這篇文章給大家分享的是有關(guān)如何通過matlab的fdatool工具箱設(shè)計FIR濾波器的內(nèi)容。小編覺得挺實用的，因此分享給大家做個參考，一起跟隨小編過來看看吧。

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通過matlab的fdatool工具箱設(shè)計FIR濾波器

以99階FIR低通濾波器為例，學(xué)習(xí)使用matlab的fdatool工具箱設(shè)計濾波器，并將濾波器系數(shù)導(dǎo)出到.coe文件，聯(lián)合Vivado進(jìn)行FPGA的FIR濾波器設(shè)計。

本文濾波器參數(shù)為：低通FIR濾波器，窗函數(shù)設(shè)計，采用布萊克曼窗，99階，抽樣頻率32MHz，通帶頻率1.5MHz，適用窗函數(shù)時截止頻率不需要設(shè)定，根據(jù)選定的窗函數(shù)和階數(shù)決定截止頻率。

1. 打開matlab

命令行輸入fdatool，回車，打開fdatool濾波器設(shè)計工具箱

 

打開后的初始界面如下：

1處選定濾波器類型（低通、高通、帶通、帶阻）；

2處選擇要設(shè)計IIR（無限沖激響應(yīng)）濾波器還是FIR（有限沖擊響應(yīng)）濾波器，并且選擇使用哪種方法設(shè)計對應(yīng)的濾波器；

3處設(shè)計濾波器的階數(shù)，一般階數(shù)越多濾波效果越好，但是系數(shù)對應(yīng)的也越多，在FPGA硬件實現(xiàn)的時候會占用更多的資源，設(shè)計時要綜合考慮；

4處設(shè)計濾波器的抽樣頻率Fs，通帶頻率Fpass和截止頻率Fstop；

 

2. 設(shè)計所需濾波器

低通（Lowpass），F(xiàn)IR濾波器，窗函數(shù)設(shè)計（Window），采用布萊克曼窗（Blackman），99階（會有100個系數(shù)，這個是固定的，N階FIR需要N+1個系數(shù)），抽樣頻率32MHz，通帶頻率1.5MHz，適用窗函數(shù)時截止頻率不需要設(shè)定，根據(jù)選定的窗函數(shù)和階數(shù)決定截止頻率。

 

按照上圖設(shè)定參數(shù)后，點(diǎn)擊Design Filter。

 

  設(shè)計完成后，黃色框內(nèi)顯示幅頻響應(yīng)曲線，可以看到，使用Fs=32MHz的抽樣頻率，顯示的頻率為0~Fs/2即0-16MHz的幅頻響應(yīng)，大概在2MHz左右幅度下降為原來的-60dB以下，換算成幅度即1/1000以下（-60dB=20log(1/1000)）。

3. 參數(shù)量化

使用16位的濾波器參數(shù)，定點(diǎn)數(shù)表示。

點(diǎn)擊左側(cè)第三個框，進(jìn)行參數(shù)量化，在FPGA中計算浮點(diǎn)數(shù)是很麻煩的事情，并且浮點(diǎn)數(shù)的操作在射頻輸出時會影響功放性能，此處設(shè)置為定點(diǎn)數(shù)（一般都是設(shè)為定點(diǎn)數(shù)處理）。這里進(jìn)行量化時就會引入量化誤差，位數(shù)越少誤差越大，但是位數(shù)越多在FPGA硬件中所需的資源也越多，設(shè)計中也是需要綜合考慮，此處選擇16位定點(diǎn)數(shù)量化（Fixed-point）。

 

16位定點(diǎn)數(shù)量化，其他參數(shù)保持默認(rèn)，此處其實默認(rèn)是16位，也就是選擇了定點(diǎn)數(shù)之后所有的保持默認(rèn)就復(fù)合要求，所以工具箱會認(rèn)為你沒有設(shè)置，下方的apply按鈕就是灰色的，無法進(jìn)行應(yīng)用。

所以此時可以隨便點(diǎn)個參數(shù)改下再改回來，比如把16改成15再改回16，這樣apply就會能點(diǎn)擊了。

 

  點(diǎn)擊apply，在右上方可以看到量化之后和未量化的差別，可以看到實線部分是16位量化后的幅頻特性曲線，虛線部分是未量化的幅頻特性曲線，量化之后在4MHz以后的阻帶衰減不如原來的衰減大，但是實際上量化后也能衰減到-100dB，從幅度上來講是原來的1/(10^5)，這個衰減程度也已經(jīng)足夠了，所以使用16位量化對于濾波器的濾波效果幾乎沒有什么影響。

  如下圖，只用4位數(shù)據(jù)去量化的時候，阻帶衰減的就不是很好了，如果誤差要求高的時候就會殘留高頻信號。

 

4. 導(dǎo)出參數(shù)

（1）導(dǎo)出參數(shù)到matlab

如下圖，先點(diǎn)擊1處的按鈕回到設(shè)計界面（不回去也不影響導(dǎo)出參數(shù)，此處為了更方便觀看濾波器的參數(shù)），再點(diǎn)擊2處File -> Export，彈出3處所示的小界面，點(diǎn)擊3處界面里的Export即可導(dǎo)出參數(shù)到matlab，導(dǎo)出一個名為Num的數(shù)組，名字可以自己修改，在命令行輸入Num再回車即可觀察系數(shù)。

（2）導(dǎo)出參數(shù)到Xilinx的存儲文件（.coe文件）

點(diǎn)擊Targets -> XILINX Coeffient(.coe) File，

 

設(shè)置文件名稱（最好不要有中文和特殊字符）。

 

導(dǎo)出的參數(shù)共有100個，可以發(fā)現(xiàn)這樣設(shè)計出來的時對稱結(jié)構(gòu)的FIR濾波器，第一個參數(shù)和第100個參數(shù)一樣，第2個和第99個一樣，依次對應(yīng)。

感謝各位的閱讀！關(guān)于“如何通過matlab的fdatool工具箱設(shè)計FIR濾波器”這篇文章就分享到這里了，希望以上內(nèi)容可以對大家有一定的幫助，讓大家可以學(xué)到更多知識，如果覺得文章不錯，可以把它分享出去讓更多的人看到吧！

標(biāo)題名稱：如何通過matlab的fdatool工具箱設(shè)計FIR濾波器
路徑分享：http://www.chinadenli.net/article4/ihhhie.html

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