基于FPGA的FIR帶通濾波器的設計

論文編號:ZD1307  論文字數(shù):19676,頁數(shù):45  附任務書，答辯PPT

基于FPGA的FIR帶通濾波器的設計
摘  要：本文分析了國內(nèi)外數(shù)字濾波技術(shù)的應用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，介紹了數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu)，提出了一種基于Matlab和QuartusⅡ軟件的數(shù)字濾波器設計方法，完成了帶通FIR濾波器的設計, 達到了帶寬100MHz,最小阻帶衰減-35dB，帶內(nèi)波動小于2dB的參數(shù)指標。文中深入分析了該濾波器系統(tǒng)設計的功能特點、實現(xiàn)原理以及技術(shù)關鍵，闡述了使用MATLAB進行帶通濾波器設計及仿真的具體方法。最后把整個設計方案用VHDL語言進行了描述并在QuartusⅡ上仿真。由于采用FPGA,使得濾波器的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單,節(jié)約了硬件資源,加快了研制進度, QuartusⅡ與Matlab的仿真結(jié)果對比說明該設計方案的正確性。因此，本文設計的FIR數(shù)字濾波器具有更好的實時性、靈活性和實用性。
關鍵詞：FIR濾波器；FPGA器件；VHDL語言；Matlab；QuartusⅡ仿真

A Method To Implement The FIR filter
Using FPGA Is Proposed

 Abstract: This paper analyzes the situation of application and development of digital filter technology home and abroad，introduced the basic structure of digital filter, a software based on Matlab and Quartus Ⅱ digital filter design, completed the design of band-pass FIR filters, achieve bandwidth 100MHz, the minimum stop-band attenuation-35dB, passband ripple of less than 2dB of the parameter indexes. Paper, in-depth analysis of the filter system design features, principles and techniques to achieve the key, described the use of MATLAB for bandpass filter design and simulation of specific methods. Finally the whole design is described using VHDL, the simulation in Quartus Ⅱ. As a result FPGA, allows the filter to achieve simple structure, saving hardware resources, speed up the development schedule, Quartus Ⅱ compared with the Matlab simulation result shows the correctness of the design. Therefore, this design of FIR digital filter has better real-time, flexibility and practicality.
Keywords: FIR filter; FPGA; VHDL; Matlab; QuartusⅡ simulation

目錄
摘  要 I
Abstract II
第1章  緒論 1
1.1 課題的意義和應用背景 1
1.2 本課題的研究基礎 1
1.2.1 電子設計自動化EDA技術(shù) 1
1.2.2 可編程邏輯器件 3
1.2.3 硬件描述語言VHDL及數(shù)字系統(tǒng)設計方法 3
1.3 FIR濾波器實現(xiàn)方法的現(xiàn)狀分析 5
1.4 數(shù)字濾波器設計的基本步驟 7
1.5 本文的主要工作 8
第2章  數(shù)字濾波器原理及設計方法 9
2.1 數(shù)字濾波器的基本原理 9
2.2 FIR濾波器的基本網(wǎng)絡結(jié)構(gòu) 10
2.2.1 FIR數(shù)字濾波器的直接型網(wǎng)絡結(jié)構(gòu) 10
2.2.2 FIR數(shù)字濾波器的線性相位型網(wǎng)絡結(jié)構(gòu) 11
2.3 FIR濾波器的設計 12
2.3.1 頻率抽樣法設計FIR濾波器 12
2.3.2 窗函數(shù)法設計FIR濾波器 13
2.3.3 等紋波最佳一致逼近 14
第3章  基于FPGA設計FIR濾波器 16
3.1 指標的確定 16
3.2 設計思路 16
3.2.1 FIR濾波器的基本算法 16
3.3 使用Matlab來設計FIR濾波器 19
3.3.1 Matlab簡介 19
3.3.2 用Matlab來設計帶通FIR濾波器 20
第4章  FIR濾波器的VHDL描述及仿真 23
4.1 各模塊的描述及仿真 23
4.1.1 12位加法器的實現(xiàn) 23
4.1.2 24位加法器的實現(xiàn) 26
4.1.3 12位乘法器的實現(xiàn) 27
4.1.4 延時器的實現(xiàn) 29
4.2 FIR帶通濾波器的頂層實現(xiàn) 30
結(jié)束語 35
參考文獻 36
致謝 38
附錄 39