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种快速的数 字滤波器的理论设计思想和程序设计方法。
国内外研究现状分析 年公司生产出了第块元器件,由于它有着集成度高方便易用开发和 上市周期短的绝对优势,使得器件在数字设计和电子生产中得到迅速普及和应用,发展潜力 十分巨大。
现在已经发展到可以利用硬件乘加器片内储存器逻辑单元流水处理技术析 研究思路 相关概念说明 数字滤波器的设计方法 理论部分 , 绪论 本课题研究意义 国内外研究现状分析 研究思路 相关概念说明 数字滤波器的设计方法 理论部分 绪论 本课题研究意义 国内外研究现状分 , 部分内容简介。
, 绪论 本课题研究意义 国内外研究现状分析 研究思路 相关概念说明 数字滤波器的设计方法 理论部分 引言 数字滤波器的基础 数字滤波器的设计原理 数字滤波器的理论计算方式与参数转换思想 直接设计方式解析 设计模板及设计结果图 程序分析部分 可编程逻辑元件介绍 Ⅱ及介绍 实际滤波器程序设计阶数字滤波器 的实现 滤波器仿真滤波 设置混合信号 设置仿真参数 仿真总结 总结与展望 设计成果总结 设计心得 参考文献 致谢 绪论 本课题研究意义 在现代通信信号处理领域中,随着各种精密计算和快速计算的发展对信号处理的实时性快速 性的要求越来越高。
以往的模拟滤波器无法克服电压漂移温度漂移和噪声等问题,从而带来了许 多误差和不稳定因素。
而数字滤波器具有稳定性高精度高设计灵活实现方便等突出优点。
元器件在高速并行处理和数据传输中有独特优势,正在前端信号处理中越来越多 地代替和。
我们需要的就是这种设计周期短,功能密度高,重组时间短的元器件。
本文在元器件的基础上,实现现代数字滤波器功能。
并且研究多种快速的数 字滤波器的理论设计思想和程序设计方法。
国内外研究现状分析 年公司生产出了第块元器件,由于它有着集成度高方便易用开发和 上市周期短的绝对优势,使得器件在数字设计和电子生产中得到迅速普及和应用,发展潜力 十分巨大。
现在已经发展到可以利用硬件乘加器片内储存器逻辑单元流水处理技术等 特有的硬件结构,高速完成复数乘加卷积三角函数以及矩阵运算等数字信号处 理。
这样可以完成信号处理的主要技术,如中频采样参数估计自适应滤波脉冲压缩自适应 波束形成和旁瓣对消等。
研究思路 通过对目前数字滤波器的几种实现方法的简单分析,本文认为基于的数字滤波器具有许 多优点,本文考虑到信息技术的发展对于数字滤波器的要求越来越高,而目前数字滤波器的性 能还不完善,于是选择了基于的数字滤波器作为主要研究内容,通常滤波器在进行数据处理 时用到了卷积运算,在设计中的解决这些乘法运算的思路是将它们转换成加减法,这是目前解决乘 法运算的主流思想。
设计初期在下对滤波器原理进行证明包括零极点图时域和频域分 析图等,分析数字滤波器的多种理论设计思想和窗函数选择方法,在设计后期对数字滤 波器的小数乘法问题进行单独论证。
然后对分析出来的问题进行论证和解决,最后在Ⅱ 中进行仿真验证。
相关概念说明 数字滤波器是由数字乘法器加法器和延时单元组成的种装置。
其功能是对 输入离散信号的数字代码进行运算处理,以达到改变信号频谱的目的。
可认为是个离散时间系统 按预定的算法,将输入离散时间信号转换为所要求的输出离散时间信号的特定功能装置 由线性系统理论可知,在种适度条件下,输入到线性系统的个冲击完全可 以表征系统。
当我们处理有限的离散数据时,线形系统的响应包括对冲击的响应也是有限的。
若线性系统仅是个空间滤波器,则通过简单地观察它对冲击的响应,我们就可以完全确定该滤波 器。
通过这种方式确定的滤波器称为有限冲击响应滤波器。
, , 这是个非常典型的例子,可以清晰的看到利用提供的设计滤波器的方便与快 捷。
比较以上几种类型的滤波器参数,在给定的参数要求下,采用椭圆滤波器可以获得最佳的幅频 响应特性,具有阶数低,过渡带窄等优点。
虽然椭圆滤波器在通带也会产生波动,但考虑到波动处 在可接受的范围内,仍然符合设计要求。
但由直接型传输函数表达式来实现并不实用。
因此如前所说,将其分解为多个二阶传输函数的 级联形式。
