基于FPGA的FIR滤波器设计与Quartus II/MATLAB联合仿真

有限冲激响应 (FIR) 滤波器是数字信号处理系统的核心元件，因其具备以下优势而备受青睐： 线性相频特性: FIR滤波器可以确保在任意幅频特性下，相频特性严格线性，从而避免信号失真。 稳定性: 由于FIR滤波器的单位冲激响应是有限的，没有从输入到输出的反馈，因此系统始终保持稳定。 FPGA的适用性: FPGA非常适合用于FIR数字滤波器的设计和实现，这得益于其并行处理能力和灵活的可配置性。 Matlab 提供了强大的工具和函数，可用于设计和分析 FIR 滤波器。

测试环境包括使用安捷伦E5071C网络分析仪，覆盖频段从9KHz到8.5GHz，最多可取401个点。测试方法采用Kelven提出的四点测量原理，通过两端口测试，能够精确测量超低阻抗。这种方法可忽略电压表的接触电阻，使得测量精度达到mohm级别以下。

利用Matlab设计了一个特征阻抗为50欧的四阶切比雪夫低通滤波器，其截止频率为1GHz。滤波器在通带内的衰减不超过3dB。通过Matlab编写了滤波器频率响应随频率变化的波形图和系统函数随频率变化的曲线。

将介绍如何在Matlab中实现数字FIR滤波器，包括高通、带通、低通和带阻滤波器的程序。通过示例代码和步骤指导，帮助用户快速掌握滤波器设计与实现的方法。

DFiltMPFIR 函数用于设计最小相位 FIR 滤波器。其工作原理如下： 调用 DFiltFIR 函数（单独提供）设计双倍长度滤波器。DFiltFIR 允许对响应进行限制，通过设置限制条件强制响应为正，进而得到具有双阶阻带零点的线性相位滤波器。 由于得到的双倍长度线性相位滤波器具有双阶阻带零点，因此可以将其分解为最小相位和最大相位滤波器的乘积，这两个分量滤波器具有相同的幅度响应。 DFiltMPFIR 将滤波器分解为组成部分。它利用 DFiltFIR 输出的阻带中极值位置识别双阶阻带零点。 使用多项式求根算法找到双倍长度滤波器的根。然后，排除与阻带零点对应的根，因为 DFiltFIR 提供的根信息比求根算法得到的信息更准确。 将剩余的根分解为单位圆内部和外部的根，从而将零点隔离为滤波器因子的零点。

Matlab编程-联合双边滤波器。bfilter2函数用于执行二维双边高斯滤波。

使用Matlab编写FIR滤波器，采用Lattice结构实现全零点设计。这种设计方法可以有效地优化滤波器性能。

利用MATLAB和VHDL联合设计，提出了一种基于电路分割技术的通信系统发送端根升余弦波形成型滤波器的FPGA结构，采用查表法节省ROM单元，讨论了波形数据的ROM初始化方法，完成了VHDL实现。介绍了在FPGA上实现基带脉冲成型滤波器的设计方法和ModelSim环境下的仿真结果。方案1为卷积法，方案2为查表法，详细比较了两种方案的优缺点和适用场景。

利用MATLAB FilterDesigner工具设计FIR低通滤波器，并演示其在实际信号处理中的应用效果。