基于FPGA平台的FIR滤波器设计(2)

菜单

4.3 加法器 13

4.4 乘法器 14

5 FIR 滤波器测试电路 19

5.1 分频电路 19

5.2 频率扫描电路和 DDS 直接数字频率合成器 21

5.3 总电路图： 22

6 调试、仿真与下载 23

7 实验心得与体会 25

7.1 实验过程中遇到的主要问题及解决方法 25

7 .2 实验体会 25

结论 27

致谢 28

参考文献 29

1 绪论

1.1 数字滤波器设计的研究意义

随着电子技术的发展，电子电路正逐渐摆脱传统的设计模式，并从模拟电路向数字化方向发展。现代电路要求运算速度快，精度高，高度集成化，传统的模拟电路正逐渐被淘汰。

由于自然界中基本上所有的原始信号都是摸拟信号，但在实际应用中，往往借助数字信号处理方法处理模拟信号，原理框图 1-1 所示。即在处理模拟信号时需要将模拟信号转化为数字信号，对数字信号进行调制、解调、滤波等数字信号处理（digital signal processing）,然后再转化为模拟信号输出。数字滤波技术是数字信号处理的主要功能组成部分，在信号的采集，转换，处理等部分均会使用到滤波技术。与模拟滤波器相比，数字滤波器在体积，重量，精度，稳定性，可靠性，存储功能，灵活性以及性能价格比方面都显示明显的优势，而且，数字滤波器除利用硬件电路实现之外还可借助计算机以及软件编程方式实现。正因为这些特点，在许多情况下，人们宁可利用图 1.1 的间接方式处理模拟信号，而舍弃传统的模拟电路。

图 1.1 模拟信号的数字处理框图滤波技术是指在原有的信号中，通过衰减或消除某些特殊的频谱信号，以达到滤

波的目的。如果利用模拟电路直接对模拟信号进行处理则构成“模拟滤波器”，它是一个连续时间系统。数字滤波器则是利用离散时间系统对数字信号的幅度和相位进行处理，已达到改变频谱的目的。数字滤波器结构有直接型、级联型等，其通常由加法器，延时器和乘法器等基本数字电路来构成。数字滤波器具有众多优点，可以实现滤波器对于幅度和相位的要求，几乎不受外界环境因素的影响，这相比于模拟滤波器有很大的优势。电子技术正处于飞速发展的状态，对于数据的处理要求越来越高，而滤波器的性能也在逐渐提高。数字滤波器在数字图像处理、语音识别、雷达控制和无线信号传输等方面都有广泛的应用。未来的滤波器必将随着集成化、高精度化、高运算

速度化电路的发展不断提高，并将成为集成电路里必不可少的核心部件之一。

1.2 数字滤波器的分类及实现原理

数字滤波器通常可分为有限脉冲响应（FIR）滤波器和无限脉冲响应（IIR）滤波器两种。IIR滤波器是用有理函数逼近给定的幅频特性曲线，可用较少阶数得到很好的选频特性，但这是用相位特性的非线性作为代价的；IIR滤波器可借用模拟滤波器进行设计，用闭合函数设计公式可循，有大量设计图表可以利用，因而计算准确。从实现来看，IIR滤波器用递归结构，反馈支路的存在使系统稳定性要求高，有限字长效应影响大，设计不当会引起由于有限字长引起的自激有限环效应。而对于FIR滤波