FPGA在窄带噪声主动控制系统中的实现与优化

"本文介绍了基于FPGA的窄带噪声主动控制系统的设计与实现，通过采用并行计算能力强大的FPGA作为核心处理器，解决了在多频率、多通道环境下计算量急剧增加的问题。系统采用并联结构的窄带前馈FxLMS算法，针对噪声的不同频率成分进行独立的主动控制，同时提出了一种乘法器资源复用技术，降低了实现三通道算法所需的硬件成本，提高了系统的经济性和实用性。" 在电子噪声控制领域，窄带噪声主动控制系统是一种有效的降噪方法，它利用数字信号处理技术对特定频段的噪声进行抑制。在本文中，作者姜宇程、关添和王佳飞探讨了如何利用Field-Programmable Gate Array（FPGA）来实现这一系统。FPGA因其可编程性和并行计算能力，成为处理复杂计算任务的理想选择，尤其是在需要实时处理大量数据的噪声控制应用中。 窄带前馈FxLMS（Frequency Domain Least Mean Squares）算法是文中提到的核心算法之一，它通过在频域内对噪声进行分析和处理，实现对不同频率分量的噪声进行独立控制。并联结构的FxLMS算法能有效地处理多个频率通道，但同时也带来了乘法器资源的需求激增。为了解决这个问题，作者提出了乘法器资源复用技术，通过巧妙地设计算法和硬件布局，将三通道算法所需的乘法器数量减少了66.7%，极大地降低了系统硬件成本。 论文还详细阐述了FPGA实现窄带噪声主动控制系统的具体步骤和设计细节，包括信号采集、预处理、滤波器设计以及控制信号生成等环节。此外，作者还讨论了系统的性能评估和实际应用前景，指出这种优化的FPGA实现方式有利于窄带噪声控制技术在更多领域的推广应用，如航空航天、汽车工业、音频设备等，具有广泛的实践意义。 这篇论文深入研究了FPGA在窄带噪声主动控制系统中的应用，通过创新的算法和硬件优化，提高了系统的处理效率和成本效益，为噪声控制技术提供了新的解决方案。这项工作不仅在理论上有重要价值，而且对于实际工程应用也有着显著的指导作用。