全相位数字滤波器的IP核设计(可复制论文).pdf

中文摘要关键词:全相位数字滤波器是全相位思想和数字滤波相结合的产物,因此它表现出了良好的特性,消除了吉布斯效应。另一方面,随着半导体工艺的快速发展,设计进入贝琁杓品椒ㄒ菜嬷⑸司薮蟮谋涓铮琁思际踔鸾コ晌Q究热点。在这种背景下,本文设计了全相位数字滤波器的软核,将全相位数字滤波器和核技术结合起来。本文首先详细介绍了一维加窗全相位数字滤波器的设计过程,比较了全相位数字滤波器的三种实现结构的优缺点。鉴于时域等价结构全相位数字滤波器的成本和计算复杂度最低,本文最终决定选择时域等价结构的二维可分离低通全相位数字滤波器作为本文的设计内容。根据面积与速度的平衡和互换的原则,分析了全相位数字滤波器的设计公式,使、三种全相位数字滤波器有机地统一在同一结构之下,用速度换面积的方法实现单位脉冲响应的产生模块以及列率响应的/疘浠荒?椤4佣谑×说缏访婊档土顺杀尽S捎诔朔ㄆ髡加面积较大,为了节省电路面积,考虑在满足速度要求的情况下,减少乘法器的使用,没有采用个乘法器的方案,而采用了龀朔ㄆ鞯姆桨浮6叶酝枷竦男和列分别作滤波的过程采用了同一组乘法器,进一步节省了电路面积。为了保证图像数据一个时钟周期一个图像数据不问断地输入,采用了两组移位寄存器对输入图像数据进行移位。之后用硬件描述语言对全相位数字滤波器的核模块进行了实现,并详细介绍了各主要模块主要逻辑的实现方法。最后对所设计的核模块进行了仿真,证明了设计的正确性,同时也发现单位脉冲响应的产生模块精度有待提高,可作为下一步的工作进行研究。核;全相位数字滤波器;硬件描述语言;仿真
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第一章绪论数字滤波器设计的发展概况在数字信号处理低持校致瞬ㄆ髌鸬搅耸只〉淖饔胠璊。数字滤波器最初是采用和模拟滤波器相同的分析性设计方法。分析性设计技术需要较小的计算量,然而所设计的滤波器仅限于经典的无限脉冲响应滤波器致瞬ㄆ魇抢媚D饴瞬ㄆ鞯某墒炖砺奂吧杓仆急斫猩杓频模蚨A了一些典型模拟滤波器优良的幅度特性。但是设计中只考虑了幅度特性,没考虑相位特性,所设计的滤波器相位特性一般是非线性的。为了得到线性相位特性,对瞬ㄆ鞅匦肓硗庠黾酉辔恍U纾孤瞬ㄆ魃杓票涞酶丛樱杀疽哺摺随着煊虻姆⒄梗現滤波器发展起来。应用最广泛的瞬ㄆ魇线性相位滤波器,这种滤波器不存在相位失真。然而在相同阶数的情况下,滤波器的频响要差于钠迪臁;痪浠八担4锏酵钠迪焯匦裕現滤波器需要更高的阶数。然而由于数字滤波器价格低廉,使得人们不太关注瞬器的这一缺点。瞬ㄆ鞯纳杓品椒ㄖ饕0ù昂ā⑵德什裳ê推醣妊夫逼近法等。窗函数法所设计的滤波器的单位脉冲响应是由理想频响和有限长度窗函数相乘得到的。调整窗口长度可以有效地控制过渡带的宽度。减少带内波动以及加大阻带的衰减只能从窗函数的形状上找解决方法。如果能找到窗函数形状,使其谱函数的主瓣包含更多的能量,相应旁瓣幅度就减小了;旁瓣的减小可使通带、阻带波动减小,从而加大阻带衰减。但是这总是以加宽过渡带为代价的。尽管窗函数法能得到与理想频响近似的频率响应,但需要较多的频率采样点数,靠加窗截取单位脉冲响应改善纹波,不仅牺牲了过渡带频率特性,也使频率采样点上的响应失去控制一窗函数设计法是从时域出发的一种设计方法,但一般设计指标是在频域中给出的,因此,频率采样法更为直接,尤其是对于滤波器频响公式较复杂,或其不能用封闭公式表示而用只能一些离散值表示时,其优势更为明显。这种方法是对滤波器的频响函数在频域内Ⅳ点等间隔采样,再对这Ⅳ点值进行,从而得到滤波器的单位脉冲响应。这种方法直接从频率域进行设计,比较直观,也适合于设计具有任意幅度特性的滤波器,而且能精确实现采样点的频率响应。但是,它需要插入过渡点以改善纹波,截