23、数字信号处理中的滤波器与傅里叶变换算法

数字信号处理中的滤波器与傅里叶变换算法

1. 滤波器相关内容

1.1 滤波器设计与仿真

在滤波器设计中，有一种设计的完整循环需要八个时钟周期。其Analysis: PROCESS模块包含三对分析滤波器，由三个使能信号控制。接着是四个阈值并发语句，根据四个“dk阈值”输入端口信号将小的小波系数置为零。最后的Synthesis: PROCESS模块在三个级别上重构输入信号。由于上下采样是通过同步寄存器实现的，因此与Simulink仿真相比，使信号同步需要更长的延迟。该设计使用879个逻辑单元（LE），无嵌入式乘法器，使用TimeQuest慢85C模型时，Fmax = 120.93 MHz。

滤波器的仿真首先展示了有限状态机（FSM）的控制和阈值信号。使用DCF77 40位序列作为输入x_in。信号s(k)在MatLab中生成，然后打印到文件中用于ModelTech仿真，代码如下：

for k=1:L
    fprintf(fid,'force x_in %d %dns\r\n',round(256*s(k)),...
    100*k);
end

在ModelSim HDL仿真中，浮点值被缩放256倍以提供8位小数精度。由于数据量较大，并非所有测试端口信号都显示出来。通过选择Format→Analog (automatic)显示x、d1、d2、d3、a3和y等感兴趣的信号，将其显示为（模拟）波形。阈值从0（无阈值）增加到观察到的最大小波系数的25%和50%。特别值得注意的是，50%的阈值信号能很好地去除y_out中的噪声，同时保留输入数字信号的形状。