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关键词： 电流控制传送器   电流模式   有源滤波器   无源RLC梯形网络   信号流图  

摘要： 本文主要研究了基于第二代电流控制传送器(the-second generation current controlled conveyor，简称CCCII)模拟电路的原理和设计方法，尤其是高阶模拟有源滤波器的设计方法，并进行了大量的实例仿真。论文绪言综述了IC产业的概况和电流模式电路在模拟集成电路中的应用，特别阐述了电流传送器在模拟集成电路中的发展前景；接着讨论了滤波器的基本概念和发展历史，以及二阶滤波器传输函数特征；然后研究电流传送器家族成员的外部特性及第二代电流控制传送器CCCII的BJT实现电路；接下来研究了基于CCCII的电路，如：有源网络受控源、运算电路模拟、无源元件模拟、乘除法器、振荡器和滤波器，并对部分电路进行了PSPICE仿真；最后在上述基础上研究高阶模拟有源滤波器的设计方法，如：基于无源RLC网络的高阶滤波器、基于MOCCCII的多输入单输出n阶电流模式滤波器、基于信号流图的n阶电流模式滤波器的设计方法。其中着重讨论了基于无源RLC网络内部运算关系的间接法来设计高阶模拟有源滤波器，其中又分为：基于低通高通无源RLC网络的有源滤波器和基于带通带阻无源RLC网络的有源滤波器的设计。同时对基于CCCII的实例电路进行了PSPICE仿真，仿真结果与理论结果相符合，表明设计是正确的。

关键词： FIR数字滤波器   FPGA   Verilog语言   分布式算法   加法树结构   RAG-n算法  

摘要： 在现代电子系统中，FIR数字滤波器以其良好的线性特性被广泛使用，属于数字信号处理的基本模块之一。在工程实践中，往往要求对信号处理要有实时性和灵活性，而已有的一些软件和硬件实现方式则难以同时达到这两方面的要求。随着可编程逻辑器件和EDA技术的发展，使用FPGA来实现FIR滤波器，既具有实时性，又兼顾了一定的灵活性，越来越多的电子工程师采用FPGA器件来实现FIR滤波器。 本文对基于FPGA的FIR数字滤波器实现进行了研究。本论文所做的主要工作如下: 1、以FIR数字滤波器的基本理论为依据，针对滤波器设计过程中对系数量化引入量化误差的问题，对滤波器系数进行变长优化，减少了量化误差对滤波器幅频特性的影响。 2、分别使用加法树结构、分布式算法为滤波器的硬件实现算法，并对两种算法的优化进行了详细的讨论。对分布式算法中查找表规模过大的缺点，采用拆分查找表和OBC编码方式使得硬件规模极大的减小。对于加法树算法，采用RAG-n算法以优化加法树逻辑深度为目的的算法以达到高速，同时采用ReMB结构优化面积。 3、运用两种算法给出了实现一个16阶的FIR低通滤波器的设计实例。在Xilinx ISE的环境下，采用了层次化、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Verilog语言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。综合到Virtex-II系列FPGA中，并用Modelsim软件进行了仿真，证明所设计的FIR数字滤波器功能正确。由此从了两种算法的仿真结果对两种算法进行分析和总结。

关键词： 凯塞窗   FIR MATLAB   数字带通滤波器  

摘要： 提出了利用凯塞窗设计的FIR数字带通滤波器,利用凯塞窗自由选择主瓣宽度和旁瓣衰减的办法,通过MATLAB进行滤波器的仿真。实验结果表明,利用凯塞窗函数设立的滤波器,是使主瓣具有最大能量意义下的最佳窗函数。

关键词： FIR数字滤波器   分解算法   系数转换   高速   低功耗   乘法算法  

摘要： FIR数字滤波器以其良好的线性相位特性被广泛使用于现代电子系统中。随着现代电子技术的飞速发展,人们在工程实践中对FIR数字滤波器速度、功耗等性能的要求日益提高。因此,高速、低功耗FIR数字滤波器的设计成为目前该领域研究的一个热点。众所周知,FIR数字滤波器的处理主频主要由其基本处理单元乘法器的运算周期来决定,因此可以通过改进算法来提高乘法器的运算速度,从而达到缩短乘法器运算周期、提高处理器主频的目的。另外,算法同时也决定了结构,结构又会影响系统延迟,因此改进算法还需考虑系统的延迟效应。基于上述考虑,本文主要开展了关于乘法器算法优化及含有乘法器的FIR数字滤波器结构优化的研究,具体包括以下几方面的工作: (1)本文提出一种有符号定点乘数的分解算法。通过对乘数采用这种分解方案,发现乘数中非零数位大大减少,由此减少了乘法过程中的部分积项。同时,数值实验结果表明:这种方法相对经典的CSD算法的表现形式多样,应用灵活。 (2)利用贪婪算法在全值区间内求解最优共享系数和加权值,结合传统的系数转换机制,我们发展了一种新的系数转换方法。通过与CSD算法和传统的其它系数转换算法的比较分析,这种系数转换方法能够更有效地提高滤波器的处理速度。 (3)在滤波器的结构设计中,将上述两种算法应用到其中进行系数简化处理,以进一步提高乘法器的运算速度,改善滤波器的功能。

