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基于DSP的自適應(yīng)濾波器的設(shè)計方案

作者: 時間:2013-11-16 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

根據(jù)濾波的原理,主要論述和分析了易于實現(xiàn)的最小均方差算法,通過比較IIR結(jié)構(gòu)和FIR結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點,采用橫向FIR結(jié)構(gòu)的來實現(xiàn)。為了滿足濾波的實時性要求,采用TMS320F28234芯片的系統(tǒng)設(shè)計,并設(shè)計了其硬件最小系統(tǒng)和軟件系統(tǒng),最后用TMS320F28234實現(xiàn)自適應(yīng)。仿真結(jié)果表明,本方案的自適應(yīng)濾波器濾波效果優(yōu)越,具有較強的實用性。

  0 引言

  濾波是信號處理領(lǐng)域的一種最基本而又極其重要的技術(shù)。利用濾波技術(shù)可以從復(fù)雜的信號中提取所需要的信號,同時抑制噪聲或干擾信號,以便更有效地利用原始信號。濾波器在電子電路系統(tǒng)中應(yīng)用很多,技術(shù)也較為復(fù)雜,有時濾波器的優(yōu)劣直接決定產(chǎn)品的性能,所以濾波器的理論研究和產(chǎn)品開發(fā)非常的重要。

  自適應(yīng)濾波器是相對固定濾波器而言的,當固定的設(shè)計規(guī)范是未知的,或者采用時不變?yōu)V波器不能滿足設(shè)計的要求設(shè)計規(guī)范時,就需要采用自適應(yīng)濾波器。嚴格地講,自適應(yīng)濾波器是一種非線性濾波器,因此不滿足齊次性和疊加性條件,如果在某個給定的時刻固定的濾波器參數(shù),則其輸出信號是輸入信號的線性函數(shù)。自適應(yīng)濾波器是在沒有任何關(guān)于信號和噪聲的先驗知識的條件下,自適應(yīng)濾波器利用前一時刻已獲得的濾波器參數(shù)來自動調(diào)節(jié)現(xiàn)時刻的濾波器參數(shù),以適應(yīng)信號和噪聲未知或隨機變化的統(tǒng)計特性,從而實現(xiàn)最優(yōu)濾波,所以其適用范圍更廣。

  1 的自適應(yīng)濾波器的總體方案設(shè)計

  本系統(tǒng)采用利用數(shù)字信號處理器來完成自適應(yīng)濾波器的設(shè)計,系統(tǒng)如圖1所示。

基于DSP的自適應(yīng)濾波器設(shè)計方案

  系統(tǒng)工作原理:自適應(yīng)濾波器的整體設(shè)計思路中模擬信號輸入,輸入信號首先進行抗混疊濾波,然后將模擬信號變換成數(shù)字信號。根據(jù)奈奎斯特抽樣定理,為保證有用信息不丟失,抽樣頻率至少是輸入帶限信號最高頻率的2倍。經(jīng)過ADC轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,芯片預(yù)先設(shè)計好的自適應(yīng)濾波算法程序,對輸入的數(shù)字信號處理。這種自適應(yīng)濾波器的設(shè)計是具有跟蹤信號和噪聲變化的能力,也不需要知道關(guān)于輸入信號的先驗知識。

  經(jīng)過芯片處理后的信號通過DAC再轉(zhuǎn)換成連續(xù)的模擬波形,之后進行平滑濾波就可得到需要的模擬信號。

  1.1 自適應(yīng)濾波器原理

  自適應(yīng)濾波器是一種能夠自動調(diào)整本身參數(shù)的特殊維納濾波器,在設(shè)計時不需要預(yù)先知道關(guān)于輸入信號和噪聲的統(tǒng)計特性,它能夠在工作過程中逐步“了解”或估計出所需的統(tǒng)計特性,并以此為依據(jù)自動調(diào)整自身的參數(shù),以達到最佳濾波效果。一旦輸入信號的統(tǒng)計特性發(fā)生變化,它又能夠跟蹤這種變化,自動調(diào)整參數(shù),使濾波器性能重新達到最佳。

  自適應(yīng)濾波器中參數(shù)可調(diào)數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)可以是FIR數(shù)字濾波器或IIR數(shù)字濾波器,也可以是格型數(shù)字濾波器,輸入信號x(n) 通過參數(shù)可調(diào)數(shù)字濾波器后產(chǎn)生輸出信號(或響應(yīng))y(n),將其與參考信號(或稱期望響應(yīng))d(n)進行比較,形成誤差信號e(n),并以此通過某種自適應(yīng)算法對濾波器參數(shù)進行調(diào)整,最終使e(n) 的均方值最小。

  圖2所示即為自適應(yīng)濾波器的一般結(jié)構(gòu)。

  自適應(yīng)濾波器的一般結(jié)構(gòu)

  1.2 自適應(yīng)濾波器結(jié)構(gòu)


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