1 簡介
對于FIR濾波器的理論部分,在本系列部落格中不做論述,或許在後續更新的文章中會對其理論進行讨論。
本文為該系列部落格的第一篇文章,将以最簡單直覺的方式讓初學者體會到FIR濾波器的作用,采用最傻瓜的方式講解FIR濾波器的設計與應用。
同時本系列部落格将講解多種FIR濾波器的設計方式,本篇文章就先講解其中一種。 本系列部落格涉及的工具将包括ISE,matlab、system genarator、moslesim、VIVADO等。
2 信号的混疊
濾波器顧名思義就是将不需要的信号濾除掉,留下需要的信号。 在做這個直覺的實驗之前,講解一下信号的實驗的思路和方案,如下圖:
産生有用信号和無用信号進行混頻 -> 信号通過濾波器 ->濾除無用信号 ,這就是本次實驗的方案與思路。
2.1 0.5Mhz有用信号源
首先,使用ISE和Modlesim搭建一個産生0.5Mhz正弦波的信号源,信号源由XILINX DDS IP核制作的,并仿真如圖:
0.5Mhz信号源工程圖
0.5Mhz信号源仿真圖
2.2 2Mhz無用信号源
與0.5Mhz信号源是相同的,隻是頻率不同罷了,這裡給出工程圖和仿真圖:
2Mhz信号源工程圖
2Mhz信号源工程圖
2.3 信号混疊
使用數字合成技術将0.5Mhz與1Mhz的信号進行混頻,得到一個混頻信号,這裡給出工程圖和仿真圖:
混頻信号源工程圖
混頻信号源仿真圖
這樣就把兩個頻率的信号混疊在一起了,這樣就模拟了一個實際使用過程中含有幹擾的信号,接下來目标就是設計濾波器把無用信号率除掉,留下有用信号。
2 濾波器設計
2.1 使用FDATOOL設計濾波器
使用MATLAB中攜帶的FDATOOL工具設計濾波器,并将參數導入XILINX FIR 濾波器IP核是一種比較常用的方式,如下圖給出FDATOOL設計截圖:
FDATOOL參數設計圖
導出XILINX FIR IP核需要的參數
這樣就完成了FIR濾波器的設計,在設計界面上可以看出FIR濾波器的幅頻特性。
2.2 FIR濾波器的驗證
2.1節中已完成了濾波器的設計與參數導出,本節就搭建工程驗證濾波器設計的正确性,這裡給出工程圖和仿真圖:
FIR濾波器驗證工程截圖
工程中包含了2節中的混頻信号源、FIR濾波器,其中FIR濾波器中導入了2.1節中設計的濾波器參數。
FIR濾波器驗證工程仿真截圖
仿真圖中将所有信号進行了排列對比,仿真圖從上至下排列依次是 0.5Mhz信号、2Mhz信号、混頻信号、FIR濾波器輸出信号,可以看出混頻信号經過FIR濾波器以後其中2Mhz的頻率成分被濾除掉了,隻剩下0.5Mh的頻率成分,證明濾波器的設計是成功的。
本篇部落格講解了一種最為直覺簡單的方式來了解和使用FIR濾波器,在一些簡單的應用中是可以采用的,但是這種方式存在很多缺點,比如仿真時也是隻能從modlesim中信号的時域去進行分析,其實這是遠遠不夠的,接下來的文章将更加結合matlab的應用來完成FIR濾波器的設計。
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使用system generator建立FIR濾波器
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