数字滤波器的MATLAB与FPGA实现杜勇版FIR滤波器的FPGA设计与实现PPT课件

1 数字滤波器的MATLAB和FPGA实现 第4章FIR滤波器的FPGA设计与实现 参考 数字信号处理 理论算法与实现胡广书 第7章 2 第4章FIR滤波器的FPGA设计与实现 4 1 1线性时不变系统 3 4 1 1线性时不变系统 4 4 1 1线性时不变系统的特性 2 稳定性判断条件因果性判断条件 4 8 4 9 5 信号chp5 离散时间傅立叶变换 时域是离散信号 求频率信号 有 6 表明 离散时间序列可以分解为频率在2 区间上分布的 幅度为的复指数分量的线性组合 7 二 常用信号的离散时间傅立叶变换 通常是复函数 用它的模和相位表示 1 8 9 由图可以得到 称为数字频率 0 对应模拟频率 0 10 2 矩形脉冲 11 12 两点比较 1 与对应的周期信号比较 13 2 与对应的连续时间信号比较 如图所示 14 信号chp5 离散时间傅立叶变换 时域是离散信号傅里叶结论 称为数字频率 0 对应模拟频率 0 15 3线性相位系统的物理意义 理想限时系统的单位取样响应 群延时是常数说明 各频率分量的延时是相同的 16 具有线性相位的理想低通滤波器 4 16 具有零相位的理想低通滤波器 17 3线性相位系统的物理意义 群延时是一个度量 反映各频率分量的延时偏差 18 1 滤波原理 滤波器的基本概念 19 若中的有用成分和希望去除的成分各自占有不同的频带 通过一个线性系统可将有效去除 分类 低通 LP 高通 HP 带通 BP 带阻 BS 2 滤波器的分类 加法性噪声 经典滤波器 20 每一种又有模拟 AF 数字 DF 两种滤波器 对数字滤波器 从实现方法上 有IIR滤波器和FIR滤波器之分 转移函数分别为 FIRDF IIRDF 21 现代滤波器 维纳滤波器是这类滤波器的典型代表 种类 维纳滤波器 卡尔曼滤波器 线性预测 自适应滤波器 乘法性噪声 卷积性噪声 信号的频谱和噪声道频谱混迭在一起 靠经典的滤波方法难以去除噪声 目标 从含有噪声的数据记录 又称时间序列 中估计出信号的某些特征或信号本身 22 3 滤波器的技术要求 低通 23 单位 dB 若幅度下降到0 707 则幅平方下降0 5 半功率点 若幅度下降到0 01 24 高通 25 带通 26 带阻 27 1 给定所设计的滤波器的技术指标 LP HP BP BS 2 设计出一个 使 数字滤波器设计的一般步骤 28 4 1 2FIR滤波器的原理 FIR 即h n 的非零值长度是有限大小 29 4 1 3FIR滤波器的特性 相位特性 FIR具有线性相位特性 单位取样响应是偶对称的情况 单位取样响应是偶对称的情况 奇对称 偶对称 30 相位特性 FIR具有线性相位特性 单位取样响应是偶对称的情况 4 21 4 23 31 相位特性 FIR具有线性相位特性 单位取样响应是偶对称的情况 具有线性相位特性 群延迟 32 相位特性 单位取样响应是奇对称的情况 4 27 33 4 1 3FIR滤波器的特性 奇对称 34 4 1 3FIR滤波器的特性 相位特性 4 32 具有线性相位特性 群延迟 35 4 1 3FIR滤波器的特性 相位特性 36 4 1 3FIR滤波器的特性 幅度特性 37 4 1 3FIR滤波器的特性 幅度特性 a 偶对称 M偶整数 b 偶对称 M奇整数 c 奇对称 M偶整数 d 奇对称 M奇整数 38 4 1 3FIR滤波器的特性 幅度特性 a 偶对称 偶整数 4 36 39 4 1 3FIR滤波器的特性 幅度特性 b 偶对称 奇整数 4 38 40 4 1 3FIR滤波器的特性 幅度特性 c 奇对称 偶整数 4 40 41 4 1 3FIR滤波器的特性 幅度特性 d 奇对称 奇整数 4 44 42 第2章设计语言及环境介绍 2 1总结 43 4 1 4FIR滤波器的结构形式 直接型 44 4 1 4FIR滤波器的结构形式 对于第二种情况 M是奇数 45 4 1 4FIR滤波器的结构形式 频率取样型 46 4 1 4FIR滤波器的结构形式 级联型 47 4 1 4FIR滤波器的结构形式 快速卷积型 48 4 2FIR滤波器的设计方法 4 2 1窗函数法 49 4 2FIR滤波器的设计方法 4 2 1窗函数法 是非因果系统 在实际中无法实现 必须要换成因果系统 通过时域平移来达到 50 4 2FIR滤波器的设计方法 4 2 1窗函数法 4 61 时域乘积 频率是周期性卷积 矩形窗 51 4 2 2频率取样法 采用等间隔采样 课外阅读知识点 52 4 2 2频率取样法 4 67 53 4 2 3最优设计方法 该法详细算法见p316 胡广书 不讲 54 4 3FIR滤波器的MATLAB设计 4 3 1采用fir1函数设计MATLAB程序设计 55 4 3 1采用fir1函数设计 各种窗函数比较 4 73 汉宁窗 矩形窗 56 4 3 1采用fir1函数设计 各种窗函数比较 海明窗 布莱克曼窗 凯塞窗 57 第2章设计语言及环境介绍 简介 58 4 3 2采用kaiserord函数设计 设计 59 4 3 3采用fir2函数设计 4 3 1函数设计 60 4 3 4采用firpm函数设计 4 3 1函数设计 61 4 3 5采用FDATOOL工具设计 4 3 1函数设计 62 4 4FIR滤波器的FPGA实现 4 4 1量化滤波器系数 63 4 4 2串行结构的FPGA实现 是非得失 64 4 4 3并行结构的FPGA实现 是非得失 65 4 4 4分布式