基于Xilinx FPGA SRL16E实现最优Half-band插值滤波器

Half-band插值、抽取滤波器是一种特殊的低通FIR数字滤波器,它在无线数字中频链路中应用十分广泛。根据Xilinx FPGA SRL16E的FIR Filter运用方法,并结合half-band插值滤波器系数0项特点优化结构,设计并实现了一种最优化的half-band插值滤波器,大幅节省FPGA乘法器资源,并用Questasim仿真软件对实现代码进行仿真,并给出实际仿真结果。

基于优化暂态零序方向与改进首半波的综合决策选线方法

针对现有小电流接地选线判据适应性较差、选线精度较低的问题,提出了基于优化暂态零序方向与改进首半波的综合决策选线方法,通过带通数字滤波器的设计及暂态首半波特性分析,综合利用首半波短窗、首半波长窗以及带通滤波数据窗内极性满足特性的采样点统计,确定各自相关系数,形成综合选线判据。基于该综合决策选线方法开发了对应的选线保护装置,并进行了RTDS动模测试及真型试验。结果表明,该选线方法能适应各种系统运行方式及故障条件,验证了其有效性和可靠性。

114.3~123 GHz六阶带通滤波器设计

基于经典的半波长滤波器理论,设计了一种用于太赫兹通信系统的半波长磁耦合矩形波导带通滤波器。仿真结果表明,该滤波器中心频率为118 GHz,通带为114.3~123 GHz,相对带宽为7.4%;在131.8 GHz处的抑制度大于30 dB,通带插入损耗小于0.8 dB,通带回波损耗大于20 dB。经过实物测试,测试结果与仿真结果基本一致。这种滤波器的结构简单,制作难度低。

基于Python的级联半带滤波器RTL自动生成方法

针对数字上下变频的滤波需求和自动化的发展趋势,提出了一种级联半带滤波器寄存器传输级(RTL)自动生成方法。该方法首先读取设计需求参数,创建Python字典对象,将设计参数存储于此字典对象中;然后读取字典对象中的设计参数,基于Python分析并生成并行流水线结构的级联半带滤波器RTL代码。试验结果表明,提出的方法能够自动生成任意N级的级联半带插值滤波器或者任意N级的级联半带抽取滤波器,生成的滤波器能够实现2N倍的插值或者抽取,提升了设计效率,缩短了开发周期。

基于高效抽取滤波器的数字下变频设计

对数字下变频各个模块的构成及原理进行了研究,提出了一种基于高效抽取滤波器的实现方案,用查表法产生数字混频所需的高采样率的数字本振信号,用梳状滤波器和半带滤波器级联实现数字下变频的抽取和滤波.方案中多处使用了查表法,它相对于传统方法有节省资源,速度快,易于实现的优点.设计中调用了ALTREA参数化模块库中的资源,充分利用了芯片的硬件资源,从而提高了运算速度.还给出了半带滤波器的一个设计实例.该方案已通过FPGA验证.

基于窗函数和特征滤波器的半带滤波器设计

研究半带滤波器设计优化问题。半带滤波器是一种特殊的低通FIR数字滤波器,通带和阻带关于二分之一Nyquist频率对称,因而有近一半的滤波器系数为0,用来实现数字滤波可以大幅度地减少运算量,有利于滤波器的实时实现。为实现上述优化,采用两种方法来设计半带FIR滤波器,一种是传统的窗函数法,一种是特征滤波器法。基于半带FIR滤波器的频率特性,用窗函数法和特征滤波器法的半带FIR滤波器仿真结果表明,提出的方法为半带滤波器优化设计提供了参考。

宽带通信系统数字插值滤波器组设计

针对宽带无线通信要求,提出了一种基于半带滤波器和CIC滤波器级联的上采样滤波器组实现方案。在半带滤波器浮点到定点量化过程中,提出了一种系数量化优化算法。通过仿真,验证了在相同的量化位数下,相对于传统的系数量化方法,增加了整个滤波器组的阻带衰减。

