基于FPGA的LMS正交濾波器研究與設(shè)計(jì).pdf

1、本文提出一種基于LMS（Least mean square）自適應(yīng)算法的濾波方法，介紹了該方法在低頻信號(hào)濾波上的應(yīng)用，并在FPGA(Field－Programmable Gate Array)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)數(shù)字濾波器FIR、IIR濾波器針對(duì)不同的系統(tǒng)和干擾信號(hào)，其濾波參數(shù)不固定。因此，在窄帶信號(hào)的濾波處理中，傳統(tǒng)濾波器對(duì)信號(hào)濾波降噪的效果往往受到衰減增益限制。本文提出的方法先以CORDIC(Coordinate Rotation Di

2、gital Computer)算法產(chǎn)生的正弦信號(hào)來(lái)調(diào)制采樣信號(hào)，根據(jù)采樣信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)的誤差值，使其權(quán)向量沿負(fù)梯度方向終止于維納解。該方法在類直流輸入及帶寬窄的情況下仍能有效過(guò)濾高頻噪聲，讀取低檢測(cè)信號(hào)幅值。理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與傳統(tǒng)濾波方法對(duì)比，該濾波方法在處理窄帶信號(hào)的濾波上更具有優(yōu)勢(shì)。本文的主要研究?jī)?nèi)容為：
　　首先，闡述了傳統(tǒng)的LMS濾波器發(fā)展歷程，研究現(xiàn)狀，及設(shè)計(jì)原理以及組成結(jié)構(gòu)。比較各種不同形式的濾波器之間的異同，

3、分析他們?cè)诓煌膽?yīng)用場(chǎng)合的優(yōu)劣之處，從而得出在低頻領(lǐng)域較常用濾波器的幾種形式。
　　其次，介紹基于LMS的正交濾波算法原理。先提出正交濾波器的一般結(jié)構(gòu)形式，然后將LMS算法應(yīng)用于正交濾波器上。并且，在第二章中通過(guò)公式推導(dǎo)和建模來(lái)證明該結(jié)構(gòu)的可靠性。為了驗(yàn)證算法推導(dǎo)的結(jié)果，本文先在MATLAB平臺(tái)上建立正交濾波器的模型，對(duì)濾波器加入隨機(jī)信號(hào)用作激勵(lì)進(jìn)行仿真測(cè)試。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果，和仿真波形，以及數(shù)據(jù)上結(jié)合原理分析模型的各個(gè)參數(shù)指標(biāo)。

4、>　　本文的最終目的是將該算法用于工程應(yīng)用上，因此以EP2C8的FPGA芯片為主控芯片，對(duì)仿真的噪聲進(jìn)行實(shí)物濾波實(shí)驗(yàn)。通過(guò)聯(lián)合MODELSIM軟件觀察不同的高斯噪聲與各個(gè)頻段的輸入信號(hào)的輸出效果，分析其平滑度，濾波時(shí)間，并進(jìn)行信噪比的比較。
　　最后，對(duì)比基于LMS算法的FIR濾波器,陷波濾波器及該濾波器在FPGA平臺(tái)上性能的異同，比較出不同應(yīng)用場(chǎng)合中該濾波器的優(yōu)勢(shì)所在。并且總結(jié)該濾波器的創(chuàng)新之處和不足之處，希望能通過(guò)后續(xù)的工作優(yōu)