数字梯形成形滤波器的模块化设计.pdf

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1、数字梯形成形滤波器的模块化设计王毅男，等数字梯形成形滤波器的模块化设计ModularDesignofDigitalTrapezoidalShapingFilter互薏盆男林伟(上海应用技术学院电气与电子工程学院，上海201418)摘要：针对数字梯形成形滤波器在数字化多道脉冲分析仪中的应用，给出其。变换方法的推导过程，并通过傅里叶变换讨论其滤波功能。从实际应用出发，对梯形成形滤波器进行模块化设计，使设计更有利于可编程逻辑器件的实现，可以简单灵活地调节梯形形状以适应不同的工作环境。利用Maflab软件对设计进行原理仿真，验证了模块化设计的正确性，并通过加入高斯白

2、噪声的方法讨论其滤波特性。使用FPGA配合嵌入式逻辑分析仪给出梯形成形滤波器的硬件实现及仿真，验证了系统设计的正确性。关键词：梯形成形数字化滤波多道脉冲幅度分析仪延迟可调FPGA中图分类号：TH83；TN713文献标志码：ADOI：10．16086／j．cnki．issnl000—0380．201510022Abstract：InaccordancewiththeapplicafionofdigitalIrapezoidalshapingfilterinmulti—channelpulseanalyzer，thederivationprocessofits：

3、transformmethodisgiven，anditsfilteringfunctionisdiscussedthroughFouriertransform．Fromthepracticalapplicafion，themodulardesignoftrapezoidalshapingfilterisconducted，thusthedesignismoreconductivetotherealizationoftheprogrammablelogicdevices，andtoadaptdifferentworkingenvironment，thesha

4、peoftrapezoidC￡U'Ibeadjustedflexibly．TheprinciplesimulationofthedesignisconductedbyadoplingMatlabsoftware，thecorrectnessofthemodulardesignisverified，andthefilteringcharacteristicsatediscussedthroughaddingGaussianwhitenoise．ThehardwareimplementationandsimulationofsuchfilteraI；egiven

5、usingFPGAandembeddedlogicanalyzer．theCOlTcctnes8ofthesystemdesignisverified．Keywords：TrapezoidalshapedDigi“filteringMulti-channelpulseamplirudeanalyzerAdjustabledelayFPGA0引言20世纪90年代，基于数字信号处理技术，提出了新的核脉冲能谱分析技术。数字电路技术的最大优点是灵活性，它可以综合成各种滤波器，使系统达到更高的信噪比，获得更好的能量分辨率，这些优点也是模拟电路难以实现的，甚至不可能实现

6、的¨。1。多道脉冲幅度分析器是通过测量核辐射探测器输出的电脉冲信号来获取核辐射信息，该信号具有较快的上升沿，有丰富的高频成分。由于前端电路的噪声影响和数模转换器采样频率的限制，不可能采集到每个脉冲信号的最大幅值口’41，因此在高精度要求下，“直接数据采集法”是不可行的，而梯形成形算法可以弥补这个不足。梯形成形滤波器是将输入的下降沿衰减的指数信号成形为梯形脉冲信号输出。已有研究证明，当只考虑电压和电流噪声，探测器收集电荷的时间不为零时，梯形成形滤波器是最优滤波器，并且非常适合用数字方法实现p。。为提高梯形成形算法的实用性，本文对算法进行修改稿收到日期：2015

7、—02—02。第一作者王毅男(1989一)，男，现为上海应用技术学院仿生装备与控制工程专业在读硕士研究生；主要从事高速信号采集与处理的研究。《自动化仪表》第36卷第10期2015年10月模块化设计，从更适合可编程逻辑器件实现的角度出发，完成梯形成形滤波器的结构设计。1梯形成形算法设前置放大器输出为理想指数信号，时域表达式为：U；(f)=U—e“■(t)(1)式中：u～为脉冲幅值；1-为前端放大器的时问常数；弘(f)为标准单位阶跃函数。以以为周期对输入信号进行采样，可以得到脉冲序列的表达式为：U；(t)=UmaxelⅣ■(t)(2)令e1聊=q，并对式(2)进

8、行：变换得：Ui(t)=u—X∥(z—q)(3)理想