优化FIR数字滤波器的FPGA实现

基于提高速度和减少面积的理念,对传统的FIR数字滤波器进行改良。考虑到FPGA的实现特点,研究并设计了采用Radix2的Booth算法乘法器以及结合了CSA加法器和树型结构的快速加法器,并成功应用于FIR数字滤波器的设计中。滤波器的系数由Matlab设计产生。仿真和综合结果表明,Booth算法乘法器和CSA算法加法器树,在满足FIR数字滤波器的性能要求的同时,在电路实现面积上、尤其是速度上有明显的优化;并且当数据量越多时,优化也越明显。     

基于FPGA的高速FIR数字滤波器的设计

采用了分布式算法、Booth算法、Wallace树和超前进位加法器、进位选择加法器结构,以及流水线技术,基于FPGA进行了高速FIR数字滤波器的设计。以低通FIR数字滤波器为例,利用Matlab辅助滤波器设计并做了频谱特性的验证,在ISE软件上进行了功能仿真、时序仿真和综合,并给出了综合的电路框图、资源使用情况以及最高工作频率。通过运用多种优秀的快速算法及流水线技术,可以打破FPGA中缺乏实现乘累加运算有效结构的缺点,实现高速FIR数字滤波器的设计,使FPGA在数字信号处理方面有长足发展。     

基于最小二乘法的对称分数延迟滤波器设计

针对现有分数延迟滤波器在应用过程中对于硬件资源消耗巨大的问题,提出一种优化设计可变分数延时(VFD)有限脉冲响应(FIR)数字滤波器的方法,优化后的滤波器在实现滤波器系数对称性的同时,其滤波性能也不弱于使用非对称系数的传统最小二乘法(WLS)加权滤波器。对称系数可变分数延时滤波器在滤波时仅需要总阶数的一半抽头系数进行计算,大大减少了运算资源,有效降低了实现成本。     

高阶FIR滤波器的计算机设计与FPGA实现

根据有限冲击响应（FIR）数字滤波器的原理,综合运用Matlab和FPGA的QuartusⅡ两大计算机软件,提出了一种利用QuartusⅡ中参数化宏功能模块（LPM）的FIR滤波器设计方法。首先利用Matlab设计滤波器系数,再利用QHartusⅡ的LPM构造的乘法器和加法器,最终得到滤波结果。相比分布式算法,该法在信号处理速率要求不高,且滤波器阶数较高的情况下,可更加简单地实现滤波效果。最终在Matlab和QuartusⅡ的基础上,实现了64阶的高阶FIR数字滤波器电路的设计与仿真。     

一种基于迭代短卷积算法的低复杂度并行FIR滤波器结构

该文基于快速卷积算法,提出一种适用于线性相位FIR滤波器的并行结构。该结构采用快速卷积算法减少子滤波器个数,同时让尽可能多的子滤波器具有对称系数,然后利用系数对称的特性减少子滤波器模块中的乘法器数量。对于具有对称系数的FIR滤波器,提出的并行结构能够比已有的并行FIR结构节省大量的硬件资源,尤其当滤波器的抽头数较大时效果更明显。具体地,对一个4并行144抽头的FIR滤波器,提出的结构比改进的快速FIR算法(Fast FIR Algorithm, FFA)结构节省36个乘法器(14.3%),23个加法器(6.6%)和35个延时单元(11.0%)。     

基于可变带宽EFT滤波器的带宽匹配数字接收方法

该文提出了一种新的基于可变带宽EFT滤波器的带宽匹配数字接收方法。文中利用线性准时不变(LQTI)系统在扩展傅里叶变换(EFT)域的可变带宽频率特性来构建可变带宽滤波器(VBF),并将可变带宽EFT滤波器引入数字下变频(DDC),实现对不同带宽信号的匹配接收。应用这种滤波器的优点在于只有一个直接决定带宽的可调谱参数,更新机制简单。文中还进一步给出带宽匹配接收数字下变频的多相高效结构,运算效率和工程可实现性大大提高。实验结果证明了该方法的正确性和有效性。     

