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关键词： FIR数字滤波器   Matlab   Fdatool   比较教学法  

摘要： 数字滤波器设计是"数字信号处理"课程实验教学的重要内容,本文讨论了以Matlab仿真软件为设计FIR数字滤波器的三种手段:按照窗函数设计法的原理编程设计滤波器、采用Matlab信号处理工具箱提供的fir1函数设计滤波器和调用滤波器设计工具箱提供的图形用户界面设计滤波器。教学效果表明,采用比较教学法深化了学生对滤波器设计原理的理解,也强化了学生利用工具软件的实践能力。

关键词： 无功电流检测   IIR数字滤波器   频率特性   FPGA  

摘要： 在无功补偿技术中,对无功电流进行检测时,低通滤波器(LPF)的设计是关键问题之一。针对无功电流的检测方法,以瞬时无功理论为依托,对检测过程进行了推导。并通过Matlab编程设计了不同的IIR数字滤波器,对它们的设计思路、性能指标进行了对比研究,经过比较选出合适的LPF。选用以Quartus II 6.0为设计平台设计开发了基于现场可编程门阵列(FPGA)的数字低通滤波器,实验结果验证了设计方法的正确性和有效性。

关键词： 巴特沃斯低通滤波器   主导极点   稳定性   检波精度  

摘要： 空间机器人地面验证系统的实验环境非常复杂,系统中的拉压力传感器信号受到各种电磁干扰,滤波器的设计是其中一个主要难点。由于巴特沃斯低通滤波器具有最大平坦幅频响应的特性、良好的线性相位特性、结构简单、易于设计等优点,本实验系统采用其来处理拉压力传感器的信号。但是,巴特沃斯低通滤波器的检波精度、稳定性、响应时间三者之间相互制约。为了达到最佳的综合性能指标,本文将研究新的方案,重新设置巴特沃斯低通滤波器的主导极点。实验结果表明,本文设计的新滤波器满足实验系统要求。

关键词： EDA技术   数字滤波器   FPGA   VHDL语言  

摘要： VHDL语言是EDA设计中常用的一种IEEE标准语言,具有覆盖面广、描述能力强、可读性好、支持大规模设计及逻辑单元利用等优点,因此受到越来越多的电子工程师的青睐。数字信号处理在科学和工程技术许多领域中得到广泛的应用,本文采用一种基于FPGA的数字滤波器的设计方案,首先分析了数字滤波器的原理及设计方法,然后通过MAX+PLUSⅡ的设计平台,分别对各模块采用VHDL语言进行描述,并进行了仿真和综合。仿真结果表明,本文所设计的数字滤波器运算速度较快,系数改变灵活,有较高的参考价值。

关键词： 周期信号   傅里叶变换   傅里叶系数   对称性   级数  

摘要： 傅里叶变换的概念是针对非周期信号引入的,但周期信号也存在傅里叶变换。本文指出求解周期信号的傅里叶变换有三种方法,一是在一个周期内积分求傅里叶系数,二是利用对应的单脉冲信号频谱与傅里叶系数的关系求,三是利用傅里叶变换的时移性求。本文讨论了不同方法所求周期信号傅里叶变换结果之间的内在联系,进一步揭示出信号的时域与频域的对称特性。

关键词： 现场可编程门阵列   FIR数字滤波器   分布式算法   数字信号处理   并行乘法器  

摘要： 随着现代电子系统的发展,数字滤波器成为数字信号处理的重要组成部分,尤其是FIR数字滤波器,依靠其良好的线性特性而得到广泛应用。在工程应用中,大多要求信号处理具有高速性、实时性和灵活性,但很多软件和硬件实现方式难以同时达到这些要求。在过去很长一段时间内,DSP处理器几乎是数字信号处理系统核心器件的唯一选择。随着可编程逻辑器件的快速发展,现场可编程门阵列(FPGA)在成本、性能、体积等方面都显示出了优势,因此,越来越多的电子工程师为达到信号处理的高速性、实时性和灵活性,使用FPGA来实现FIR数字滤波器。\n 本文在系统研究FIR数字滤波器的基本理论的基础上,研究了FIR滤波器的常用三种实现结构,它们是乘累加结构、并行乘法器结构和基于分布式算法结构,最后基于速度优先的考虑,设计并实现了基于并行乘法器结构和查找表结构的FIR滤波器系统。本论文主要做了以下三方面的工作:\n 1.以FIR数字滤波器的基本理论为依据,对乘累加结构、并行乘法器直接型和并行乘法器转置型结构及基于分布式算法的FIR滤波器结构进行详细的讨论且比较它们的优缺点。\n 2.在设计中采用了自顶向下的层次化、模块化的设计思想,将整个滤波器划分为多个功能模块,利用硬件描述语言和原理图输入两种设计技术进行了各个功能模块的设计,最终完成了FIR数字滤波器的系统设计。\n 3.最后给出了一个16阶的FIR低通滤波器的设计实例,分别采用并行乘法器结构和分布式算法结构在QuartusⅡ开发平台上进行设计并仿真,然后对仿真结果与用MATLAB计算的理论值进行对比,验证所设计的FIR数字滤波器在误差允许的范围内功能正确。\n 仿真结果表明,本论文设计的滤波器可以满足高速性要求,同时只要将查找表进行相应的改动,就能分别实现低通、高通、带通FIR滤波器,体现了设计的灵活性。

