線性濾波器

1、線性濾波的特性及濾波器設計與實現(xiàn)線性濾波的特性及濾波器設計與實現(xiàn)線性濾波的特性及濾波器設計與實現(xiàn)摘要數(shù)字濾波器是語音與圖像處理、模式識別、雷達信號處理、頻譜分析等應用中的一種基本的處理部件，它能滿足濾波器對幅度和相位特性的嚴格要求，避免模擬濾波器所無法克服的電壓漂移、溫度漂移和噪聲等問題。有限沖激響應(線性)濾波器能在設計任意幅頻特性的同時保證嚴格的線性相位特性?，F(xiàn)場可編程門陣列FPGA器件的出現(xiàn)是超大規(guī)模集成電路技術和計算機輔助設計技

2、術發(fā)展的結果。FPGA器件集成度高、體積小，具有通過用戶編程實現(xiàn)專門應用功能。它允許電路設計者利用基于計算機的開發(fā)平臺，經(jīng)過設計輸入、仿真、測試和校驗，直到達到預期的結果。隨著科技的發(fā)展，電子電路的設計正逐漸擺脫傳統(tǒng)的設計模式，而采用FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）來設計電子電路正成為設計的趨勢。這是因為采用FPGA設計電子電路不僅開發(fā)時間短，資金投入相對少，且可將電路板級產(chǎn)品集成為芯片級產(chǎn)品。在數(shù)字信號處理中，濾波占有重要的地位。數(shù)字濾波

3、在語音和圖像處理、HDTV（高清晰電視）、模式識別、頻譜分析等應用中經(jīng)常用到。與模擬濾波相比，數(shù)字濾波具有很突出的優(yōu)點。例如它可以滿足濾波器對幅度和相位特性的嚴格要求，可以避免模擬濾波所無法克服的電壓漂移、溫度漂移和噪聲等問題。有限長沖激響應（線性）濾波器，由于線性系統(tǒng)只有零點、系統(tǒng)穩(wěn)定，便于實現(xiàn)FFT算法、運算速度快、線性相位的特性和設計更為靈活等突出優(yōu)點而在工程實際中獲得廣泛應用。本文將研究基于設計線性數(shù)字濾波器。對幾種改進算法分別

4、進行必要的運算量與性能分析，并進行對比。最后，對文中所述插值算法做了總結。為了對算法的實現(xiàn)以及性能做一個分析，文中引入了MATLAB軟件。關鍵詞：FPGA；線性濾波器；窗函數(shù)；MATLAB概述頻率成份的相對比例或者濾除某些頻率成份的器件。因此，數(shù)字濾波器的概念和模擬濾波器相同，只是信號的形式和實現(xiàn)濾波方法不同。正因為該點的不同，數(shù)字濾波器具有比模擬濾波器精度高、穩(wěn)定、體積小、重量輕、靈活、不要求阻抗匹配以及實現(xiàn)模擬濾波器無法實現(xiàn)的特殊濾

5、波功能等優(yōu)點。如果要處理的是模擬信號，可通過ADC和DAC，在信號形式上進行匹配轉(zhuǎn)換，同樣可以使用數(shù)字濾波器對模擬信號進行濾波。數(shù)字濾波器是一個離散時間系統(tǒng)（按預定的算法，將輸入離散時間信號轉(zhuǎn)換為所要求的輸出離散時間信號的特定功能裝置）。應用數(shù)字濾波器處理模擬信號時，首先須對輸入模擬信號進行限帶、抽樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換。數(shù)字濾波器輸入信號的抽樣率應大于被處理信號帶寬的兩倍，其頻率響應具有以抽樣頻率為間隔的周期重復特性，且以折疊頻率即1／2抽樣頻

6、率點呈鏡像對稱。為得到模擬信號，數(shù)字濾波器處理的輸出數(shù)字信號須經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換、平滑。數(shù)字濾波器具有高精度、高可靠性、可程控改變特性或復用、便于集成等優(yōu)點。數(shù)字濾波器在語言信號處理、圖像信號處理、醫(yī)學生物信號處理以及其他應用領域都得到了廣泛應用。數(shù)字濾波器有低通、高通、帶通、帶阻和全通等類型。它可以是時不變的或時變的、因果的或非因果的、線性的或非線性的。應用最廣的是線性、時不變數(shù)字濾波器一般數(shù)字濾波器從功能上分類，和模擬濾波器一樣，可以分為低