基于L_(2)灵敏度最小化的数字滤波器状态空间实现稀疏化方法

为解决传统数字滤波器在有限精度实现时因有限字长(Finite Word Length,FWL)效应导致滤波器性能下降的问题,提出一种L_(2)灵敏度最小化的数字滤波器状态空间实现稀疏化方法.推导前向差分算子数字滤波器结构传输函数及其等效状态空间实现,根据可控及可观格莱姆矩阵得到基于相似变换矩阵的L_(2)灵敏度表达式,并进行稀疏化校准,将L_(2)灵敏度最小化问题转换为凸函数求最值问题,求导得到L_(2)灵敏度最小化表达式,代回即得前向差分算子数字滤波器的稀疏化状态空间实现.仿真结果表明,所提方法设计的数字滤波器具有更好的抗FWL效应.

基于FPGA的数字带通滤波器设计与仿真

为快速准确地提取超声导波信号中的目标信息,采用流水线加法树阵列结构设计低阶滤波器,采用直接型低阶叠加实现20阶高精度带通滤波器。运用流水线技术与FPGA片上资源相结合实现对该结构数字算法优化,并将其应用在镍铬合金超声导波测温系统中。结果表明:所设计的滤波器对512点的混频超声导波信号滤波耗时约1047个时钟。该滤波器总体设计简单,可以达到实时滤波的功能。

一种面向Sigma Delta ADC的数字降采样滤波器的设计

近年来Sigma Delta模数转换器得益于其优异的性能,在各个领域都有广泛的应用。本文提出了一种面向Sigma Delta ADC的数字降采样滤波器,能满足多种工业、医疗测量场景应用。该应用场景下对数字滤波器提出了高精度、低功耗、线性相位的需求。本文设计的数字滤波器使用两级非递归定系数FIR滤波器对CIC滤波器进行补偿,形成平坦的通带与较窄的过渡带。同时,复用乘法器与加法器使得硬件资源消耗大大降低。所设计的数字抽取滤波器通带为0.92kHz,通带纹波为±0.02dB,阻带为1.5kHz。该设计基于TSMC 180nm CMOS工艺,工作在1.8V电源电压和128的过采样率。仿真结果显示,级联三阶一位量化的调制器后,能在1kHz带宽下实现95dB的SNDR,以及100dB的DR。

基于MATLAB的FIR数字滤波器设计

针对信号加噪声信号采集系统中的信号处理过程,设计并实现一款基于MATLAB的FIR数字低通滤波器。简单介绍窗函数法设计FIR数字滤波器理论,举实例介绍窗函数法设计FIR数字滤波器具体步骤,通过仿真验证设计正确性。形象展示FIR数字滤波器滤波过程。加深对FIR数字滤波器设计方法和滤波器网络结构认知理解。通过仿真验证完成对输入信号加噪声信号的滤波,证明设计的正确性。

一种通用数字fir滤波器设计方法

该文以现代工程应用场景为背景,从数字滤波器的数学原理和应用方法出发,对基于FIR滤波器的成形滤波器、多相滤波器以及CIC滤波器的应用进行了分析。结合Matlab和Vivado软件,提出了一套通用的数字滤波器设计方法。详述了Matlab中的滤波器参数配置和coe文件输出方法,并将所给滤波器系数文件导入Vivado软件进行仿真验证。结果显示设计的滤波器有效处理信号,验证了该方法的可靠性和适用性。

基于神经网络自适应滤波器的数字化电能计量故障检测方法

为了提高数字化电能计量表故障检测的准确性,研究一种基于神经网络自适应滤波器的数字化电能计量故障检测方法。利用电流传感器、电压传感器以及功率传感器采集三种数字化电能计量装置运行数据并实施去噪和归一化处理。提取数据的时域和频域两类四种特征参数,包括方根幅值、偏斜度、频谱幅值、均方根频率。以特征为输入,神经网络自适应滤波器训练后,实现数字化电能计量故障检测。结果表明:检测结果的Z值均在8以上,说明检测结果更接近所设置的真实故障类型,检测更为准确。

IIR数字滤波器在钢轨超声波探伤仪中的应用

铁路运输是我国最重要的交通运输方式之一,随着铁路事业的发展,铁路总里程14万公里以上。铁路线越长,意味着潜在的隐患越多,从而对铁路线路日常维护和保养提出了更高的要求。钢轨探伤技术的应用,能够及时了解铁路潜在的安全问题,避免行车事故的发生,对于铁路事业的发展具有重要的推动意义,超声无损探测技术由于其对缺陷的定位定量准确,检测灵敏度高等特点,在当前铁路探伤工作中得到了广泛的应用,铁路工务作业中周期性的在役钢轨探伤是保证铁路安全运营的重要环节。本文基于钢轨超声波探伤仪的使用功能需求和技术指标要求,设计IIR数字滤波器对信号进行处理,在此过程中探讨技术实现方法与应用效果。

