FPGA实现的高阶高速抽取FIR滤波器设计

"这篇论文探讨了基于FPGA的高阶数字抽取FIR滤波器的结构仿真与设计，作者龚树超和赵振纲利用Matlab和Altera公司的Cyclone系列FPGA芯片进行实现。文章阐述了如何利用Matlab、QuartusⅡ和IP核仿真工具设计高阶高速抽取FIR滤波器，并通过IPcore中的流水线技术提高设计效率。实验验证了设计的正确性和可靠性，该方法在工程应用中具有一定的价值。关键词包括抽取FIR滤波器、IP核、FPGA、Verilog HDL和Matlab。" 在数字信号处理领域，抽取FIR滤波器是一种常用的技术，尤其在软件无线电和数字通信系统中，它们可以实现线性滤波并处理高速率信号。由于FIR滤波器具备线性相位和良好的稳定性，对于需要实时处理的系统，高阶FIR滤波器是理想选择，尽管其计算复杂度较高。论文中，作者设计了一个40阶的抽取滤波器，采用了切比雪夫最佳一致逼近法，以实现良好的通带和阻带衰减。 为了克服高阶FIR滤波器计算量大、不易实时实现的问题，论文提出了基于FPGA的流水线结构设计。这种设计通过进位保存加法器、进位保存乘法器和多级流水加法树等手段，显著减少了硬件资源，降低了系统延迟，从而提高了滤波器的运算速度，实现了高阶高速的抽取FIR滤波功能。 在具体实施过程中，论文首先介绍了抽取FIR滤波器的工作原理，即通过保留特定采样点并舍弃其他采样点的方式进行下采样。然后，利用Matlab进行滤波器的设计和仿真，再通过QuartusⅡ将设计转换为硬件描述语言Verilog HDL，并在Altera的Cyclone FPGA上实现。最后，IP核的流水线技术被用来优化设计流程，确保高效和准确的滤波性能。 实验结果证实了该设计的有效性，表明这种方法适合于工程实践，对于需要高阶高速抽取滤波的系统来说，这是一个有价值的解决方案。论文不仅提供了理论分析，还包含了实际设计步骤和实验验证，对于FPGA设计和数字信号处理领域的研究人员具有重要的参考价值。