【FPGA】fir滤波器

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【FPGA】fir滤波器

2024-07-13 19:42:22| 来源: 网络整理| 查看: 265

文章目录 1. 半带滤波器的定义2 半带滤波器的用法示例

1. 半带滤波器的定义

    半带滤波器是一种特殊的FIR滤波器,其阶数只能为偶数,长度为奇数(N阶滤波器,N+1个抽头)。滤波器系数除了中间值为0.5外,其余偶数序号的系数都为0(因此也大大节省了滤波时的乘法和加法运算),半带滤波器是一种特殊的低通FIR数字滤波器。这种滤波器由于通带和阻带相对于二分之一Nyquist频率对称,因而有近一半的滤波器系数精确为零。     半带 FIR滤波器的一般频率响应: 在这里插入图片描述 幅度频率响应关于π/ 2(fs/4)对称 ,采样率归一化为 2π radians/sec,通带与阻带频率的关系为: 在这里插入图片描述 通带与阻带波纹相等,这些特征反映在滤波器的冲激响应中;例如,对于奇数个抽头系数的滤波器来说,大约有一半的系数为零且交错在非零系数之间。下图3-20,是具有11个抽头的半带滤波器:

在这里插入图片描述 实现半带滤波器时,利用这种特性得到有效的实现结构如下图所示: 在这里插入图片描述 特别注意: 数字滤波器都是2π归一化的,2π对应fs采样率。这一点和FFT结果是一样。采样时间离散序列,频谱以2π为周期,(也是以Fs为周期)

2 半带滤波器的用法示例

要求: 信号频率为25hz和50hz,采样率为120hz,设计半带滤波器滤除其中50hz的频率成分 滤波器的设计过程: 在这里插入图片描述

%信号频率为25hz和50hz,采样率为120hz,设计半带滤波器滤除其中50hz的频率成分 clear all; clc; fs=120; f0=25; f1=50; N=256; n=0:(N-1); % signal = sin(2*pi*f0/fs*n); signal = sin(2*pi*f0/fs*n)+sin(2*pi*f1/fs*n); coff = [0,0.0671297764639564,0,-0.0953987484367994,0,0.314556319097219,0.500000000000000,0.314556319097219,0,-0.0953987484367994,0,0.0671297764639564,0]; signal_f = filter(coff,1,signal); fft_plot(signal,fs,'滤波前的信号'); fft_plot(signal_f,fs,'滤波后的信号'); function fft_plot(y,fs,s_name) L_i = length(y)*100; s_i_fft = fft(y,L_i); s_i_fftshfit = fftshift(s_i_fft); P = abs(s_i_fftshfit)/length(y)*2; %对于非直流分量或者0来说是除以N乘以2,对于直流分量来说是直接除以N % fshift = (-L_i/2:L_i/2-1)*(fs/L_i); fshift = linspace(-fs/2,fs/2,L_i); figure; plot(fshift,P); title([s_name,'的双边谱 ']); xlabel('f (Hz)'); ylabel('|P(f)|'); end

结果如下图所示: 在这里插入图片描述

参考资料: 【1】FPGA信号处理系列文章——FIR半带抽取滤波器 【2】MATLAB生成FPGA COE文件之XILINX FPGA滤波器系数 【3】fdatool工具箱设计FIR数字滤波器



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