 濾波器，也 稱非遞歸濾波器。h(n)z n n=0(32)其中 N 為 h(n)的長度，即濾波器的長度。IIR 濾波器主要是基于對(duì)模擬濾波器如巴特沃斯濾波器、橢圓濾波器等的 幅頻響應(yīng)進(jìn)行逼近，而其相頻響應(yīng)是非線性的。這使得 FIR 數(shù)字濾波器在信號(hào)無失真?zhèn)鬏敗?shù) 據(jù)通信、圖像傳輸與處理、語音信號(hào)處理等有線性相位要求的領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。 結(jié)構(gòu)