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一种适用于地震勘探仪器的数字滤波器的设计

栗晶晶  
【摘要】:本论文的主要目的是设计地震勘探仪器中的数字滤波器,确定能满足其需求的结构和参数并进行优化。由3级级联积分梳状(CIC)滤波器、1级补偿滤波器、以及1级有限脉冲(FIR)滤波器构成。每级滤波器首先在MATLAB中模拟仿真,然后通过Modelsim验证,最后在Altera公司的Cyclone IVE系列FPGA(现场可编程门阵列)芯片中实现。 CIC抽取滤波器主要实现采样率转换,通过对窄带源抽取以提取基带信号,CIC滤波器的主要优势是不需要乘法器,只用加法器、积分器和寄存器就可以实现。补偿滤波器的主要任务是补偿CIC滤波器通带内的衰减。FIR滤波器具有严格线性相位和全局稳定性的特点,主要用于滤波器最后阶段,抑制无用信号,实现高精度滤波。 本文的主要工作如下: 1、介绍地震勘探的原理和地震仪器的背景、分析地震仪器对数字滤波器提出的要求,确定实现方案; 2、通过MATLAB对多级数字滤波器参数设计和仿真; 3、通过Quartus II、Modelsim软件平台对其FPGA实现方案的仿真和分析,并与 MATLAB模拟结果对照; 4、对本文的总结和在此滤波器设计基础上的后续工作展望。 论文主要研究了:各级数字滤波器原理以及实现方案,包括MATLAB模拟仿真和硬件上的功能实现。 论文的难点:数字滤波器抗混叠抽取、溢出控制、以及滤波性能的改善。 研究结果表明:数字滤波器的多级结构以及所提出的参数已完全满足设计需要。


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