关键词： 数字信号处理器   数字滤波器   FIR   MATLAB  

摘要： 数字滤波技术是数字信号处理的核心技术，而FIR数字滤波器因其具有严格的线性相位、总是稳定等特点而广泛应用于数字信号处理的各个领域，是一个重要的研究课题。DSP芯片是一种特别适合数字信号处理运算的微处理器，主要用来实时、快速地实现各种数字信号处理算法。用DSP芯片实现FIR数字滤波器，不仅具有稳定性好、精确度高、不受环境影响等优点，而且因DSP芯片的可编程性，可方便地修改滤波器参数，从而改变滤波器的特性，设计十分灵活。 本文主要研究了数字滤波器的基本理论，并对有限冲击响应数字滤波器FIR的设计和实现进行了分析和研究，尤其是在MATLAB环境下FIR数字滤波器的设计，主要是窗函数法及利用MATLAB的滤波器设计工具的设计方法，并用MATLAB语言编写了可以选择滤波器四种类型及七种窗函数的仿真程序，进行了具体的仿真分析。研究了TI公司的16位定点DSP芯片TMS320C5402的硬件和软件结构特性，编写了DSP的FIR滤波算法，在实验箱上进行了调试仿真；探讨了利用DSP快速设计FIR数字滤波器的方法，主要是在MATLAB中调试仿真DSP程序来寻找系数的快速传递法。最后，以TMS320C5402为主芯片设计了一个高性能的FIR数字滤波器系统，主要是时钟信号产生电路、芯片电源供电电路、模数转换和数模转换芯片与C5402连接电路、外挂程序存贮器FLASH电路、扩展RAM存贮器等基本外围电路的设计。

关键词： IIR数字滤波器   约束Chebyshev设计   约束最小二乘设计   最小P方误差设计   序列约束最小二乘设计  

摘要： 本文考虑了ⅡR数字滤波器的设计问题，主要研究ⅡR数字滤波器的约束Chebyshev设计。首先考虑约束最小二乘设计的有效算法，进而迭代应用约束最小二乘设计实现约束Chebyshev设计，提出了约束Chebyshev设计的序列约束最小二乘算法(SCLS)。实例仿真证明了算法的有效性。本论文共分为四部分。 第一部分为引言，主要阐述了ⅡR数字滤波器及其设计的基本概念。介绍了近年来一些已有的关于Chebyshev设计和最小二乘设计的算法，并给出了各类算法的优缺点。重点介绍了Chebyshev设计的SCLS算法思想的由来，以及该算法在ⅡR数字滤波器设计中的应用和意义。 第二部分首先介绍了ⅡR数字滤波器的数学模型，基本网络结构类型及适用场合。随后介绍了ⅡR数字滤波器的稳定性问题，最后给出了ⅡR数字滤波器的常用设计准则。 第三部分主要介绍了两个算法。一个是在稳定性要求和通带阻带误差约束的基础上考虑最小二乘设计的有效算法；另一个是最小二乘设计的推广算法：最小P方误差设计算法。ⅡR数字滤波器的最小二乘设计是非线性约束非凸规划问题，首先处理目标函数，使其在每次迭代中都为严格的二次凸函数，其次将每次迭代中的幅值约束化为线性约束。经过处理幅值约束ⅡR数字滤波器最小二乘设计转化为一系列有唯一解的二次规划问题。改变最大幅值约束参数，运用MATLAB仿真分析比较试验结果，得出幅值约束对幅值误差的影响。 第四部分给出了ⅡR数字滤波器的幅值约束最小二乘设计和约束Chebyshev设计的问题描述，并说明了二者之间的关系。二者之间的关系是序列约束最小二乘算法的立足点：通过迭代生成一序列越来越紧的幅值波纹上界约束，对应生成一序列约束最小二乘问题，序列约束最小二乘问题的解收敛，并最终收敛到约束Chebyshev设计的一个解。序列约束最小二乘算法易于理解，简便可行，且不依赖于初始估计。最后通过仿真分析了影响算法精度的主要误差来源，并提出了可行的解决方法。

