任何系统都不可避免地受到噪声的影响,如何有效地消除和抑制噪声是多年来的热门研究课题之一。噪声抑制方法可以分为两大类:被动噪声抑制和主动噪声抑制。所谓的被动式噪声抑制方法是从声学材料和声学结构入手抑制噪声,该方法对抑制高频噪声较为有效,而对低频噪声效果不好,且系统设备笨重、体积庞大。主动式噪声抑制方法解决了低频噪声抑制问题,且系统的体积小、重量轻。随着控制系统理论和数字信号处理技术的发展,主动噪声抑制技术开始以自适应为主要研究方向。本文主要研究基于自适应滤波器的主动噪声抑制技术及其实现方法。 本文介绍了自适应滤波器的基本原理,对自适应算法中的最小均方算法和最小二乘算法进行了深入研究,分析了算法的收敛特性及各参数对算法性能的影响。应用MATLAB软件,对自适应算法在噪声对消中的应用进行了仿真研究,针对各类不同参数和不同输入信号,分析比较了各种情况下的滤波器收敛速度、稳态误差和各算法的优缺点。 在理论和仿真研究的基础上,结合先进的数字信号处理技术完成了自适应滤波器的两种实现方案的设计:基于DSP芯片的实现和基于FPGA的实现。基于DSP芯片的实现方案采用TI公司的浮点型芯片TMS320C33处理器,设计了系统的外围接口电路;在集成开发环境Code Composer中,采用C语言进行编程设计,实现了自适应滤波功能;对其在噪声抑制中的应用进行了研究。该方法克服了传统的最小均方滤波器的缺点,在收敛速度和收敛性能上都有所改善,解决了梯度噪声放大问题。 基于FPGA的实现,利用自上向下的设计方法将自适应滤波器划分为几个子模块去具体实现:在QUARTUSΠ开发平台上,用VHDL语言进行功能描述,完成了系统的硬件设计与逻辑综合,进行了模拟仿真。FPGA可以实现并行工作方式,对于DSP处理器需要大量运算指令完成的工作,FPGA只需一个时钟周期的时间就能完成,FPGA方法在处理速度上优于DSP系统。利用在系统可编程技术可以根据需要对系统硬件功能实时的加以修改,使整个硬件系统设计灵活,易于维护和升级。