文献综述
电子信息工程
基于Verilog的FIR成型滤波器的设计与仿真
凡具有能力进行信号处理的仪器都可以称为滤波器，它在近代电子设备和各类控制系统中应用极为广泛。滤波器也是所有电子器件中使用最多，技术最为复杂的装置之一，信号处理问题差不多涵盖了所有的电子技术领域，具体信号表现形式有光、声、热以及磁、电、机械等，这就需要数字滤波器对其进行数字滤波，提取有用的信号。信号处理的基本上就是对信号进行分析、变换、综合、估值与识别等作为目的。目前信号处理主要是如何实现在同时存在噪声的情况下提取出真正的信号或信号特征作为首要任务，且将其应用于实际工程。处理技术可以分为数字信号处理和模拟信号处理系统系统是根据处理对象的不同信号。与模拟信号处理相比较，数字信号处理(Digital signal Processing，DSP)具有很大优势，比如在温度和工艺持续变化着，模拟信号就没有数字信号稳健。在数字表示中，准确度可以通过改变信号的字长来更好地控制信号，所以DSP技术可以在放大信号的同时忽略干扰和噪声的影响。但是，在模拟信号中，就不能排除干扰和噪声的影响，它们会同时被放大。数字信号还可以无误差地被存储和恢复、发送和接收、处理和操纵。通过高精度、大信噪比和可重构的数字技术可以实现许多复杂的系统。随着系统在宽带、高速、实时信号处理的要求越来越高，对滤波器的处理速度、性能等要求也随之提高，滤波器性能的优劣对系统有重要的影响。所以，对滤波器的研究和生产历来被各国所重视。
1917年德国和美国科学家分别发明了LC滤波器，第二年，第一个多路复用系统在美国科学家的努力下诞生了。20世纪60年代起，随着计算机技术、集成工艺和材料工业的发展，滤波器技术也登上了一个新的台阶，慢慢朝着高精度、低功耗、多功能、稳定可靠、体积小和价廉等方向进军，70年代以后，滤波器研究发展方向主要追求高精度、多功能、小体积、稳定可靠，其中RC有源滤波器、开关电容滤波器、电荷转移器数字和数字滤波器等各种滤波器得到了飞快发
展，在70年代后期这几种滤波器的单片集成被研制出来，并应用于实际。90年代至今还是主要致力于将滤波器应用于各行各业的开发和研制中，滤波器的研究一直没有间断过，在科学技术发展领域中起到不可代替的作用。
从形式上看，数字滤波分为线性滤波和非线性滤波。线性滤波是指卷积滤波，又分为频域滤波和时域滤波。非线性滤波主要是指同态滤波，它采取对数的方法将非线性问题线性化。近些年，线性滤波方法，如自适应滤波、Wiener滤波和Kalman滤波得到更深入的研究，更广泛地被应用于不同场所。一些非线性滤波方法，如同态滤波、中值滤波、小波滤波、形态滤波等也都是现代信号处理的前沿课题，除了重要的理论意义，更有着广阔的应用前景。其中Wiener滤波是最早提出的一种滤波方法，当混有白噪声的信号，可以在允许误差范围以内最得到对信号的最佳估计。但是，由于求解Wiener-Hoff方程比较复杂，因而在实际中应用Wiener滤波相当有难度，不过它具有十分重要的理论意义。信号的模型参数的得出，就需要Wiener滤波理论上的推算进行预测，最后获得著名的Levinson算法。在20 世纪60 年代初提出的一种滤波方法就是Kalman滤波。它与Wiener滤波同样可以在最小均方误差范围以内的条件下给出信号的最佳估计。不过，它和Wiener滤波也有不同的地方，可以说是它的优势，该滤波技术在时域中运行是采用递推方式，因此速度快，便于实时处理，从而得到更加广泛的应用。Kalman滤波推广到二维，可以通过图象的去噪。如果Wiener滤波器的单位脉冲响应为有限长时，可以利用自适应滤波的方法得到滤波器的最佳响应。
我国是在50年代后期才开始广泛使用滤波器，当时主要把它用于话路滤波和报路滤波。经过半个世纪的发展，我国滤波器在研制、生产和应用等方面已跟上国际发展步伐，但由于缺少专门的研制机构，加之集成工艺和材料工业的滞后，我国许多新型滤波器的研制应用与国际发展相差一段距离。
数字滤波是数字信号处理中一个非常重要且普遍应用的技术，也是数字信号处理的基本方法。所谓数字滤波，是指其输入、输出均为数字信号，通过一定的运算关系改变输入信号所含的频率成分的相对比例或滤除某些频率成分，达到提取和加
强信号中的有用成份，消弱无用的干扰成份的目的。数字滤波与模拟滤波相比，有精度高、可靠性高、灵活性好等突出优点，可以满足对幅度和相位的严格要求，还能降低开发费用，缩短研制到应用的时间，在很多领域逐步代替了传统的模拟信号系统。——滤波器有各种不同的分类，一般有以下几种。 （1）按选择物理量分类
---幅度选择、频率选择、信息选择（例如匹配滤波器）和时间选择（例如PCM制中的话路信号）等四类滤波器是通过按选择物理量分类的。 （2）按处理信号类型分类
---模拟滤波器和离散滤波器是通过按照处理信号类型分的两种滤波器。其中离散滤波器又可分为混合、取样模拟、数字三个分类。模拟滤波器又可分为无源、异类、有源三种；
（3）按频率通带范围分类
---低通、高通、带通、带阻、全通五种类型是通过按频率通带范围分类的，其中梳形滤波器有周期性的通带和阻带，所以属于带通和带阻滤波器。
目前 FIR 滤波器大致有以下几种实现方法：
（1）使用单片通用数字滤波器集成电路。单片通用数字滤波器使用起来既方便又容易，但由于自身存在的一些不足（字长和阶数不够全面），有时候就不能满足设计的需要。
（2）采用DSP 器件实现。可以通过专门的函数进行编译、仿真从而实现FIR滤波器。所以运用DSP 器件实现FIR滤波器相比较容易，其广泛应用于各领域。其最大遗憾就是程序一定要顺序执行，虽然DSP 器件性能一直都在提升，但在有些实时性要求极高的场合中也不能完全适用。
（3）采用可编程逻辑器件实现。技术一直在更新，随之可编程逻辑器件的性能（容量和速度）也不断提高，实现单片系统集成已经成为现实。利用可编程逻辑器件实现FIR 滤波器，由于实现的是硬件并行算法，因此特别适用于某些实时性要求高的场合。
随着半导体技术的发展，数字电路已经由中小规模的集成电路向可编程逻辑器件（PLD）及专用集成电路(ASIC)转变。数字电路的设计手段也发生了变化，由传统的手工方式逐渐转变为以EDA工具作为设计平台的工作方式。硬件描述
语言就是设计人员和EDA工具之间的一种界面。利用硬件描述语言并借助EDA工具，可以完成从系统、算法、协议的抽象层次对电路进行建模、仿真、性能分析直到IC版图或PCB版图生成的全部设计工作。
随着电子工业的发展，对滤波器的功能要求越来越多，性能要求也越来越高，且要求它们向集成方向发展。我国滤波器研制和生产与上述要求相差甚远，为缩短这个差距，电子工程和科技人员负有重大的历史任务。
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基于Verilog的FIR成型滤波器的设计与仿真【文献综述】