借助信号处理工具箱中函将传递 函数转换为二阶级联形式。
对于是数字信号,需要对先前分析计算中分解获得的二阶子系统的滤波器系数进行量化,即用 个固定的字长加以表示。
量化过程中由于存在不同程度的量化误差,由此会导致滤波器的频率响 应出现偏差,严重时会使滤波器的极点移到单位圆之外,使系统不稳定。
为了获得最优的滤波器系 数,量化的精度也相当重要。
设计模板及设计结果图 这里把上面的滤波器设计参数的总体图给出,如图 图带通滤波器总体设计参数 程序分析部分 根据上述低通数字滤波器的原理与滤波特性,我们在上面的软件实践中已经掌握了设计 数字滤波器的方法并且成功的使用进行了设计和仿真。
通过以上的过程我们可以 导出定性能的滤波器频率响应与抽头系数,然后用语言设计和Ⅱ仿 真低通数字滤波器,实现用软件描述硬件的动作及功能,应用软件来实现数字滤波器的功能和 时序仿真。
可编程逻辑元件介绍 是的缩写,意为电子设计自动化,即利用计算机自动完成电 子系统的设计。
技术是以计算机和微电子技术为先导,汇集了计算机图形学拓扑逻辑学 微电子工艺与结构学和计算数学等多种计算机应用学科最新成果的先进技术。
它与电子技术微电子技术的发展密切相关,吸收了计算机领域的大多数最新研究成果,以高 性能的计算机作为工作工具,在软件平台土,根据硬件描述语言完成的设计文件,自动 地完成逻辑编译化简分割综合及优化布线仿真,直至对于特定目标芯片的适配编译逻 辑映射和编程下载等工作。
可编程逻辑器是 的个重要分支。
按制造方法又可分为全定制产品半定制产品和 可编程逻辑器件。
前两种的设计和制造都离不开器件生产厂家,用户主动性较差。
随 着微电子技术的发展,设计师们更愿意自己设计专用集成电路芯片,并尽可能缩短设计周期,最好 是在实验室里就能设计出合适的芯片,并且立即投入实际应用之中,在使用中也能比较方便 的对设计进行修改。
可编程逻辑器件就是为满足用户的这需求应运而生的。
使用器件设计数字电路,不仅可以简化设计过程,而且可以降低整个系统的体积和成本, 增加系统的可靠性。
它们无需花费传统意义下制造集成电路所需大量时间和精力,避免了投资风险, 成为电子器件行业中发展最快的族。
使用器件设计数字系统电路的主要优点如下 设计灵活 使用器件,可不受标准系列器件在逻辑功能上的限制。
而且修改逻辑可在系统设计和使 用过程的任阶段中进行,并且只须通过对所用的器件进行重新编程即可完成,给系统设计 提供了很大的灵活性。
增大功能密集度 功能密集度是指在给定的空间能集成的逻辑功能数量。
可编程逻辑芯片内的组件门数高,片 可代替几片几十片乃至几百片中小规模的数字集成电路芯片。
用器件实现数字系统时 用的芯片数量少,从而减少芯片的使用数目,减少印刷线路板面积和印刷线路板数目,最终导致系 统规模的全面缩减。
提高可靠性 减少芯片和印刷板数目,不仅能缩小系统规模,而且它还极大的提高了系统的可靠性。
具有较 高集成度的系统比用许多低集成度的标准组件设计的相同系统具有高得多的可靠性。
使用器 件减少了实现系统所需要的芯片数目,在印刷线路板上的引线以及焊点数量也随之减少,所以系统 的可靠性得以提高。
缩短设计周期 基于器件的可编程性和灵活性,用它来设计个系统所需时间比传统方法大为缩短。
器件集成度高,使用时印刷线路板电路布局布线简单。
同时,在样机设计成功后,由于开发 工具先进,自动化程度高,对其进行逻辑修改也十分简便迅速。
因此,使用器件可大大缩短 系统的设计周期,加快产品投放市场的速度,提高产品的竞争能力。
工作速度快 器件的工作速度快,般可以达到几百兆赫兹,远远大于器件。
同时,使用 器件后实现系统所需要的电路级数又少,因而整个系统的工作速度会得到提高。
增加系统的保密性能 很多器件都具有加密功能,在系统中广泛的使用器件可以有效防止产品被他人非 法仿制。
降低成本 使用器件实现数字系统设计时,如果仅从器件本身的价格考虑,有时还看不出来它的优 势,但是影响系统成本的因素是多方面的,综合考虑,使用的成本优越性是很明显的。
首先, 使用器件修改设计方便,设计周期缩短,使系统的研制开发费用降低其次,器件可使 印刷线路板面积和需
