數字濾波器的MATLAB與FPGA實現——Altera/Verilog版（第2版）

內容簡介

本書以Altera公司的FPGA器件為開發平台，採用MATLAB及Verilog HDL語言開發工具，詳細闡述了數字濾波器的實現原理、結構、方法及仿真測試過程，並通過大量工程實例分析其在FPGA實現過程中的具體技術細節。其主要內容包括FIR濾波器、IIR濾波器、多速率濾波器、自適應濾波器、變換域濾波器、解調系統的濾波器設計等。本書思路清晰、語言流暢、分析透徹，在簡明闡述設計原理的基礎上，追求對工程實踐的指導性，力求使讀者在較短的時間內掌握數字濾波器的FPGA設計知識和技能。

圖書目錄

第1章數字濾波器及FPGA概述（1）＜br/＞1.1 濾波器概述（1）＜br/＞1.1.1 濾波器簡介（1）＜br/＞1.1.2 數字濾波器的分類（3）＜br/＞1.1.3 濾波器的特徵參數（4）＜br/＞1.2 FPGA基本知識（5）＜br/＞1.2.1 FPGA的基本概念及發展歷程（5）＜br/＞1.2.2 FPGA的結構和工作原理（7）＜br/＞1.2.3 IP核的概念（13）＜br/＞1.3 FPGA在數位訊號處理中的套用（14）＜br/＞1.4 Altera器件簡介（15）＜br/＞1.5 FPGA信號處理板CRD500 （17）＜br/＞1.5.1 CRD500簡介（17）＜br/＞1.5.2 CRD500的典型套用（19）＜br/＞1.6 小結（19）＜br/＞第2章設計語言及環境介紹（21）＜br/＞2.1 Verilog HDL語言簡介（21）＜br/＞2.1.1 HDL語言（21）＜br/＞2.1.2 Verilog HDL簡介和程式結構（22）＜br/＞2.2 FPGA開發工具及設計流程（25）＜br/＞2.2.1 Quartus II開發套件（25）＜br/＞2.2.2 ModelSim仿真軟體（28）＜br/＞2.2.3 FPGA設計流程（30）＜br/＞2.3 MATLAB軟體（32）＜br/＞2.3.1 MATLAB軟體簡介（32）＜br/＞2.3.2 常用的信號處理函式（35）＜br/＞2.3.3 濾波器設計分析工具FDATOOL （42）＜br/＞2.4 MATLAB與Quartus II的聯合套用（43）＜br/＞2.5 小結（44）＜br/＞第3章 FPGA實現數位訊號處理基礎（45）＜br/＞3.1 數的表示（45）＜br/＞3.1.1 萊布尼茨與二進制（45）＜br/＞3.1.2 定點數表示法（46）＜br/＞3.1.3 浮點數表示法（48）＜br/＞3.2 FPGA中數的運算（51）＜br/＞3.2.1 加/減法運算（51）＜br/＞3.2.2 乘法運算（54）＜br/＞3.2.3 除法運算（55）＜br/＞3.2.4 有效數據位的計算（55）＜br/＞3.3 有限字長效應（58）＜br/＞3.3.1 字長效應的產生因素（58）＜br/＞3.3.2 A/D轉換的字長效應（59）＜br/＞3.3.3 數字濾波器係數的字長效應（60）＜br/＞3.3.4 濾波器運算中的字長效應（61）＜br/＞3.4 FPGA的常用運算模組（62）＜br/＞3.4.1 加法器模組（62）＜br/＞3.4.2 乘法器模組（64）＜br/＞3.4.3 除法器模組（67）＜br/＞3.4.4 浮點數運算模組（68）＜br/＞3.5 小結（70）＜br/＞第4章　FIR濾波器的FPGA實現（71）＜br/＞4.1 FIR濾波器的理論基礎（71）＜br/＞4.1.1 線性時不變系統（71）＜br/＞4.1.2 FIR濾波器的原理（74）＜br/＞4.1.3 FIR濾波器的特性（74）＜br/＞4.1.4 FIR濾波器的結構形式（78）＜br/＞4.2 FIR濾波器的設計方法（83）＜br/＞4.2.1 窗函式法（83）＜br/＞4.2.2 頻率取樣法（85）＜br/＞4.2.3 最優設計方法（85）＜br/＞4.3 FIR濾波器的MATLAB設計（86）＜br/＞4.3.1 採用fir1函式設計（86）＜br/＞4.3.2 採用kaiserord函式設計（92）＜br/＞4.3.3 採用fir2函式設計（93）＜br/＞4.3.4 採用firpm函式設計（94）＜br/＞4.3.5 採用FDATOOL設計濾波器（96）＜br/＞4.4 FIR濾波器的FPGA實現（98）＜br/＞4.4.1 濾波器係數的量化（98）＜br/＞4.4.2 串列FIR濾波器的FPGA實現（100）＜br/＞4.4.3 並行FIR濾波器的FPGA實現（107）＜br/＞4.4.4 分散式FIR濾波器的FPGA實現（110）＜br/＞4.4.5 