基于fpga的cic濾波器的設(shè)計(jì)與仿真【開(kāi)題報(bào)告】

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告</b></p><p><b>　　電子信息工程</b></p><p>　　基于FPGA的CIC濾波器的設(shè)計(jì)與仿真</p><p>　　一、綜述本課題國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說(shuō)明選題的依據(jù)和意義</p><p>　　基于多速率信號(hào)處理原理，設(shè)計(jì)了用于下變頻的

2、CIC抽取濾波器，由于CIC濾波器結(jié)構(gòu)只用到加法器和延遲器，沒(méi)有乘法器，很適合用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)。濾波器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 需要的存儲(chǔ)量小, 是被證明在高速抽取和插值系統(tǒng)中非常有效的單元。</p><p>　　隨著數(shù)字信號(hào)處理算法的不斷優(yōu)化，數(shù)字信號(hào)處理器（Digital Signal Processors, DSPs）性能的不斷提高，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)越來(lái)越被廣泛地應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)正朝著高速高性能方向發(fā)展

3、，因此這對(duì)數(shù)字信號(hào)處理的手段和工具也提出了更高的要求。</p><p>　　隨著現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（Field Programmable Gate Array, FPGA）制造工藝的不斷改進(jìn)，其集成度和性能的不斷提高，采用FPGA對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理越來(lái)越受到重視。與DSP相比，F(xiàn)PGA有著不可比擬的優(yōu)勢(shì)。一方面，與DSP靠程序指針來(lái)運(yùn)行程序相比，F(xiàn)PGA執(zhí)行算法的本質(zhì)是靠電路并行執(zhí)行的，因此在同樣的時(shí)鐘頻率下，使用

4、FPGA完成數(shù)字信號(hào)處理算法要比使用DSP快得多。另一方面，由于FPGA編程靈活，資源可重新配置，使得在實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理時(shí)更加靈活，成本更低。因此，F(xiàn)PGA性能的不斷提高，能夠滿足未來(lái)復(fù)雜數(shù)字信號(hào)高速實(shí)時(shí)處理的要求。 </p><p>　　用FPGA設(shè)計(jì)濾波器，無(wú)非是是設(shè)計(jì)一些乘累加單元，其濾波器的各種特性即濾波參數(shù)可以通過(guò)MATLAB仿真獲得。所以首先要做的是確定你濾波器的設(shè)計(jì)要求，在MATLAB中仿真設(shè)計(jì)出該

5、濾波器，從而導(dǎo)出濾波器系數(shù)，才能在FPGA中使用。</p><p>　　CIC濾波器由于其無(wú)需乘法器以及結(jié)構(gòu)特殊，在移動(dòng)電視直放站的數(shù)字信號(hào)處理中，可以高效地勝任抽取濾波的任務(wù)。然而C1C濾波器也有缺陷，一者通帶下垂嚴(yán)重，二者信號(hào)折疊帶衰減不充分，而且此兩者難以兼顧。RS修正法和Kaiser—Hamming補(bǔ)償法聯(lián)合使用于CIC濾波器的改進(jìn)技術(shù)中，有效地解決了該問(wèn)題。</p><p>　　

6、在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，軟件無(wú)線電的概念已顯得越來(lái)越重要。眾所周知SRC濾波部分的一個(gè)重點(diǎn)就是抑制潛在的混疊部分，有一種時(shí)變CIC濾波器，他同樣是通過(guò)先A倍內(nèi)插再B倍抽樣來(lái)實(shí)現(xiàn)采樣率的轉(zhuǎn)換。因此，改進(jìn)的CIC濾波器在軟件無(wú)線電中有大的重用。</p><p>　　近年來(lái)，國(guó)際上高溫超導(dǎo)微波器件的應(yīng)用取得了重大突破，國(guó)內(nèi)的高溫超導(dǎo)微波應(yīng)用也取得了重要進(jìn)展。比如在移動(dòng)通信、衛(wèi)星微波接收機(jī)和氣象雷達(dá)三方面的應(yīng)用的非常廣泛。&l

7、t;/p><p>　　靈巧干擾以其干擾功率的節(jié)省和干擾效果的優(yōu)勢(shì)而成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究的熬點(diǎn)。在分析靈巧干擾平臺(tái)功能后。介紹一種基于FPGA的靈巧干擾硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)，F(xiàn)PGA通過(guò)EMIF總線共享外部RAM，協(xié)同實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的高速處理，設(shè)計(jì)并用Verilog語(yǔ)言編寫(xiě)硬件平臺(tái)控制軟件。實(shí)驗(yàn)證明，該設(shè)計(jì)在軟件控制下平臺(tái)能夠正確工作，且滿足靈巧干擾平臺(tái)功能的要求。</p><p>　　濾波器有各種不同的分

