matlab 滤波器设计 coe_FPGA实现FIR滤波器

最新推荐文章于 2024-01-01 19:24:36 发布

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本文详细介绍了如何使用MATLAB的FDAtool设计一个8阶FIR低通滤波器，采样频率5KHZ，截止频率1KHZ。设计过程包括在MATLAB中生成待滤波信号，导出滤波器系数，放大取整以适应FPGA。然后通过QuartusII使用Verilog编写FPGA滤波器算法，并在 Modesim 进行仿真验证。同时，对比MATLAB仿真结果，确保FPGA实现的正确性。

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1、FIR滤波器总体设计

本设计是基于FPGA实现一个8阶的FIR数字低通滤波器。本次设计首先利用MATLAB中的FDAtool工具设计出一个采样频率为5KHZ、截止频率为1KHZ的FIR低通滤波器，通过FDAtool导出8点系数，然后将系数进行放大、取整，以便于在FPGA中使用，最后通过QuartusII进行Verilog语言编写滤波器算法，然后通过Modesim仿真结果和MATLAB仿真结果的比较来验证该滤波器的正确性。

首先由MATLAB生成一个由三个正弦波叠加的待滤波信号，三个正弦波的频率分别是1KHZ，3KHZ，4KHZ。然后将待滤波信号送入Modesim仿真，观察滤波后的波形，再利用MATLAB里面的conv函数将滤波器系数和待滤波信号卷积并观察滤波后的波形图，将Modesim的仿真结果和MATLAB的仿真结果比较并验证在FPGA中滤波器算法的正确性。

2、FIR滤波器原理

在学习数字信号处理时，滤波器是重点，数字滤波器有很多种，比如FIR、IIR、LMS等滤波算法，FIR (Finite Impulse Response)滤波器的特点是它的冲击响应是有限的，它跟过去的信号无关，所以在使用时容易实现，速度快。

要理解FIR滤波器，需要知道信号的频域跟时域的关系，信号的频谱就是信号在频域上的表现形式，如果一个信号由2个正弦波叠加(图1)而成，我们在时域是看不出什么规律的，将信号进行傅里叶变换到频域(图2)，我们就可以很清楚的看到该信号是由2个正弦波叠加而成的。