採用FIR核實現（112）＜br/＞4.4.6 不同結構FIR濾波器的性能對比分析（115）＜br/＞4.5 FIR濾波器的板載測試（116）＜br/＞4.5.1 硬體接口電路（116）＜br/＞4.5.2 板載測試程式（116）＜br/＞4.5.3 板載測試驗證（121）＜br/＞4.6 小結（122）＜br/＞第5章 IIR濾波器的FPGA實現（125）＜br/＞5.1 IIR濾波器的理論基礎（125）＜br/＞5.1.1 IIR濾波器的原理及特性（125）＜br/＞5.1.2 IIR濾波器的結構形式（126）＜br/＞5.1.3 IIR濾波器與FIR濾波器的比較（128）＜br/＞5.2 IIR濾波器的設計方法（129）＜br/＞5.2.1 幾種典型的模擬濾波器（129）＜br/＞5.2.2 原型轉換設計法（131）＜br/＞5.2.3 直接設計法（132）＜br/＞5.3 IIR濾波器的MATLAB設計（133）＜br/＞5.3.1 採用butter函式設計濾波器（133）＜br/＞5.3.2 採用cheby1函式設計濾波器（134）＜br/＞5.3.3 採用cheby2函式設計濾波器（135）＜br/＞5.3.4 採用ellip函式設計濾波器（135）＜br/＞5.3.5 採用yulewalk函式設計濾波器（136）＜br/＞5.3.6 幾種設計函式的比較（136）＜br/＞5.3.7 採用FDATOOL設計濾波器（138）＜br/＞5.4 IIR濾波器的FPGA實現（139）＜br/＞5.4.1 直接型IIR濾波器的係數及運算字長（139）＜br/＞5.4.2 直接型IIR濾波器的FPGA實現（143）＜br/＞5.4.3 直接型IIR濾波器FPGA實現後的測試仿真（149）＜br/＞5.4.4 級聯型IIR濾波器的係數（154）＜br/＞5.4.5 級聯型IIR濾波器的FPGA實現（156）＜br/＞5.4.6 級聯型IIR濾波器FPGA實現後的測試仿真（164）＜br/＞5.5 IIR濾波器的板載測試（165）＜br/＞5.5.1 板載測試硬體接口電路（165）＜br/＞5.5.2 板載測試程式（166）＜br/＞5.5.3 板載測試驗證（169）＜br/＞5.6 小結（170）＜br/＞第6章多速率濾波器的FPGA實現（171）＜br/＞6.1 多速率信號處理基礎知識（171）＜br/＞6.1.1 多速率信號處理的概念及作用（171）＜br/＞6.1.2 多速率信號處理的一般步驟（172）＜br/＞6.1.3 軟體無線電中的多速率信號處理（173）＜br/＞6.2 抽取與內插處理（174）＜br/＞6.2.1 整數倍抽取（174）＜br/＞6.2.2 整數倍內插（176）＜br/＞6.2.3 比值為有理數的速率轉換（178）＜br/＞6.3 CIC濾波器（178）＜br/＞6.3.1 CIC濾波器的原理（179）＜br/＞6.3.2 CIC濾波器的套用條件（181）＜br/＞6.3.3 單級CIC濾波器的FPGA實現（183）＜br/＞6.3.4 多級CIC濾波器的FPGA實現（185）＜br/＞6.3.5 CIC濾波器IP核的使用（192）＜br/＞6.4 半帶濾波器（195）＜br/＞6.4.1 半帶濾波器的原理（195）＜br/＞6.4.2 半帶濾波器的MATLAB設計（195）＜br/＞6.4.3 多級半帶濾波器的設計（198）＜br/＞6.4.4 多級半帶濾波器的FPGA實現（200）＜br/＞6.5 多相分解技術（207）＜br/＞6.5.1 多相分解技術的一般概念（207）＜br/＞6.5.2 整數倍抽取濾波器的多相結構（208）＜br/＞6.6 多速率濾波器的板載測試（211）＜br/＞6.6.1 硬體接口電路（211）＜br/＞6.6.2 板載測試程式（212）＜br/＞6.6.3 板載測試驗證（214）＜br/＞6.7 小結（215）＜br/＞第7章　自適應濾波器的FPGA實現（217）＜br/＞7.1 自適應濾波器簡介（217）＜br/＞7.1.1 自適應濾波器的概念（217）＜br/＞7.1.2 自適應濾波器的套用（218）＜br/＞7.1.3 自適應算法的一般原理（220）＜br/＞7.2 LMS算法（222）＜br/＞7.2.1 LMS算法的原理（222）＜br/＞7.2.2 LMS算法的實現結構（223）＜br/＞7.2.3 LMS算法的字長效應（224）＜br/＞7.2.4 符號LMS算法原理（225）＜br/＞7.2.5 LMS算法的MATLAB仿真（226）＜br/＞7.3 自適應線性濾波器的FPGA實現（230）＜br/＞7.3.1 自適應線性濾波器的原理（230）＜br/＞7.3.2 