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用FPGA设计的四阶IIR数字滤波器
常用的数字滤波器有FIR数字滤波器和IIR数字滤波器｡FIR数字滤波器具有精确的线性相位特性,在信号处理方面应用极为广泛,而且可以采用事先设计调试好的FIR数字滤波器IPCore来完成设计,例如Altera公司提供的针对Altera系列可编程器件的MegaCore,但是需要向Altera公司购买或申请试用版｡另外,对于相同的设计指标,FIR滤波器所要求的阶数比IIR滤波器高5~10倍,成本较高,而且信号的延迟也较大｡IIR滤波器所要求的阶数不仅比FIR滤波器低,而且可以利用模拟滤波器的设计成果,设计工作量相对较小,采用FPGA实现的IIR滤波器同样具有多种优越性｡
1 原理分析
根据需要,本系统的设计指标为:模拟信号采样频率为2MHz,每周期最少采样20点,即模拟信号的通带边缘频率为fp=100kHz,阻带边缘频率fs=1MHz,通带波动Rp不大于0.1dB(通带误差不大于5%),阻带衰减As不小于32dB｡换算为数字域指标为:Wp=0.1π,Ws=0.2π, Rp=0.1dB,As=32dB｡系统函数H(z)的计算采用Matlab软件比较方便,其中有两个现成的函数可以使用:ellipord(wp/pi,ws/pi,Rp,As)函数用来计算数字椭圆滤波器的阶次N和3dB截止频率wn,而ellip(N,Rp,As,wn)函数可以求得直接型椭圆IIR滤波器的各个系数｡通过调用以上两个函数计算得到的系统函数H(z)为:
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