基于FPGA的数字滤波器设计与仿真.pdf

第16卷第2期软件导刊V0I_l6NO．2

2017年2月SoftwareGuideFeb．2O17

基于FPGA的数字滤波器设计与仿真

卢雍卿，李剑文，许雯雯，李建勋。

(1．上海航天控制技术研究所上海惯性工程技术研究中心，上海201109；

2．上海交通大学电子信息与电子工程学院，上海200240)

摘要：信息技术的快速发展带动了信号处理技术水平的大幅提升。利用可编程逻辑器件和EDA技术实现数字滤

波器是现代嵌入式系统普遍使用的技术。探讨一种基于FPGA的FIR数字滤波器设计，首先掌握有限冲击响应FIR

数字滤波器的基本原理，同时结合FIR数字滤波器的特点和目标滤波特性进行设计和计算。利用Matlab软件以及

窗函数法设计滤波器并设置滤波参数，从而对各部分信号处理模块进行详细设计，使用Actel公司的综合性开发软件

Liberov9．0完成FIR数字滤波器的设计、编译和仿真。

关键词：数字滤波器；可编程逻辑器件；模块化设计

DOI：10．11907／rjdk．162402

中图分类号：TP319文献标识码：A文章编号：1672～7800(2017)002—0085—03

某些要求信号的属性，剔除输入信号中某一部分的频率分

0引言量。经过数字滤波器的信号是让其频谱与数字滤波器的

频率响应相乘从而得出新的结果。经过一个线性卷积过

现代通信信号处理速度和保真度要求越来越高。数程，从时域上输入信号与滤波器的单位冲击响应作一个卷

字滤波器具有精度高、速度快、设计灵活等突出优点，能积和j。

满足信号处理的高要求。一

般N阶FIR数字滤波器基于输入信号(，z)的表

数字滤波器按时域可分为无限脉冲响应IIR(Infinite

达式为：

ImpulseResponse)滤波器和有限脉冲响应FIR(FiniteH一1

ImpulseResponse)滤波器。其中，FIR滤波器具有良好的()一∑h()(一)(1)

i一0

线性相位特性，在自动控制、信号处理等领域有着广泛应在时域中，有限冲击响应滤波器的输入输出关系为：

用。VHDL是一种硬件语言[2]，主要用于描述数字系统

(7z)一()*，()一∑x(n)f(n一点)一∑x(n—

的结构、行为、功能和接口。VHDL硬件语言具有多层次k^

的电路描述功能，描述方式既可以采用行为描述、寄存器愚)-厂(愚)(2)

传输描述或者结构描述，也可以采用三者的混合描述方从以上公式可以了解到，此结构表现出N个乘法器，

式。每次采样输出Y()的结果是次乘法和一1