浅析数字滤波器的特性与优缺点

本文对数字滤波器的主要特性进行了分析,介绍了数字滤波器的优点与缺点。

生物医学工程专业“数字信号处理”课程滤波器设计的教学方法思考(通信作者)

数字滤波器设计在数字信号处理课程中至关重要。本文探讨了针对生物医学工程专业本科生的数字滤波器设计教学方法,提出了教学实践中的问题和针对性的解决方案。这些策略不仅有助于学生更好地掌握知识和技能,还为未来生物医学工程专业的教学提供了指导。通过这样的教学经验沉淀,可以有效地培养更多优秀的生物医学工程人才,推动专业教育的发展和深化。

基于群延迟优化的IIR数字滤波器设计

针对IIR数字滤波器位于通带的频率相量延迟不同的时间量,提出了一种群延迟优化方法。对于级联型IIR滤波器系统,该方法在每一级滤波器后接入一个全通滤波器,对设计完成的全通滤波器进行零极点分析,通过分析零极点在z平面的位置,评估全通滤波器以及整个数字滤波器级联情况的稳定性。仿真实验采用8阶的巴特沃斯低通滤波器,在0~150 Hz的通带范围内,采样率48 kHz,群延迟优化采用一阶的全通滤波器,仿真结果显示该方法将群延迟的变化量在原有的系统上优化了49.58%。对比其他主流的方法,本文的方法具有计算量小和易于实现的优点。

无限脉冲响应切比雪夫数字带通滤波器的设计

为了更准确地设计滤波器,通过理论计算与MATLAB仿真结合的方法。无限长脉冲响应(IIR)数字带通滤波器设计,首先给定数字滤波器的性能指标,然后按照频带变换转换成相应的模拟滤波器的性能指标,进行模拟滤波器的响应设计,最后根据双线性变换原则将模拟滤波器变换成数字滤波器。仿真结果显示,切比雪夫滤波器在过渡带衰减较快,其经济性好,且与理想滤波器的频率响应曲线之间的误差最小,就其输出效果而言,切比雪夫滤波器的阶次较小。

基于一种新的三模集的低通FIR数字滤波器设计

本文对低通有限脉冲响应(FIR)数字滤波器的设计进行了研究;在对常用三模集和传统的具有脉冲响应系数的FIR数字滤波器分析的基础上,提出将一种新的三模集应用于低通FIR数字滤波器设计的新方法。该FIR滤波器由多个乘法-累加器单元构成,实现正向转换器、并行算术通道和逆向转换器的功能。正向转换器将一个二进制数编码成一个关于模集的余数表示的数,每个算术通道对模集的每个模进行模乘和累加,逆向转换器将一个余数表示的数解码为其等效的二进制数,算术通道以完全并行的架构工作,从而实现轻量化的计算和简单的结构;最后的仿真实验结果不仅验证了本文提出的设计方法的有效性,而且相比于传统的单向转换设计,本文提出的设计方法有更小的滤波器系数偏差和更好的频率响应等波纹特性。

多策略离散人工蜂群算法设计FIR低通数字滤波器

针对人工蜂群(Artificial Bee Colony,ABC)算法在解决复杂问题表现出来精度不高以及收敛速度较慢的不足,提出了一种融合折射学习和Lévy飞行的多策略离散人工蜂群算法(Discrete Artificial Bee Colony Fusing Refraction Learning and Lévy flight,DABC-RL),用于设计有限长脉冲响应(Finite Impulse Response,FIR)低通数字滤波器,以期进一步提高其滤波性能。在DABC-RL算法中,一方面,Lévy飞行策略用于增强ABC算法的局部搜索能力,折射学习用于增强ABC算法的全局搜索能力;另一方面,通过设计合适的离散编码方案对DABC-RL算法中的候选解进行离散化,使其适合于设计FIR低通数字滤波器。为了测试所提的DABC-RL算法设计的FIR低通数字滤波器的性能,选取由ABC算法、基于折射学习的refrPSO算法所设计的FIR低通数字滤波器作为对比算法。实验结果表明,相比其他算法,DABC-RL算法所设计的FIR低通数字滤波器的性能最好,且获得了最快的收敛精度和收敛速度。

