多抽样率滤波器设计对比与FPGA实现

"这篇硕士学位论文来自西安电子科技大学，作者谢晋强，导师苏涛，专业为信号与信息处理，主题聚焦于多抽样率数字信号处理及其在FPGA（现场可编程门阵列）上的实现。论文深入探讨了多抽样率滤波器的设计和应用，特别是积分梳状滤波器和半带滤波器。" 正文: 多抽样率信号处理是现代信号处理技术中的关键组成部分，它涉及到信号的抽取、内插等操作，对于降低计算复杂度和提高处理效率有着显著作用。本论文首先从时域和频域两个角度详细阐述了抽样率变换的原理，揭示了多抽样率系统在信号处理中的基本规律。 在滤波器设计方面，论文重点对比了几种常见的多抽样率滤波器，如直接结构滤波器、积分梳状滤波器和半带滤波器。直接结构滤波器虽然结构简单，但在高抽样率下，由于阶数过高和运算量大，可能不适用于大规模的数据处理。相比之下，多相结构通过分解高阶滤波器，将运算负担分散到多个低阶子滤波器上，有效降低了运算量，但增加了设计复杂度。因此，选择何种结构应视具体抽样率变换因子而定。 积分梳状滤波器以其简洁的结构受到关注，仅需加法器和寄存器即可实现，特别适合于数据速率较高的环境。在抽取和内插操作中，积分梳状滤波器可以有效地在数据速率较低的一端完成信号处理，降低了计算需求。 半带滤波器则是一种特殊类型的滤波器，主要应用于抽样率减半的情况，其设计和实现相对复杂，但在特定场景下能提供优秀的性能。论文中，作者利用积分梳状滤波器和半带滤波器设计了一个2-256倍可编程的抽取器，展示了这两种滤波器在实际系统中的应用潜力。 此外，论文还探讨了多相结构在多抽样率信号处理中的应用，通过多相结构设计了固定倍数的内插器，进一步证明了这种结构在优化运算效率方面的优势。 在论文的实践部分，作者详细介绍了某型号雷达信号处理机的硬件设计，特别是FPGA实现的细节，强调了多抽样率信号处理技术在实际系统中的应用价值和挑战。 关键词涉及了多抽样率信号处理的核心概念，包括抽取、内插、多相滤波、积分梳状滤波器和半带滤波器，这些都是理解和应用多抽样率信号处理技术的关键点。 总结起来，这篇论文为读者提供了深入理解多抽样率数字信号处理的理论基础，同时提供了实际设计案例，对于研究和开发相关领域的人士具有重要的参考价值。