多级CIC滤波器的FPGA实现

CIC滤波器是一种高效的滤波器,广泛应用于软件无线电的数字上下变频端。介绍了CIC抽取滤波器基本原理及其滤波器的Hogenauer结构。用Verilog HDL语言编写程序,实现该滤波器,通过MATLAB和Modelsim联合仿真,综合验证了设计的正确性和可行性。

基于FPGA的多级CIC滤波器的设计与实现

积分梳状(CIC)滤波器是一种高效的滤波器,广泛应用于无线通信技术的数字下变频和上变频端.但传统结构的级联CIC滤波器每个寄存器的位宽是固定的,在处理低频信号会造成高频的运算带宽过大,浪费计算机硬件资源的不足.利用Hogenauer"剪除"理论对每一级的输出位宽进行截短,提高CIC滤波器的性能,通过级联多个单级CIC滤波器优化其结构,构建了多级CIC滤波器;同时利用FPGA技术的重构性强、扩展性好、硬件资源占有少、成本低、可靠性高的特点,采用Verilog HDL语言设计实现了各个模块,最终基于FPGA设计完成的多级CIC滤波器模型,不仅节约了硬件资源,还使CIC滤波器每个寄存器的位宽可变.通过Modelsim对模型进行仿真并下载到以Altera DE2的EP2C35F672C6为目标芯片验证,达到了设计要求.

改进的抽取滤波器设计

在Sigma-Delta ADC芯片中,数字抽取滤波器电路占据了大部分面积。所设计的改进型Hogenauer CIC滤波器,将梳状部分进行优化,采用控制单元、加法器和寄存器代替传统Hogenauer CIC滤波器中的差分器,从而减小数字电路的面积。一个采用这种结构的4阶32倍降采样数字滤波器在Stratix Ⅱ系列2S30 FPGA芯片中实现。经过测试,耗费的硬件资源比传统Hogenauer结构滤波器减少11%。

改进型CIC抽取滤波器的FPGA实现

为了解决以往设计的CIC抽取滤波器存在的数据速率高以及功耗高的问题,研究了改进型CIC抽取滤波器的FPGA实现过程,优化CIC抽取滤波器硬件实现结构,采用FPGA实现抽取滤波器的设计。分析CIC抽取滤波器的硬件实现结构和位宽,通过Hogenauer抽取滤波器结构,得到6级16抽取的CIC硬件实现结构,将该结构变换成4个CIC抽取滤波器的级联式FPGA实现,逐级降低数据速率,提升数据位宽。以FPGA实现CIC抽取滤波器过程中,分析了其运算时寄存器所需的最高位宽,避免产生数据溢出问题。实验结果表明,所设计的改进型CIC抽取滤波器是有效的,可降低数据速率和系统功耗。