基于FPGA的FIR带通滤波器的设计

论文编号:ZD1307  论文字数:19676,页数:45  附任务书，答辩PPT

基于FPGA的FIR带通滤波器的设计
摘  要：本文分析了国内外数字滤波技术的应用现状与发展趋势，介绍了数字滤波器的基本结构，提出了一种基于Matlab和QuartusⅡ软件的数字滤波器设计方法，完成了带通FIR滤波器的设计, 达到了带宽100MHz,最小阻带衰减-35dB，带内波动小于2dB的参数指标。文中深入分析了该滤波器系统设计的功能特点、实现原理以及技术关键，阐述了使用MATLAB进行带通滤波器设计及仿真的具体方法。最后把整个设计方案用VHDL语言进行了描述并在QuartusⅡ上仿真。由于采用FPGA,使得滤波器的实现结构简单,节约了硬件资源,加快了研制进度, QuartusⅡ与Matlab的仿真结果对比说明该设计方案的正确性。因此，本文设计的FIR数字滤波器具有更好的实时性、灵活性和实用性。
关键词：FIR滤波器；FPGA器件；VHDL语言；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

目录
摘  要 I
Abstract II
第1章  绪论 1
1.1 课题的意义和应用背景 1
1.2 本课题的研究基础 1
1.2.1 电子设计自动化EDA技术 1
1.2.2 可编程逻辑器件 3
1.2.3 硬件描述语言VHDL及数字系统设计方法 3
1.3 FIR滤波器实现方法的现状分析 5
1.4 数字滤波器设计的基本步骤 7
1.5 本文的主要工作 8
第2章  数字滤波器原理及设计方法 9
2.1 数字滤波器的基本原理 9
2.2 FIR滤波器的基本网络结构 10
2.2.1 FIR数字滤波器的直接型网络结构 10
2.2.2 FIR数字滤波器的线性相位型网络结构 11
2.3 FIR滤波器的设计 12
2.3.1 频率抽样法设计FIR滤波器 12
2.3.2 窗函数法设计FIR滤波器 13
2.3.3 等纹波最佳一致逼近 14
第3章  基于FPGA设计FIR滤波器 16
3.1 指标的确定 16
3.2 设计思路 16
3.2.1 FIR滤波器的基本算法 16
3.3 使用Matlab来设计FIR滤波器 19
3.3.1 Matlab简介 19
3.3.2 用Matlab来设计带通FIR滤波器 20
第4章  FIR滤波器的VHDL描述及仿真 23
4.1 各模块的描述及仿真 23
4.1.1 12位加法器的实现 23
4.1.2 24位加法器的实现 26
4.1.3 12位乘法器的实现 27
4.1.4 延时器的实现 29
4.2 FIR带通滤波器的顶层实现 30
结束语 35
参考文献 36
致谢 38
附录 39