基于窗函數(shù)數(shù)字預濾波處理系統(tǒng)的研究

摘 要: 由于在FPGA中能夠通過FIR IP Core很方便地實現(xiàn)FIR濾波器組。在此，從FIR濾波器組的各種窗函數(shù)特性分析入手，分析了各種窗函數(shù)在頻域內的各種性質，提出了在合理使用FPGA內部資源的前提下，設計適用于不同天文觀測的預處理DFB系統(tǒng)中FIR濾波器的設計。通過設計觀測具有頻率分裂特征的太陽Ⅱ型爆發(fā)的DFB，詳細論證了該種設計的可行性。關鍵詞:FPGA;FIR; 窗函數(shù); DFB

中圖分類號:TN911.72-34文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)16-0101-05

Study on Digital Pre-filtering System Based on Window Functions

DONG Liang1， BAI Zheng-yao2， WANG Min1， XU Chun1， SHI Shuo-biao1

(1.Yunnan Observatory of CAS， Kunming 650011， China; 2.School of Information Science and Engineering，Yunnan University， Kunming 650091， China)

Abstract: Since the filter banks of FIR (finite impulse response filter) can be achieved conveniently in FPGA (field programmable gate array) by FIR IP core， proceeding from the characteristic analysis of window functions in FIR filter bank， the features of various window functions in the frequency domain are analyzed， and then the FIR design of the different pre-processing DFBs (digital filter banks) suiltable for different astronomy observations is proposed under the premise of the equitable application of FPGA internal resource. A DFB system with solar split-burst-Ⅱis designed. The observation indicates the the design is feasible.

Keywords: FPGA; FIR; window function; DFB

0 引 言

有限沖擊響應(finite impulse response，F(xiàn)IR)濾波器是數(shù)字信號處理系統(tǒng)中最基本的單元，它可以保證任意幅頻特性同時具有嚴格線性相頻特性，且其單位沖擊響應是有限的，較之于無限沖擊響應(infinite impulse response，IIR)濾波器沒有輸入到輸出的反饋，是穩(wěn)定的系統(tǒng)，易于在FPGA，DSP等數(shù)字處理芯片中實現(xiàn)，因此其知識產權核(IP)廣泛地在這類芯片中得到使用。

IP就是知識產權核或者知識產權模塊的意思。在EDA技術和開發(fā)領域具有十分重要的作用，在半導體產業(yè)中IP定義為用于ASIC或FPGA/CPLD中預先設計好的電路功能模塊。IP可以分為軟IP、固IP和硬IP三種。

隨著電子系統(tǒng)越來越復雜，PLD的設計也越來越龐大，這就增加了市場對IP核的需求，各大FPGA/CPLD廠商陸續(xù)推出了許多IP核。例如:FIR數(shù)字濾波器core、快速傅里葉變換(FFT)core、數(shù)控振蕩器(NCO)core等。在設計中，如果使用了這些知識產權核可以大大簡化FPGA/CPLD的設計，加速設計速度，縮短研發(fā)周期，并且較之于開發(fā)者自己的設計程序，這些IP有更好的運算精度，且速度、SFDR參數(shù)、SNR參數(shù)等均達到良好的效果。

1 基于FPGA的DFB系統(tǒng)

由于在射電天文學……