8、類，一般有如下幾種。（1）按處理信號(hào)類型分類，可分為模擬濾波器和離散濾波器兩大類。其中模擬濾波器又可分為有源、無(wú)源、異類三個(gè)分類；離散濾波器又可分為數(shù)字、取樣模擬、混合三個(gè)分類。</p><p>　　按選擇物理量分類，濾波器可分為頻率選擇、幅度選擇、時(shí)間選擇（例如PCM制中的話路信號(hào)）和信息選擇（例如匹配濾波器）等四類濾波器。</p><p>　　按頻率通帶范圍分類，濾波器可分為低通、高通

9、、帶通、帶阻、全通五個(gè)類別，而梳形濾波器屬于帶通和帶阻濾波器，因?yàn)樗兄芷谛缘耐◣Ш妥鑾А?lt;/p><p>　　如今，濾波器的使用越來(lái)越廣泛，在軍事、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、交通、公安、金融、測(cè)繪、氣象、地質(zhì)等領(lǐng)域已得到廣泛的應(yīng)用。它具有很好的發(fā)展前景，國(guó)內(nèi)外對(duì)它的研究也很多，我相信在不久的將來(lái)，濾波器將會(huì)在更多的領(lǐng)域被人們使用，必將推動(dòng)科技的發(fā)展。</p><p>　　二、研究的基本內(nèi)容，擬解

10、決的主要問(wèn)題：</p><p>　　1.FPGA的工作原理，F(xiàn)PGA的基本特點(diǎn)；</p><p>　　2 CIC 濾波器特性，CIC濾波器的原理，CIC濾波器參數(shù)的設(shè)計(jì)； </p><p>　　3. 基于FPGA CIC 濾波器的設(shè)計(jì)；</p><p>　　4.CIC濾波器在移動(dòng)電視直放站的數(shù)字信號(hào)處理中的問(wèn)題；</p><

11、;p>　　5. 基于FPGA的CIC濾波器的仿真。</p><p>　　三、研究步驟、方法及措施：</p><p>　　1. 學(xué)習(xí)研究FPGA技術(shù)。</p><p>　　2. CIC (Cascaded In tegrato r Comb) f ilter, 即級(jí)聯(lián)積分梳狀濾波器的結(jié)構(gòu)、運(yùn)算速度等特點(diǎn)。CIC 濾波器的阻帶衰減和過(guò)渡帶特性及其改進(jìn)方法：(1)

12、級(jí)聯(lián)法 ； (2) 補(bǔ)償濾波器 。，</p><p>　　3. 設(shè)計(jì)符合信號(hào)指標(biāo)的濾波器，并在一片F(xiàn)PGA 上予以實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　4. 為了快速準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)CIC濾波器, 首先要進(jìn)行算法仿真, 然后利用VHDL進(jìn)行硬件描述。將所得結(jié)果與理論輸出數(shù)值進(jìn)行分析比較, 從而得到相應(yīng)濾波器的最終FPGA 實(shí)現(xiàn)形式。 </p><p><b>　　四、參考

13、文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]何賓.FPGA數(shù)字信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)原理及方法.清華大學(xué)出版社.2010（3）</p><p>　　[2]劉彬彬，林偉.基于Matlab和FPGA的CIC濾波器的設(shè)計(jì).2010（4）</p><p>　　[3]張健,陳巖,王華,匡鏡明. CIC 濾波器在調(diào)制器應(yīng)用中的性能研究.2006（4）</p><

14、;p>　　[4]張杰，戴宇杰，張小興，呂英杰. 改進(jìn)型CIC抽取濾波器設(shè)計(jì)與FPGA實(shí)現(xiàn).</p><p>　　[5]王飛，粱清華. 基于FPGA的CIC濾波器的設(shè)計(jì).2009（4）</p><p>　　[6]劉流棋，金力軍，陳吉鋒.軟件無(wú)線電中抽取濾波器的研究與FPGA實(shí)現(xiàn).2006（7）</p><p>　　[7]辛春艷.VHDL硬件描述語(yǔ)言.國(guó)防工業(yè)出版