关键词： 非等间距抽样   非均匀离散傅立叶变换   线性相位FIR滤波器   最大误差最小化准则   离散均方误差最小化准则  

摘要： 本文着重研究基于z变换非等间距抽样的有限长冲激响应（FIR）线性相位数字滤波器的设计方法。 论文第1章对课题背景、国内外对非均匀抽样的研究现状以及本文的主要工作进行了概述。 第2章首先介绍非均匀离散傅立叶变换,采用牛顿多项式插值公式表示滤波器系统函数H（z）,给出非均匀离散傅立叶逆变换的存在性证明。经分析研究得出结论:由插值多项式函数表示的非均匀离散傅立叶逆变换形式,实际计算不具有可行性,只可作为存在性证明。针对由连续函X（z）的非均匀样本X（zk）重建X（z）的问题,采用样条函数加以解决,得到了X（z）的数值求解算法。 第3章讨论基于频域非均匀抽样的FIR滤波器设计方法。重点讨论基于离散均方误差最小化准则的联立方程求解法。联立方程求解法。对线性相位FIR低通、高通与带通滤波器,详细推导并给出确定所需滤波器频率响应及其非均匀抽样的设计算法。 第4章分析说明在过渡带设置抽样点的必要性。对第三章所求出的设计算法进行修正。对设计算法的有效性经由实例进行了实际验证,并与Parks-McClellan算法结果进行了比较分析。 最后,给出本文的研究结论:提出一种基于z变换非等间距抽样设计有限长冲激响应（FIR）数字滤波器的设计方法:在给定线性相位FIR滤波器设计指标后,基于离散均方误差最小化准则,采用非均匀频率抽样,求解联立方程得到FIR滤波器的冲激响应。算法在不改变滤波器长度及通带与阻带抽样的情形下,过渡带抽样点数目可以改变。在设计不等宽过渡带的带通滤波器时,本算法优于Parks-McClellan算法的结果。

关键词： 遗传算法   FIR滤波器   最佳逼近准则   优化设计   仿真  

摘要： FIR数字滤波器可以做成具有严格的线性相位,而且同时可以具有任意的幅度响应,因而在工程实际中得到了广泛的应用,遗传算法又是一种强有力的寻优算法。介绍了一种遗传算法在FIR数字滤波器设计——加权切比雪夫最佳逼近准则优化设计方法中的应用。对基本遗传算法作适当改进后,用于确定待求FIR数字低通滤波器的单位冲激响应h(n),然后利用MATLAB仿真程序求出了滤波器的幅度特性曲线,仿真结果说明了算法的有效性。

关键词： 射频集成电路   模拟滤波器   跨导电容滤波器   有源电阻电容滤波器   折叠式共源共栅放大器  

摘要： 随着无线通讯系统的迅猛发展,射频集成电路已经成为人们研究设计的热点。目前越来越多的功能模块（射频,模拟,数字）都集成在一个芯片中。本论文研究了射频收发机中模拟基带滤波器的设计问题。在分析了有源滤波器的类型、跨导单元、运算放大器和自适应电路后,给出了跨导电容（Gm-C）滤波器和有源电阻电容（Active-RC）滤波器两种基带滤波器的设计。 滤波器是射频系统中不可缺少的一部分,它起着选择信道,滤除高次谐波,抗混频等作用。经过多年的研究和发展,滤波器的设计技术比较成熟。例如传统的有源电阻电容（Active-RC）滤波器,具有高精度的开关电容（switch capacitor）滤波器,以及截止频率较高且可调的跨导电容（Gm-C）滤波器。 滤波器的设计可以分为拓扑结构设计和单元电路设计。本文从电路原理出发,分析了滤波器的综合方法、稳定性、噪声等;单元电路设计中重点研究和分析了跨导电路的线性度、噪声、非线性、共模反馈;折叠共源共栅放大器的增益、共模抑制比等。 本文设计了两种基带滤波器,一种是应用于射频发射机的Gm-C滤波器,其中跨导单元（Gm）电路的输入管处于线性区,具有线性度高,功耗小等优点。为了解决滤波器特征频率随工艺变化,通常需要自适应电路来调整滤波器的时间常数。但是这样增加了系统的复杂性,增加了成本和功耗。本文提出了一种跨导值补偿方法,使滤波器的特征频率的变化范围大大减小了,符合系统的要求。另一种是应用于射频接收机的Active-RC滤波器,其中的运算放大器采用折叠式共源共栅结构,使用了缓冲器和密勒效应电容进行频率补偿,提高了滤波器的稳定性。使用中芯国际0.18μm CMOS混合信号工艺库进行设计,论文给出了仿真结果和版图。最后比较了这两种滤波器特性和性能。

关键词： FIR数字滤波器   MATLAB   辅助设计  

摘要： 针对常用的窗函数设计法,讨论了用MATLAB设计FIR数字滤波器的具体方法,并给出详细的设计实例以供参考.