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《基于fpga的自適應(yīng)濾波器設(shè)計(jì)》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、基于FPGA的自適應(yīng)濾波器設(shè)計(jì)摘要數(shù)字濾波器較模擬濾波器相比，具有信噪比高，過渡帶性能好，高可靠性及可擴(kuò)展性，設(shè)計(jì)靈活方便的優(yōu)勢，應(yīng)用范圍越來越廣。隨著專用數(shù)字信號處理芯片的發(fā)展，數(shù)字濾波器的可實(shí)現(xiàn)性能以及處理速度得到了極大的提升，F(xiàn)PGA（現(xiàn)場可編程門陣列）作為一種新型數(shù)字信號處理芯片，具有數(shù)字信號處理速度快、數(shù)據(jù)并行處理并且利用硬件編程語言直接進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)等特點(diǎn)，自適應(yīng)濾波器的FPGA設(shè)計(jì)以及優(yōu)化方法，是目前的一個研究熱點(diǎn)。本文對自適應(yīng)濾波器進(jìn)行Matlab仿真，以對其結(jié)構(gòu)特性以及運(yùn)算特點(diǎn)進(jìn)行了解，利用Matla
2、b生成測試信號與FPGA仿真軟件Modelsim進(jìn)行聯(lián)合設(shè)計(jì)以及行為仿真，采用Altera公司的CycloneIV系列芯片EP4CE15F17C8為載體的開發(fā)板進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真，在設(shè)計(jì)過程中，充分利用FPGA可以并行處理以及快速的數(shù)字信號處理的特點(diǎn)進(jìn)行針對性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上做了以下工作。在充分了解濾波器，自適應(yīng)橫向?yàn)V波器，自適應(yīng)陷波濾波器以及FFT變換原理的基礎(chǔ)上，選擇并搭建了設(shè)計(jì)平臺，在目前自適應(yīng)橫向?yàn)V波器的FPGA設(shè)計(jì)的研究基礎(chǔ)上，采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，單獨(dú)設(shè)計(jì)可重復(fù)調(diào)用的串行FIR濾波模塊以及串行LMS權(quán)值更
3、新模塊，對兩種模塊的設(shè)計(jì)以及綜合分別進(jìn)行了設(shè)計(jì)以及仿真實(shí)驗(yàn)，通過并行調(diào)用兩種不同模塊，每種調(diào)用四個的方式設(shè)計(jì)一個16階的濾波器為例來闡述模塊化設(shè)計(jì)方法，并設(shè)計(jì)32階64階分別與全串行以及全并行設(shè)計(jì)方式的處理速率以及邏輯資源調(diào)用進(jìn)行比較，結(jié)果說明運(yùn)算速率與并行調(diào)用模塊數(shù)量成正比，遠(yuǎn)快于全串行結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方式，并且對于64階全并行系統(tǒng)來說，極大的減少了硬件資源的消I耗，提高了設(shè)計(jì)靈活性。在此設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，針對傳統(tǒng)自適應(yīng)陷波濾波器的濾波頻率固定不變的缺陷，提出了一種頻域變換法檢測噪聲特征頻率，并可以根據(jù)特征噪聲頻率實(shí)時改變陷
4、波頻率的濾波器設(shè)計(jì)方法，為了減小設(shè)計(jì)復(fù)雜性，研究了符號LMS自適應(yīng)陷波器算法，通過Matlab仿真實(shí)驗(yàn)選取符號的特征變量。并對噪聲信號提取算法進(jìn)行了介紹和設(shè)計(jì)仿真，最終設(shè)計(jì)出根據(jù)噪聲頻率自動調(diào)節(jié)陷波中心頻率的自適應(yīng)陷波濾波器，并對濾波器性能進(jìn)行了Modelsim仿真研究，自適應(yīng)陷波器具有能有效的濾除對應(yīng)頻率的單頻噪聲信號，并且根據(jù)噪聲的頻率特性自動調(diào)節(jié)濾波頻率的特點(diǎn)。針對兩種自適應(yīng)濾波器的FPGA設(shè)計(jì)，體現(xiàn)了FPGA在自適應(yīng)濾波器設(shè)計(jì)時靈活性以及針對性，兩種不同類型的自適應(yīng)濾波器，可以分別適用于普通數(shù)字濾波器無法有效
5、發(fā)揮作用的場合，同時本文的設(shè)計(jì)方法對其它類型數(shù)字信號處理系統(tǒng)的FPGA實(shí)現(xiàn)具有一定參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：現(xiàn)場可編程門陣列，自適應(yīng)橫向?yàn)V波器，模塊化設(shè)計(jì)，自適應(yīng)陷波器IIDESIGNOFADAPTIVEFILTERBASEDONFPGAABSTRACTComparedwithanalogfilter,digitalfilterhastheadvantagesofhighsignaltonoiseratio,goodperformanceoftransitionzone,highreliabilityandexpansibi
6、lity,flexibleandconvenientdesignandapplication.Withdevelopmentofspecialdigitalsignalprocessingchip,digitalfilterCANachieveperformanceandprocessingspeedhasbeengreatlyimproved,therealizationoftheuseofthebetterperformanceofdigitalchipdesignmorecomplexfilter,sothat
7、theadaptivefilterrealizationandapplicationbecomepossible,FPGA(fieldprogrammablegatearray)isanewtypeofdigitalsignalprocessingchip,withparallelprocessingofdataandCANusehardwareprogramminglanguagedirectlythecharacteristicsofthehardwaredesign,iscurrentlyahotresearc
8、htopicforstudyofadaptivefilterisimplementedonFPGA.TheMatlabsimulationoftheadaptivefilter,tounderstandthecharacteristicsofthestructureandoperationcharacteristics,andtheuseofM