高速率低功耗FIR数字滤波器实现

利用硬件描述语言在ASIC上对FIR数字滤波器进行了设计和综合。利用子项空间技术有效地减少了多常系数乘法中加法器的个数,并通过限制加法器深度来进一步降低高速率约束条件下的实现难度。综合结果表明,该方法可以有效降低硬件的实现面积,适用于高吞吐率低功耗的数字系统设计。     

一种低复杂度的稀疏FIR陷波滤波器的设计方法

FIR陷波滤波器具有线性相位、精度高、稳定性好等诸多优势,然而当陷波性能要求较高时,通常需要较高的阶数,导致FIR陷波滤波器硬件实现复杂度大大提高。该文基于稀疏FIR滤波器设计算法和共同子式消除的思想,提出一种低复杂度的FIR陷波滤波器设计方法。该方法首先采用稀疏滤波器设计算法得到满足频域性能设计要求的FIR陷波原始滤波器系数,然后对其进行CSD编码,并分析CSD编码量化系数集中所有的2项子式和孤子的灵敏度,最后根据灵敏度的大小依次选择合理的2项子式或孤子直接合成滤波器系数集。仿真结果表明,新算法设计实现的FIR陷波滤波器比已有的低复杂度设计方法最多可减少51%的加法器,有效地降低了硬件实现复杂度,大大节省了硬件资源。     

宽带数字波束形成雷达的高精度延时补偿新方法

采用宽带信号的相控阵雷达可获得很高的距离分辨率,将广泛用于下一代多功能雷达系统中。传统窄带相控阵体制很难解决宽带相控阵雷达的空间色散和孔径渡越问题,尤其在宽带相控阵雷达做宽角扫描时,必须在阵元或子阵间使用精确的时延补偿。文中提出了一种实现高精度宽带相控阵延时补偿的新方法。该方法采用一种有效的可变分数延时滤波器新结构,即泰勒结构。该结构相对于传统的Farrow结构的主要优点是减少了乘法器和加法器的数量,降低了可变延时滤波器系数的计算难度。试验证明,新的方法能实现精确的宽带波束扫描,可应用于接收和发射数字波束形成的工程实现。     

系数预处理在FIR数字滤波器设计中的应用

系数预处理属于算法强度缩减的范畴.本文主要介绍了系数预处理的思想,通过系数预处理减少FIR数字滤波器中乘法运算器的个数而适当地增加加法运算器的个数,从而对FIR数字滤波器的结构进行改进,同时给出了较为完整的改进算法的ASIC实现,对于输入的信号其长度为可变的情况也给出了通过分段卷积的方法来实现的思想,并且给出了具体的实例.通过合理的设计,大大减少了FIR数字滤波器芯片的面积,提高芯片的信号处理速度.     

基于数字滤波的计算机视频信息防泄漏研究

 本文针对计算机视频信息泄漏,提出了一种基于数字滤波的防护方法.论文确定了字符带宽、图像可读性等对于数字滤波的约束条件,采用FIR设计了相应的数字滤波器,应用数字滤波器和模拟滤波器的组合滤波,消除了数字滤波器所固有的插入损耗周期性波动的缺点,最后通过试验验证了分析结果,获得了一些具有重要应用价值的结论.     

一种卫星导航抗干扰天线数字信号正交分解方法

提出了一种基于 FIR 滤波器的卫星导航抗干扰天线数字信号正交分解方法。首先, 根据卫星导航信号在抗干扰天线中的中频中心频率及带宽信息确定带通滤波器的通带、阻带响应以及滤波器阶数等参数。接下来,采用 Parks-McClellan 算法分别设计滤波系数偶对称和奇对称的带通滤波器。最后,将抗干扰天线中 AD 采样后的中频数字实信号分别通过以上偶对称和奇对称的带通滤波器即可得到 I、Q 两路信号。本文所提方法具有计算量小、精度高且易于工程实现的特点。通过对实测数据分析验证了本文所提方法的有效性。     

浅谈学习窗函数法设计FIR数字滤波器体会

FIR数字滤波器在工程上运用广泛,窗函数法设计FIR数字滤波器是典型的设计方法.目前,相关课程的教科书对窗函数法设计FIR数字滤波器这部分内容讲解不够细致,学生掌握感到有难度.本文针对窗函数法设计FIR数字滤波器的相关问题,即数字滤波器与模拟样本滤波器的关系、截断点如何取值和数字滤波器的线性相移特性,结合实例进行分析,并借助Matlab仿真软件对设计进行了分析和验证.     