基于多级半带滤波器的超声相控阵聚焦延时

建立了基于多级半带滤波器的超声相控阵聚焦延时系统,以提高仪器延时精度。研究了聚焦延时原理与延时算法的实现。首先,采用内插滤波的方法,设计了半带滤波器作为内插滤波器;然后,对8倍内插结构进行了改进,通过多级半带内插滤波器合成技术,将合成后的滤波器分解为8个子滤波器进行同时滤波,使得内插与多相分解可同时进行。最后,通过对延时算法的仿真分析与现场可编程门阵列(FPGA)的实现,验证了此算法的可行性。实验结果表明:该系统在100MHz采样率的条件下可实现1.25ns延时精度,与同性能普通有限长单位冲激响应(FIR)内插滤波器相比,运算量最大可减少21.4%。此方案在运算量、计算速度、分辨率、性价比方面均具有较大优势,非常适合于实时性强、精度高的聚焦延时算法的实现。

全相位半带滤波器及其应用

提出一种具有频率采样特性的半带滤波器———全相位半带滤波器(APHF),这种半带滤波器,通带和阻带波纹小,过渡带陡峭,频率响应没有过冲,可以直接进行谱分解用于设计二通道完全重建正交镜像滤波器(QMF)组.针对这种半带滤波器提出了高精度谱分解方法.与传统半带滤波器谱分解设计二通道完全重建QMF组相比,QMF组的重建精度由10-3 dB提高到10-6 dB,是半带滤波器和准确重建二通道QMF组的一种设计方法.

两通道完全重构全相位FIR滤波器组的设计

提出了两通道完全重构全相位FIR滤波器组的设计算法,理论证明了无窗和双窗情况下全相位滤波的3个重要性质.并针对不同的滤波器长度N和频率向量的设置(传统对称或偶对称),设计出了4种全相位半带滤波器.再对半带滤波器进行谱分解,构造出了各分析和综合滤波器.理论和仿真实验表明,全相位PR滤波器组具有较高的重构精度,滤波器长度N为8时的重构误差比CDF9/7双正交小波滤波器组低3个数量级.

格结构在晶体梳状滤波器设计中的应用

利用数字信号处理中的格滤波器理论,研究了晶体梳状滤波器的设计方法.当传输函数满足对称和功率互补时,分析指出滤波器的阶数是奇数,N阶滤波器只需要( N+1)/2个波片,且所用波片的厚度比为1∶2∶2…2或2∶2…2∶1;提出了对半带滤波器传输函数作谱分解得到光梳状滤波器传输函数的方法.在此基础上总结出根据应用要求设计晶体梳状滤波器传输函数和结构参量的方法,通过设计一个7阶滤波器,表明提出的方法设计过程简单,且设计结果符合梳状滤波特征.

MLS接收机数字滤波器设计研究

接收机内部滤波器的性能直接影响接收机对信号的解调计算精度,传统的接收机采用模拟式滤波器结构,结构繁琐且信号预处理精度不高。基于软件无线电,运用中频数字化技术,提出了一种微波着陆系统(MLS)接收机数字滤波器设计方案,并对方案进行了仿真和实际的测试,验证了方案的可行性。

全相位2种半带滤波器及在滤波器组中的应用

提出了基于频率采样法的2种全相位数字滤波器实现结构及其设计方法,完善了全相位数字滤波器的理论,并证明这2种滤波器幅频响应在0～1之间,无负值,严格零相位.根据滤波器长度和滤波响应向量的不同,设计了2种无过渡点的全相位半带滤波器,谱分解时无需加抬高因子,精度高,可设计功率互补特性良好的二通道完全重构QMF组.实验证明,由此得到的二通道完全重建QMF组的功率互补对数幅频特性可达10^(-8)dB,而传统方法仅能达到10^(-3)dB,具有很高的重建精度.

