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基于DSP的自適應(yīng)濾波器的設(shè)計(jì)方案

作者: 時(shí)間:2013-11-16 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
0px; FONT: 14px/25px 宋體, arial; WHITE-SPACE: normal; ORPHANS: 2; LETTER-SPACING: normal; COLOR: rgb(0,0,0); WORD-SPACING: 0px; PADDING-TOP: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px">  IIRFIR相比較,IIR 存在突出的缺點(diǎn),主要的缺點(diǎn)包括:自適應(yīng)IIR濾波器存在不穩(wěn)定的可能性傾向;而且收斂速度慢等。因此,一般采用FIR濾波器作為自適應(yīng)濾波器的結(jié)構(gòu)。自適應(yīng)濾波器最直接的實(shí)現(xiàn)就是直接形式的FIR結(jié)構(gòu),但在本論文中采用FIR橫向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)自適應(yīng)濾波器。這種結(jié)構(gòu)僅包含有由延遲級(jí)數(shù)所決定的有限個(gè)存儲(chǔ)單元,可歸結(jié)為有限沖激響應(yīng)(FIR)或橫向?yàn)V波器(Kallman)。輸入信號(hào)被若干延遲單元延時(shí),其延遲時(shí)間可以是連續(xù)的。這些延遲單元的輸出與存儲(chǔ)的一組權(quán)系數(shù)依次相乘,將其乘積相加得到輸出信號(hào)。這意味著輸出是輸入信號(hào)與所存儲(chǔ)的權(quán)系數(shù)或沖激響應(yīng)的卷積。這種濾波結(jié)構(gòu)僅包含有零點(diǎn)(因?yàn)闆](méi)有遞歸反饋單元),因此,若要獲得截止的頻率特性,則需要有大量的延遲單元。但是,這種濾波器始終是穩(wěn)定的,并能提供線性相位特性。圖3所示為FIR橫向?yàn)V波器結(jié)構(gòu)。

  FIR橫向?yàn)V波器結(jié)構(gòu)

  1.3 的最小硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

  的硬件最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括芯片、電源轉(zhuǎn)換電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、JTAG 仿真接口等,如圖4所示。

  DSP硬件最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)

  2 基于DSP 的自適應(yīng)濾波器的軟件設(shè)計(jì)

  采用TMS320F28234實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)濾波器,自適應(yīng)算法采用基本的LMS算法,濾波器的結(jié)構(gòu)采用橫向FIR結(jié)構(gòu)。

  自適應(yīng)濾波器的TMS320F28234的設(shè)計(jì)中,程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言運(yùn)用匯編語(yǔ)言,自適應(yīng)濾波器程序設(shè)計(jì)流程如圖5所示。

  自適應(yīng)濾波器的軟件實(shí)現(xiàn)框圖

  3 仿真驗(yàn)證

  為了說(shuō)明自適應(yīng)濾波器的優(yōu)越性,這里通過(guò)仿真結(jié)果來(lái)表明。通過(guò)引入一個(gè)已有的數(shù)據(jù)文件方式得到一個(gè)受到噪聲干擾的正弦波信號(hào),該波形作為自適應(yīng)濾波的輸入信號(hào)。自適應(yīng)濾波程序在CCS 環(huán)境下編譯、鏈接、修改語(yǔ)法錯(cuò)誤,編譯鏈接通過(guò)后,加載并連接程序,連接生成公共目標(biāo)代碼文件,在線下載到DSP中運(yùn)行。將編譯產(chǎn)生的可執(zhí)行文件下載到 DSP芯片中后,經(jīng)過(guò)運(yùn)行得到時(shí)域圖,輸入信號(hào)的時(shí)域圖如圖6所示。

  輸入信號(hào)的時(shí)域圖

  輸出信號(hào)的時(shí)域圖

  由圖6可以看到,低頻信號(hào)中疊加了有噪聲信號(hào),導(dǎo)致低頻信號(hào)出現(xiàn)了較大的畸變。低頻的信號(hào)中疊加了比較多的高頻噪聲,只有進(jìn)行高頻濾波才能夠得到比較好的原始低頻信號(hào)。在觀察輸出波形時(shí),能夠看到輸出波形中僅剩余了低頻信號(hào),濾除了高頻成分。通過(guò)圖6 和圖7的對(duì)比,輸入信號(hào)的高頻噪聲基本上得到了濾除。但是由于參數(shù)設(shè)置不夠精確等原因造成的高頻噪聲沒(méi)有得到完全消除,但是也很明顯的顯現(xiàn)了低通濾波的目的。

  4 結(jié)語(yǔ)



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