关键词： Matlab   高速电主轴   转换函数法   IIR数字滤波器  

摘要： 滤波器在数字信号处理中具有重要的作用。传统的设计方法存在效率低、方法复杂等缺点,不能满足高效高精度的需要。利用Matlab软件强大的计算能力,可以快速设计出符合要求的滤波器并对性能参数进行方便的修改及仿真,相对传统方式具有较大的优势。针对转速为15 000 r/min的高速电主轴,利用Matlab软件中的的转换函数法对IIR滤波器进行了设计,分析表明该滤波器具有良好的性能,可广泛应用于转子振动信号预处理中。

关键词： 滤波器   归一化参数   器件参数   计算机仿真  

摘要： 基于滤波器设计在模拟电子技术实验教学中的基础性重要作用,阐述了滤波器参数归一化表的推导过程,以帮助学生更深层次的理解滤波器的原理与设计方法。通过比较RC双极点滤波器传输函数和归一化之后的传输函数,得到归一化的电阻电容值,进而通过求解归一化计算得出实际电路中的元器件的参数。采用同样的方法可以得出三阶滤波器的参数,将二阶滤波器和三阶滤波器级联就可以得到任意阶的滤波器。实际实验测试证明了此方法的有效性。介绍了计算机辅助设计的方法,帮助实验中的滤波器指标调试,也方便了学生的自主探索学习。针对实验教学学生实际调试中可能出现的问题提出了一些解决对策,给出多种解决问题的思路。

关键词： 微机电系统   开关电容滤波器   双二阶系统   AB   类运算放大器   谐波失真比  

摘要： 随着超大规模集成电路（VLSI）技术的发展,人们越来越关注电子系统中大元件的集成化,其中滤波器是非常重要的一个模块。在理论分析的基础上,论文结合了现在技术较成熟、功耗较低、集成度较高的CMOS工艺技术,利用常用的基本开关模块,用连续时间模型等效分析离散域的方法来分析和实现了开关电容滤波器。 本文首先回顾了集成电路以及MEMS的国内外研究现状和理论背景,介绍了本论文的主要工作以及本课题的意义、热点和难点。 在第二章对各种类型的滤波电路进行了介绍并进行了时域、频域方面的分析;对它们的优缺点以及应用的范围都进行了详细的阐述,为后面的电路设计打下了理论基础。 对于滤波器中最重要的运算放大器模块的设计,本文提出了一种高增益、高摆幅、低功耗的改进型AB类运算放大器的设计。在进行电路信号特性详细分析的基础上,给出了仿真分析结果。 采用美国JAZZ 0.6um Bi-CMOS工艺设计了一种应用于MEMS传感器的高线性度、低功耗全差分四阶贝塞尔开关电容滤波器。该滤波器的运算放大器为输出AB类运算放大器,通过AB类运算放大器以及开关电容共模反馈的设计,降低了功耗;在运算放大器中设计了线性跨导环,并通过对电路的拓扑结构进行优化,提高了滤波器的线性度。 仿真结果表明,在采样频率为1MHZ下,该滤波器的截止频率为10KHZ。在输入信号为1KHZ,摆幅为2V时,THD为-81.3dB,功耗为5.54mW,达到了高线性度,低功耗的设计要求。 最后,论文对本文所做的工作进行总结,提出了开关电容滤波器设计中存在的问题和需要进一步改进的地方和以及以后研究的方向。

关键词： VHDl   IIR数字滤波器   级联型  

摘要： 采用VHDL语言设计级联型IIR数字滤波器,采用层次化的设计思想,首先将IIR滤波器分为几个功能模,然后分别对各模块进行设计,最后完成整个滤波器的设计。并对设计结果进行仿真,仿真结果正确。