A Versatile Spectrum Modification Technique

The spectrum modification technique is a digital procedure for placing the spectrum of any band-limited signal-analog or digital within an arbitrarily chosen set of (nonoverlapping) frequency intervals, the sum of whose lengths is not less than the original bandwidth of the signal. Because it can serve the function of several digital techniques, such as mixing, interpolating, and decimating, and can he realized in a finite impulse response (FIR) filter form, it may be suitably implemented by a programmable FIR filter having a flexible timing scheme. The technique is more computationally efficient for many of its applications than the conventional algorithms it replaces. In the application for which it was developed, it replaced a mixer and the concomitant filtering required to shift a signal spectrum a fraction of its bandwidth and cut the computational rate an order of magnitude.     

有限脉冲响应理论在交错滤波器设计中的应用

利用数字信号处理理论,设计不等带宽晶体型交错滤波器。运用琼斯矩阵理论计算晶体型交错滤波器的光谱透射率表达式, 在此基础上利用数字信号处理中的Z变换方法对其进行简化, 使其满足有限脉冲响应（FIR）表达式, 继而利用数字信号处理中的FIR理论设计不等带宽型交错滤波器。其中晶体和检偏器的偏角根据系统光谱透射率的表达式反向推解求出。设计了窄口和宽口输出谱3 dB处带宽比为1∶2的50 GHz不等带宽交错滤波器, 并给出了宽口和窄口输出光谱在0.5 dB处带宽宽度、隔离度和陡度的各组参数; 比较了在同种阶数下运用不同FIR设计所得的结果, 分析了不同方法对于输出透射光谱波形特性的优缺点。     

Description of FIR digital filters in the form of parallelconnection of linear phase FIRs

The authors aim to show that FIR digital filters can be described in the form of parallel connection of linear phase FIR digital filters. This representation method may be applicable to FIR digital filter design problems, reducing it to linear phase FIR digital filter design problems     

数字式噪声发生器的系统设计和幅度平坦度优化

该文在高速FPGA(Field Programmable Gate Array)芯片上实现了m序列和FIR(Finite Impulsive Response)滤波算法产生幅度和带宽可控的带限白噪声,提出了一种反sinc平方函数FIR数字滤波器构建方法来补偿噪声在带内的幅度下降,极大地改善了带内幅度平坦度;另外该文还分析了该种噪声产生方法的最大带宽、带内功率平坦度和带外杂散幅度位置之间的关系以及折中设计的方法。设计结果和实际测量结果进行了对比,证明了文中方法的正确性和有效性。     

宽带雷达接收机数字下变频技术研究

数字下变频（Digital Down Conversion,DDC）是宽带雷达中频接收机的关键技术之一,传统DDC实现方法在现有FPGA上无法满足带宽和滤波器精度对硬件资源的要求.针对这一问题,提出了一种数字下变频结构优化方法,给出了分布算法实现FIR滤波器的结构,研制出了一种最优化免混频数字下变频器,并已经成功应用于某宽带雷达系统.     

A weighted least squares approach to the design of FIR filters synthesized using the modified frequency response masking structure

This paper presents an application of the weighted least squares (WLS) method to the design of sharp linear phase finite-impulse response (FIR) digital filters synthesized using a modified frequency-response masking (FRM) structure. In our approach, the original minimax design problem is converted into a WLS problem. The WLS problem is highly nonlinear with respect to the coefficients of the filter. However, it can be decomposed into four linear least squares (LS) problems, each of which can be solved analytically. The design problem is then solved iteratively by using an alternating variable approach. The effectiveness of the method is demonstrated through solving a low-pass linear phase sharp FIR digital filter example.     

FIR数字滤波器的设计及其在MATLAB中的仿真实现

介绍了FIR数字滤波器的设计方法,以及MATLAB工具箱中交互式信号处理工具--SPTool在滤波器设计中的应用.并以两个FIR数字带通滤波器(中心频率分别是90Hz和150Hz,带宽都是30Hz)的设计为例,详细说明了采用Least Squares FIR准则、利用SPTool工具设计FIR的步骤.所设计的滤波器通带内波纹小于0.2dB,阻带衰减大于40dB.