傅里叶变换红外光谱自适应数字滤波算法研究

针对傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪在不同类型环境噪声下导致的仪器性能下降的问题,提出了一种根据不同环境噪声实时更新滤波参数的自适应滤波算法。对该算法的基本原理和实现过程进行了理论推导,分析了不同滤波参数设置下的滤波效果,进而利用设计的滤波算法对实测光谱数据进行了滤波处理,对比分析了不同滤波方法下的光谱信噪比(SNR)。研究结果表明:基于巴特沃斯滤波的自适应FTIR光谱滤波方法在2100~2200 cm^(-1)和2500~2600 cm^(-1)波段的SNR较传统硬件滤波分别提高了1.29倍和1.13倍,表明该算法可以有效提升FTIR光谱信噪比,改善FTIR仪器的性能指标。

基于Simulink的匹配滤波器设计与实验

针对匹配滤波器教学内容中缺乏相关课程实验与实现的教学环节,基于Simulink仿真平台搭建了二进制确知数字信号的匹配滤波型最佳接收机架构,并采用了四种传输函数进行对比验证。这一实验教学活动的引入有助于增强教学内容的趣味性,激发学生的学习热情,使原本抽象且枯燥的知识点变得具体、生动形象,提升了学生对匹配滤波器原理的理解与应用能力。

基于FPGA的多功能FIR数字滤波器设计

现代测控通信系统为航天器传输的测控信号模式多样、特性复杂。针对传统数字滤波器无法满足滤波特性多变的问题,设计一种基于FPGA的多功能FIR数字滤波器。根据任务需求选择满足性能指标的窗函数、频率响应特性、滤波带宽等控制命令,调用ROM表中对应的滤波参数,满足多功能滤波需求,采用对称型滤波结构节省FPGA硬件资源,利用乒乓缓存的操作满足信号滤波实时性,通过Verilog HDL语言实现多功能FIR数字滤波器。ModelSim设计仿真和实际FPGA工程试验结果表明,多功能FIR数字滤波器参数可选多变,能适应不同滤波需求信号的多种场景,灵活性强、实时性好、稳定性好、实用性高。

一种FPGA中高效实现的数字信道化滤波器组结构

针对数字信道化滤波器组在电子侦察中的应用,提出了一种可在可编程逻辑器件(FPGA)中高效实现的数字信道化滤波器组结构,该结构各处理环节的数据吞吐率与FPGA处理速度一致,有利于充分利用FPGA的运算能力。在电子侦察的典型应用中,FPGA处理速度往往是滤波器组输出数据率的10多倍,相比于传统结构的直接实现,该结构对FPGA处理资源的需求降低一个数量级。

主动降噪耳机数字滤波器设计研究

介绍了数字式主动降噪耳机的工作原理、总体实现方案以及其中的数字滤波器架构,重点研究了用于主动降噪系统的数字滤波器设计原理和数字滤波器单元的类型、性质及设计方法,分析了采用数字降噪方案的头戴式耳机的实测降噪性能结果。

基于MATLAB的数字滤波器设计与仿真

数字滤波器是线性时不变数字信号处理系统中重要的一类,其设计目的是修改输入信号的频率特性以满足特定的设计要求,这已成为信号分析研究的一个重点。因此,文章在总结分析数字信号处理研究的基础上,对FIR滤波器与IIR滤波器进行了比较分析,利用MATLAB信号处理工具箱(FDATool)设计了包含6个简单FIR数字滤波器的音频均衡器,并利用Simulink进行了仿真实验分析。通过对某段声音信号进行滤波,实现改变输出电压信号的变换来达到控制噪声的效果。使用MATLAB的工具箱可以快速设计数字滤波器,动态调整设计参数,实现设计目标。

用于数字微波功率放大器的先进集总元件滤波器

介绍了2种用于8.4 GHz频带数字微波功率放大器的紧凑型集总元件带通重构滤波器。这些滤波器基于三分和四分拓扑,包括交叉耦合控制,可产生最大选择性的传输零点,并可根据实际元件值进行设计。与传统滤波器设计不同的是,优化了输入阻抗特性,以实现正确的放大器操作。这2个滤波器分别实现了约0.8 dB的插入损耗以及2400 MHz(三分)和2900 MHz(四分)的等波纹带宽。结果表明,与传统功率放大器中使用的简单滤波器相比,新提出的滤波器可以在放大器线性度和效率方面获得可观的改善。