利用線性濾波器實現通道失配校正（231）＜br/＞7.3.3 校正算法的MATLAB仿真（231）＜br/＞7.3.4 校正算法的Verilog HDL實現（234）＜br/＞7.3.5 FPGA實現後的仿真測試（238）＜br/＞7.4 自適應均衡器的FPGA實現（239）＜br/＞7.4.1 自適應均衡器的原理（239）＜br/＞7.4.2 自適應均衡器的MATLAB仿真（240）＜br/＞7.4.3 自適應均衡器的Verilog HDL實現（243）＜br/＞7.4.4 FPGA實現後的仿真測試（247）＜br/＞7.5 自適應天線陣的FPGA實現（248）＜br/＞7.5.1 自適應天線陣的概念及原理（248）＜br/＞7.5.2 自適應天線陣的MATLAB仿真（251）＜br/＞7.5.3 自適應天線陣的Verilog HDL實現（253）＜br/＞7.5.4 FPGA實現後的仿真測試（257）＜br/＞7.6 自適應陷波器的FPGA實現（258）＜br/＞7.6.1 自適應陷波器原理（258）＜br/＞7.6.2 自適應陷波器的MATLAB仿真（259）＜br/＞7.6.3 自適應陷波器的Verilog HDL實現（262）＜br/＞7.6.4 FPGA實現後的仿真測試（266）＜br/＞7.7 自適應陷波器的板載測試（267）＜br/＞7.7.1 硬體接口電路（267）＜br/＞7.7.2 板載測試程式（267）＜br/＞7.7.3 板載測試驗證（272）＜br/＞7.8 小結（273）＜br/＞第8章變換域濾波器的FPGA實現（275）＜br/＞8.1 變換域濾波器簡介（275）＜br/＞8.2 快速傅立葉變換（276）＜br/＞8.2.1 離散傅立葉變換（276）＜br/＞8.2.2 DFT存在的問題（277）＜br/＞8.2.3 FFT算法的基本思想（279）＜br/＞8.2.4 FFT算法的MATLAB仿真（280）＜br/＞8.3 FFT核的使用（281）＜br/＞8.3.1 FFT核簡介（281）＜br/＞8.3.2 FFT核的接口及時序（283）＜br/＞8.4 頻域濾波器的原理及MATLAB仿真（284）＜br/＞8.4.1 抗窄帶干擾濾波器的原理（284）＜br/＞8.4.2 檢測門限的選取（285）＜br/＞8.4.3 頻域濾波器的MATLAB仿真（286）＜br/＞8.5 頻域濾波器的FPGA實現（289）＜br/＞8.5.1 FPGA實現的總體結構設計（289）＜br/＞8.5.2 速率變換模組的設計與實現（290）＜br/＞8.5.3 FFT及濾波設計與實現（295）＜br/＞8.5.4 IFFT及數據輸出設計與實現（300）＜br/＞8.5.5 頂層檔案設計及實現（304）＜br/＞8.5.6 FPGA實現後的仿真測試（306）＜br/＞8.6 頻域濾波器的板載測試（307）＜br/＞8.6.1 硬體接口電路（307）＜br/＞8.6.2 板載測試程式（307）＜br/＞8.6.3 板載測試驗證（311）＜br/＞8.7 小結（312）＜br/＞第9章 DPSK解調系統的FPGA實現（313）＜br/＞9.1 數字接收機的一般原理（313）＜br/＞9.1.1 通用數字接收機處理平台（313）＜br/＞9.1.2 基本調製/解調技術（314）＜br/＞9.1.3 改進的數字調製/解調技術（316）＜br/＞9.2 DPSK調製/解調原理（317）＜br/＞9.2.1 DPSK調製原理及信號特徵（317）＜br/＞9.2.2 DPSK信號的MATLAB仿真（319）＜br/＞9.2.3 DPSK解調原理（321）＜br/＞9.3 DPSK解調參數設計（324）＜br/＞9.3.1 數字下變頻器的設計（324）＜br/＞9.3.2 低通濾波器的設計（325）＜br/＞9.3.3 數字鑒相器的設計（327）＜br/＞9.3.4 環路濾波器的設計（327）＜br/＞9.3.5 載波同步環設計的一般步驟（329）＜br/＞9.4 Costas環的FPGA實現（331）＜br/＞9.4.1 頂層模組的Verilog HDL實現（331）＜br/＞9.4.2 鑒相器及環路濾波器的Verilog HDL實現（333）＜br/＞9.4.3 Costas環實現後的仿真測試（335）＜br/＞9.5 Costas環的板載測試（336）＜br/＞9.5.1 硬體接口電路（336）＜br/＞9.5.2 板載測試程式（337）＜br/＞9.5.3 板載測試驗證（339）＜br/＞9.6 小結（340）＜br/＞參考文獻（341）

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