基于fpga的cic濾波器的設(shè)計與仿真【開題報告】

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計開題報告</b></p><p><b>　　電子信息工程</b></p><p>　　基于FPGA的CIC濾波器的設(shè)計與仿真</p><p>　　一、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義</p><p>　　基于多速率信號處理原理，設(shè)計了用于下變頻的

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，沒有乘法器，很適合用FPGA來實現(xiàn)。濾波器的結(jié)構(gòu)簡單, 需要的存儲量小, 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)字信號處理算法的不斷優(yōu)化，數(shù)字信號處理器（Digital Signal Processors, DSPs）性能的不斷提高，數(shù)字信號處理技術(shù)越來越被廣泛地應用在各個領(lǐng)域。數(shù)字信號處理技術(shù)正朝著高速高性能方向發(fā)展

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

4、FPGA完成數(shù)字信號處理算法要比使用DSP快得多。另一方面，由于FPGA編程靈活，資源可重新配置，使得在實現(xiàn)數(shù)字信號處理時更加靈活，成本更低。因此，F(xiàn)PGA性能的不斷提高，能夠滿足未來復雜數(shù)字信號高速實時處理的要求。 </p><p>　　用FPGA設(shè)計濾波器，無非是是設(shè)計一些乘累加單元，其濾波器的各種特性即濾波參數(shù)可以通過MATLAB仿真獲得。所以首先要做的是確定你濾波器的設(shè)計要求，在MATLAB中仿真設(shè)計出該

5、濾波器，從而導出濾波器系數(shù)，才能在FPGA中使用。</p><p>　　CIC濾波器由于其無需乘法器以及結(jié)構(gòu)特殊，在移動電視直放站的數(shù)字信號處理中，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，一者通帶下垂嚴重，二者信號折疊帶衰減不充分，而且此兩者難以兼顧。RS修正法和Kaiser—Hamming補償法聯(lián)合使用于CIC濾波器的改進技術(shù)中，有效地解決了該問題。</p><p>　　

6、在移動通信系統(tǒng)中，軟件無線電的概念已顯得越來越重要。眾所周知SRC濾波部分的一個重點就是抑制潛在的混疊部分，有一種時變CIC濾波器，他同樣是通過先A倍內(nèi)插再B倍抽樣來實現(xiàn)采樣率的轉(zhuǎn)換。因此，改進的CIC濾波器在軟件無線電中有大的重用。</p><p>　　近年來，國際上高溫超導微波器件的應用取得了重大突破，國內(nèi)的高溫超導微波應用也取得了重要進展。比如在移動通信、衛(wèi)星微波接收機和氣象雷達三方面的應用的非常廣泛。&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)勢而成為近年來國內(nèi)外研究的熬點。在分析靈巧干擾平臺功能后。介紹一種基于FPGA的靈巧干擾硬件平臺設(shè)計，F(xiàn)PGA通過EMIF總線共享外部RAM，協(xié)同實現(xiàn)對信號的高速處理，設(shè)計并用Verilog語言編寫硬件平臺控制軟件。實驗證明，該設(shè)計在軟件控制下平臺能夠正確工作，且滿足靈巧干擾平臺功能的要求。</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、無源、異類三個分類；離散濾波器又可分為數(shù)字、取樣模擬、混合三個分類。</p><p>　　按選擇物理量分類，濾波器可分為頻率選擇、幅度選擇、時間選擇（例如PCM制中的話路信號）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、全通五個類別，而梳形濾波器屬于帶通和帶阻濾波器，因為它有周期性的通帶和阻帶。</p><p>　　如今，濾波器的使用越來越廣泛，在軍事、工業(yè)、醫(yī)學、農(nóng)業(yè)、交通、公安、金融、測繪、氣象、地質(zhì)等領(lǐng)域已得到廣泛的應用。它具有很好的發(fā)展前景，國內(nèi)外對它的研究也很多，我相信在不久的將來，濾波器將會在更多的領(lǐng)域被人們使用，必將推動科技的發(fā)展。</p><p>　　二、研究的基本內(nèi)容，擬解

10、決的主要問題：</p><p>　　1.FPGA的工作原理，F(xiàn)PGA的基本特點；</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； </p><p>　　3. 基于FPGA CIC 濾波器的設(shè)計；</p><p>　　4.CIC濾波器在移動電視直放站的數(shù)字信號處理中的問題；</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. 學習研究FPGA技術(shù)。</p><p>　　2. CIC (Cascaded In tegrato r Comb) f ilter, 即級聯(lián)積分梳狀濾波器的結(jié)構(gòu)、運算速度等特點。CIC 濾波器的阻帶衰減和過渡帶特性及其改進方法：(1)

12、級聯(lián)法 ； (2) 補償濾波器 。，</p><p>　　3. 設(shè)計符合信號指標的濾波器，并在一片F(xiàn)PGA 上予以實現(xiàn)。</p><p>　　4. 為了快速準確的設(shè)計CIC濾波器, 首先要進行算法仿真, 然后利用VHDL進行硬件描述。將所得結(jié)果與理論輸出數(shù)值進行分析比較, 從而得到相應濾波器的最終FPGA 實現(xiàn)形式。 </p><p><b>　　四、參考

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

14、;p>　　[4]張杰，戴宇杰，張小興，呂英杰. 改進型CIC抽取濾波器設(shè)計與FPGA實現(xiàn).</p><p>　　[5]王飛，粱清華. 基于FPGA的CIC濾波器的設(shè)計.2009（4）</p><p>　　[6]劉流棋，金力軍，陳吉鋒.軟件無線電中抽取濾波器的研究與FPGA實現(xiàn).2006（7）</p><p>　　[7]辛春艷.VHDL硬件描述語言.國防工業(yè)出版