全相位双正交五株形滤波器组的设计与应用

提出了一种设计全相位双正交五株形滤波器组的一般方法.在保证线性相位和完全重建前提下,基于一维IDCT域全相位半带数字滤波器,利用新的全相位钻石形变换核函数和改进的准正交镜像滤波器(QMF)模型,设计了一类新的两通道五株形滤波器组(QFB),称为全相位双正交五株形滤波器组(apbQFB).然后利用apbQFB生成一种新的全相位Contourlet(apContourlet)变换,并详细研究了其在非线性估计和图像降噪方面的应用.数值实验结果表明,apContourlet的非线性估计和图像降噪性能均优于原Contourlet,可见apbQFB方法具有一定的通用性和优越性.

通信系统中数字上变频技术的研究与设计

为了将通信系统中数字基带信号调制到中频信号上,采用数字上变频技术,通过对数字I、Q两路基带信号进行FIR成形滤波、半带插值滤波、数字混频处理得到正交调制后的中频信号,最后经MATLAB仿真分析得到相应的时域和频域图,来验证电路设计的有效性。

多级抽取滤波器的VLSI实现

采用基于 ROM的可编程方案 ,实现了 ∑ΔADC中多级抽取滤波器 .梳状滤波器用作多级抽取的首级 ,使用全加器和全减器实现 .剩余 4倍抽取采用两级半带滤波器和升幅 FIR实现 .这些滤波运算采用一个 ALU分时进行 ,运算控制字存于 ROM中 ,仅需对 ROM编程即可实现不同的滤波器 .控制字同时实现了对 RAM的分级分块存取、规范符号编码 ( CSD)

FIR半带滤波器的简化结构及其仿真研究

为简化结构并提高算法效率,研究FIR半带滤波器的等效结构。论述FIR半带滤波器的时域和频域特性,运用插值和抽取级联的等效性推导出FIR半带滤波器的简化结构,并以一个10阶半带滤波器为例进行仿真研究。仿真结果表明:FIR半带滤波器的简化结构能有效减少延时单元总数和单位时间内乘法运算的总次数,起到提高算法效率和降低硬件资源占用率的作用。

中频采样全数字接收机的设计与实现

根据侦察接收机的需要,基于软件无线电理论提出了一种中频采样全数字接收机的设计方案,对其中的带通采样单元、数字下变频单元和解调单元进行了分析。数字下变频采用高效滤波抽取方案,对CIC、HB和FIR滤波器的设计进行了详细介绍。最后在基于FPGA的CPCI接口信号处理平台上进行了实现,完成了多种信号的解调处理,系统具有高度的灵活性和可扩展空间。

半带脉冲成形滤波器设计及性能分析

为了减少调制带宽、抑制带外杂散,通信系统中通常在发射端设置脉冲成形滤波器,而为了获得最大信噪比,在接收端通常使用匹配滤波器。以半带滤波器为基础,利用多级级联方法,设计了一种新型的脉冲成形滤波器,通过最小、最大相位分解方法,使得滤波器便于在实际通信系统中的使用。仿真结果表明,设计的成形滤波器与升余弦滚降滤波器相比,通带起伏小,硬件资源耗费少,在低信噪比时对不同调制方式均有额外的功率增益。

Lagrange半带滤波器在数字抽取滤波器中的应用

高阶CIC滤波器的补偿滤波器通带内波纹较大,且幅值增长很快,会引起补偿后的CIC滤波器通带不平坦和阻带放大,影响了它的性能的提高。实际中往往只采用低阶的CIC滤波器,并且放在整个数字抽取滤波器的前端。反之, Lagrange半带滤波器的通带较平坦,而且在混叠带内衰减很大。由于通带较平坦,因此可以不用对其进行补偿,从而高阶的Lagrange半带滤波器可以被使用,这样它在混叠带内的衰减比补偿后的CIC滤波器要大的多。Lagrange半带滤波器的抽头都是以2为底的分数,硬件实现较简单。实验说明使用4阶的CIC加8阶Lagrange半带加FIR滤波器的方式,滤波后的噪声功率比传统的4阶的CIC加FIR滤波器的方式要小,并且其功耗也较小。