FPGA脉冲信号的梯形成形算法的研究和设计(2)
2.1数字梯形成形算法的设计 7
2.2梯形成形算法的模块化设计 8
2.2.1 子模块的结构设计 8
2.2.2 、 子模块的结构设计 9
2.2.3 子模块的设计 10
2.3结论 11
3 基于FPGA的梯形成形滤波器的实现 12
3.1梯形滤波器去噪设计 12
3.1.1数据流 12
3.1.2梯形滤波器的结构设计 12
3.1.3阈值去噪与积堆排除 12
3.1.4基线恢复与峰值保持 13
3.1.5分道存储 13
3.2 FPGA的梯形成形滤波器的实现 13
3.2.1 FPGA简介 13
3.2.2 FPGA的基本原理 14
3.2.3 FPGA 内部功能的实现 14
3.2. 4 FPGA的梯形成形滤波器的实现 14
3.3结论 15
4 Quartus II软件和MATLAB软件仿真与硬件应用实现 16
4.1 MATLAB软件仿真 16
4.1.1 原理仿真 16
4.1.2输入不同信噪比情况下的梯形滤波成形算MATLAB仿真 18
4.2 硬件的实现 19
4.2.1 算法的FPGA实现 19
4.3结论 20
5结论 21
1 绪论
1.1 选题依据及研究意义
上世纪90年代，基于数字信号处理技术，新的核脉冲能谱分析技术被提出。数字电路技术的最大优点是它的灵活性，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，甚至不可能实现的。数字多道系统（MCA）由于脉冲处理能力强，能实现最佳或准最佳滤波、脉冲处理的数度快、脉冲通过率更高、具有灵活的可编程特点，适用性强、成本更低，应用更加广泛。梯形成形是数字脉冲成形最长用的方法，这种算法具有简单、快速、脉冲下降快、脉宽窄等优点，并且对脉冲上升时间的变化具有免疫性，在数字化多道中得到了广泛应用。梯形成形就是一种用于数字化核脉冲信号滤波成形的重要方法。它不仅可代替复杂的模拟滤波成形电路，提高系统稳定性，而且还能改善系统灵活性和自适应性。
核分析方法中的最重要方法之一，就是核信息的获取和处理。作为一种常见的研究手段，核信息的获取和处理在许多基础和应用科学研究中起着至关重要的作用。核仪器就是用于获取和处理核信息的基本设备。传统模拟核能谱测量系统以多道脉冲幅度分析技术为核心，对模拟脉冲信号峰值进行采集。但是，传统模拟多道脉冲幅度分析器存在着以下的不足：
（1）在高计数率下，脉冲通过率低，分辨率下降：
（2）模拟滤波成形电路有限的处理能力达不到最佳滤波的要求；
（3）模拟电路固有的温漂影响了一起的性能；
（4）模拟系统无法胜任在脉冲波形识别、电荷俘获效应校正等更复杂的场
合应用。
20 世纪 90 年代以来，随着电子与计算机技术的快速发展，高速 ADC、各种数字化器件、实时操作系统和微处理器等技术，为新一代数字核能谱测量系统的诞生奠定了坚实的基础。多道脉冲幅度分析技术开始逐步向着数字化方向发展，性能优越的数字化多道取代模拟多道已成为技术发展的必然趋势。与传统的模拟产品相比， 数字梯形滤波器具有以下优点：
（1）算法简单快速。与高斯成形相比，在能量分辨率相同时，梯形成形的成形时间短，有利于提高脉冲通过率，便于实时处理。