网络、滤波、滤波器、限辐器

0600704 PZT6．5MHz压电陶瓷波器的设计与工艺研究[刊, 中]／毛剑波／／合肥工业大学学报(自然科学版),- 2005,28(10)．-1353-1355(C) 0600705 FIR滤波器的FPGA高效实现和巧妙验证[刊,中]／丁丹／／电子科技．-2005,(9)．-29-32(D) 为了降低FIR滤波器对FPGA资源的消耗,同时能够直接验证其滤波性能,本文介绍了基于加法器网络的FIR滤波器的实现,以及系数的CSD码、最优 CSD码表示方法,并引出了更加高效的简化加法器网     

基于可重构FPGA技术的自适应FIR滤波器的实现

有限冲激响应(FIR)滤波器设计遇到的难题是滤波要进行大量乘法运算,即使是在全定制的专用集成电路中也会导致过大的面积与功耗.对于用硬件实现系数是常量的专用滤波器,可以通过分解系数变为应用加、减和移位而实现乘法.FIR滤波器的复杂性主要由用于系数乘法的加法器/减法器的数量决定.而对于自适应FIR滤波器,大多数场合下可用数字信号处理器(DSP)或CPU通过软件编程的方法来实现,但是对于要求高速运算的场合,VLSI实现是很好的选择.基于这一考虑,可以用符号数的正则表示(CSD)码表示系数, 再利用可重构现场可编程门阵列(FPGA)技术实现.可重构结构的应用,能保证系统的其余部分同时处于运行状态时实现FIR滤波器系数的更新.文中利用CSD码和可重构思想,提出了用FPGA实现自适应FIR滤波器的一种方案.     

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。     

基于FPGA的FIR数字滤波器的优化设计

提出采用正则有符号数字量（CSD）编码技术实现FIR滤波器。首先分析了FIR数字滤波器理论及常用设计方法的不足,然后介绍了二进制数的CSD编码技术及其特点,给出了其于CSD编码的定点常系数FIR滤波器设计过程,使用VHDI,语言实现了该常系数滤波器的行为描述。最后在Max＋PlusⅡ环境下进行实验仿真和验证,与DA和2C编码算法比较结果表明,用CSD编码技术实现的滤波器可以有效提高运算速度并降低FPGA芯片的面积占用。     

基于查阶跃响应表的高效FIR滤波器设计及其FPGA实现

本文提出了一种采用查阶跃响应表方法实现的FIR数字滤波器设计方案,并以一个649阶FIR滤波器的FPGA设计为例,与传统的采用FPGAIPCORE实现方法进行了对比,分析该设计方法在FPGA的资源利用和系统时钟速率上的优势。通过实验数据验证,该方案可以解决现有技术中FIR滤波器需要大量乘法器和加法器的问题,达到了降低FPGA硬件资源使用、提高系统运行效率的效果。     

基于FPGA的FIR滤波器高效实现

本文针对在FPGA中实现FIR滤波器的关键--乘法运算的高效实现进行研究,首先给出了将乘法转化为查表的DA算法,然后简要介绍整数的CSD表示和我们根据FPGA实现要求改进的最优表示;接着,本文讨论了在离散系数空间得到FIR滤波器系数最优解的混合整数规划方法;最后采用这一方法设计了最优表示离散系数FIR滤波器,通过FPGA仿真验证这一方法是可行的和高效的.     

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。     

可变带宽FIR低通滤波器设计和RAG算法系数综合

提出使用简化加法器图算法综合可变带宽FIR数字滤波器。首先使用谱参数的方法建立可变带宽、线性相位的FIR低通数字滤波器的系统函数,通过使用加权最小均方的方法,得到了滤波器系数的最优表达式。然后基于可变滤波器结构为定系数FIR子滤波器线性组合的特点,提出使用筒化加法器图算法综合其硬件结构。该算法生成一种能最大程度地利用系数之间共享特性的加法器流图,使用较少的加法器个数和加法次数实现系数相乘。最后设计实例证明了可变带宽的有效性和该算法的高效性。     

基于FPGA的FIR升余弦滚降滤波器设计与实现

为了降低FIR滤波器对FPGA资源的消耗,同时能够直接验证其滤波性能。文中采用乘法器和加法器共享以及MEALY型状态机的实现方法,以及卷积、插零等算法,来实现FIR升余弦滚降滤波设计,同时给出了在Quartus II环境下的时序仿真结果。实践表明,此方法可以节省大量的FPGA资源,仅仅需要100多个LE逻辑单元,就可以有效解决FIR数字滤波器算法在FPGA设计中资源紧张的问题。     

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。     

一种新型的高速FIR滤波器及其VLSI实现

本文提出了一种新型的高速滤波器结构,此结构的核心是一种独特的乘加单元.该乘加单元是通过对BOOTH型乘法器与高速加法器结构的深入研究而探索出来的.采用该乘加单元我们可以实现任何阶数高速FIR滤波器.在文章的最后我们采用该结构实现了视频编码器中的一个高速色度滤波器,并与采用传统结构设计的该滤波器进行了性能比较.     

FPGA-based digit-serial CSD FIR filter for image signal format conversion

This paper proposes the FPGA implementation of the digit-serial Canonical Signed-Digit (CSD) coefficient FIR filters which can be used as format conversion filters in place of the ones employed for the MPEG2 TM 5 (test model 5). Canonical representation of a signed digit (CSD) is a method used to reduce cost by representing a signed number using the least amount of non-zero digits, thereby reducing the number of multiply operations. As Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) have grown in capacity, improved in performance, and decreased in cost, they are becoming a viable solution for performing computationally intensive tasks, with the ability to tackle applications formerly reserved for custom chips and programmable digital signal processing (DSP) devices. A digit-serial CSD FIR filter design is realized and practical design guidelines are provided using FPGAs. An analysis of the performance comparison of bit-serial, serial distributed arithmetic, and digit-serial CSD FIR filters on a Xilinx XC4000XL-series FPGA is described. The results show that the proposed digit-serial CSD FIR filter is compact and an efficient implementation of real-time DSP applications on FPGAs.     

基于位并行DA结构的高速FIR滤波器

针对目前利用FPGA实现基于分布式算法(DA)FIR滤波器的不足,以及为了实现高速FIR滤波器,提出了一种位并行分布式算法结构的解决方案。采用位并行分布式算法和流水线式并行加法器树,在Xilinx Virtex5系列FPGA上实现了高速FIR滤波器。该滤波器工程经ISE 12.3综合、布局布线后,利用Modelsim SE 6.5和Matlab联合仿真。仿真结果表明,该设计可以提高滤波器处理速度,32阶的滤波器最高时钟频率可达到399.624 MHz。对滤波器进行进一步优化,节约了硬件资源占用。     

新型高速CSD编码滤波器及VLSl的实现

通过对BOOTH型乘法器、高速加法器结构和CSD编码滤波器结构的深入研究,开发出一种新型高速CSD编码滤波器结构.采用此结构实现了正交幅度调制器中的一个高速反SINC滤波器,并在ALCATEL 0.35μm CMOS工艺实现.芯片规模7500门,面积1.00mm×0.42mm.