高阶 !!" 滤波器的 #$%& 实现
曾菊容
!宜宾学院 物理与电子工程学院"四川 宜宾
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摘要： 结合
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数字滤波器的基本结构"针对分布式算法中查找表规模过大的缺点"采用级联或并联结构"利用多块
查找表使得硬件规模极大地减小"提出了并行和串行相结合的设计方案"并且实现了级联方式的
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阶
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低通滤波
器$ 通过试验验证了该方法的有效性和实时性$
关键词：
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滤波器% 分布式算法% 查找表
中图分类号：
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文献标识码：
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文章编号
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收稿日期：
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稿件编号：
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基金项目：宜宾学院院级重点项目!
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作者简介：曾菊容’
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(&"女"四川资中人"硕士研究生"讲师$ 研究方向)专用集成电路设计$
数字滤波器是数字信号处理中最为广泛使用的一种基
本线性处理模块，其功能本质上是将一组输入的序列通过一
定的运算后转化为另一组数字序列。 它可以实现模拟器件很
难达到的准确线性相位特性。 其实现方法主要有有限冲击响
应数字滤波器（
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，
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）和无限冲击响应
数字滤波器（
$6B?6?@: $D;3A: %:A;56A:
，
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）两种。 在相同技术
指标下，与
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滤波器相比，
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滤波器可以用较少的阶数来
满足指标的要求，这是因为
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滤波器引入了反馈机制，并且
能够取得比较好的通带和阻带衰减特性
。 本文以实现的滤波
器速度要快和硬件规模要小的目标来讨论了高阶
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滤波器
的
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实现。
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滤波器的基本结构
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滤波器的传递函数为：
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（
:
）
T
;
/T#
Σ
6
/
:
//
&/
<
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Σ
8
=
:
/=
，适当变换
传递函数的形式可以得到
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滤波器的
,
种基本结构： 直接
型、级联型和并联型
U&V
，如图
&
所示。
直接型结构的优点是简单直观，所使用的延时器数量少。
缺点是改变某一个系数
W8
=
X
将影响所有的极点，改变某一个系
数
W6
=
X
将影响所有的零点。 更严重的是这种结构的极点位置灵
敏度太大，对有限字长效应太敏感，容易出现不稳定现象和产
生较大误差。 对于三阶以上的高阶
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滤波器，几乎不采用直
接型结构，而是采用级联型、并联型等其他形式的结构。
级联型结构的一个重要优点是存储单元需要较少， 硬件
实现时，可以用一个二阶节进行时分复用。级联型结构的另一
个特点是每一个基本节系数变化只影响该子系统的零极点
，
因此便于准确地实现滤波器的零、极点，也便于调整滤波器的
频率特性。 此外，级联型结构对系数变化的敏感度小，受有限
字长的影响比直接型低， 而且改变每一个二阶节级联的先后
顺序，可以使滤波器特性得到优化，运算误差最小。
并联型结构运算速度快，各基本节的误差互不影响，还可
以单独调整极点的位置
，但不能像级联型那样直接调整零点，
因为子系统零点不是整个系统的零点。因此，当要求准确传输
零点时， 以级联型为宜。 综合考虑以上
,
种结构形式的优缺
点，本论文采用级联结构形式。图
.
为高阶
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滤波器的二阶
节级联形式。
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分布式算法
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滤波器的设计
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，
AB
因为数字滤波器涉及到大量的卷积运算，所以在使用硬
件实现时将会占用大量的资源。 为了避免这种情况的实现，
可以利用
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芯片所具有的查找表结构，将卷积运算转化
电子设计工程
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第
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卷
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第
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期
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年
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月
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