电子设计工程
Electronic Design Engineering
第 25卷
Vol.25
第 23期
No.23
2017年 12月
Dec. 2017
收稿日期：2016-09-21 稿件编号：201609189
作者简介：周 龙（1993—），男，山西朔州人。研究方向：电子科学与技术。
滤波器是一种选频设备，可以选取所需的信号
频率，抑制不需要的信号频率。根据选频范围可分
为 4 种基本类型：低通滤波器、高通滤波器、带通滤
波器、带阻滤波器。低通滤波器的选频范围是低于
某一频率的信号不受衰减，而高于该频率的信号受
到大幅衰减；高通滤波器选频范围与低通滤波器相
反；带通滤波器的选频范围是在某两个频率之间信
号可以正常通过，而其余频率的信号衰减；带阻滤波
器与带通滤波器相反
[1-2]
。
1 设计概述
滤波器的应用领域非常广泛，从民用设备到军
用设施，滤波器都是必不可少的重要工具。实现滤
波器的方案有很多种，但是从信号稳定性及不失真
的角度看，FIR 数字滤波器具有明显优势，能够避免
模拟滤波器电压漂移、温度漂移、噪声等问题，同时
FIR 滤波器没有反馈回路，所以稳定，也可以保证精
确的线性相位。最常见的数字滤波器都是线性时不
变系统，其数学表达形式是一个卷积式，卷积过程如
（1）所示。
y(n)= a(n)*x(n)=
∑
k = 1
N
a(n - k)x(n) =
∑
k = 1
N
a(k)x(n - k)
k = 0,1,2,……,L - 1
（1）
本设计是基于以上的算法实现一种改进算法的FIR
数字滤波器。其技术指标是：截止频率为 10 800 Hz、
采样频率为 48 000 Hz、带宽 3 dB、16 阶的 FIR 低通数
基于 FPGA 及分布式算法滤波器
周 龙，王红玲，崔新莹，黄琳华
（哈尔滨理工大学 应用科学学院 电子科学与技术，黑龙江 哈尔滨 150080）
摘要：文中基于分布式算法实现 FIR 数字滤波器的设计方案。该方案分为 3 部分，首先是利用 Mat⁃
lab 软件产生需要的数据；使用 FDATool 工具包生成滤波算法所需要的系数；完成 ROM 查找表中数
据的计算。第二部分是采用分布式算法设计基于 FPGA 的实现结构，完全避免了乘法运算，资源优
化性高；第三部分通过对 FPGA 的滤波器设计方案进行仿真验证，并与使用 Matlab 模拟滤波算法产
生的波形进行比较，两者能够达到几乎一致，得出电路设计合理，滤波效果达标的结论。
关键词：FIR；FPGA；分布式；并行结构
中图分类号：TN492 文献标识码：A 文章编号：1674-6236（2017）23-0139-04
Filter based on FPGA and distributed algorithm
ZHOU Long ，WANG Hong⁃ling，CUI Xin⁃ying，HUANG Lin⁃hua
（School of Applied Science，Electronic Science and Technology，Harbin University of Science and
Technology，Harbin 150080，China）
Abstract: The design scheme of FIR digital filter based on distributed algorithm is implemented in this
paper. The scheme is divided into three parts，the first is the use of Matlab software to generate the re⁃
quired data；the use of the FDATool toolkit to generate the coefficients of the filter algorithm；complete
the calculation of the data in the ROM lookup table. The second part is the design and implementation of
distributed algorithm based on the FPGA structure，completely avoid the multiplication，resource optimi⁃
zation；the third part is simulated through the design of FPGA filter，and simulation and filtering algo⁃
rithm using Matlab waveform comparison，both can achieve almost the same，the circuit design is reason⁃
able，the filtering effect of the standard conclusion.
Key words: FIR ；FPGA；distributed algorithm；parallel structure
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