Documento avaliado pelos pares
Detector de envoltória de sinais de ultrassom baseado em FPGA utilizando uma aproximação da Transformada de Hilbert em filtro FIR
Autor
MATHEUS VERETA DOS SANTOS; Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, Paraná, Brasil
AMAURI AMORIN ASSEF; Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, Paraná, Brasil
JOAQUIM MIGUEL MAIA; Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, Paraná, Brasil
JONATHAN DE OLIVEIRA; Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, Paraná, Brasil
Resumen
Neste projeto, foi implementado um detector de envelope baseado em uma aproximação da Transformada de Hilbert em FPGA para calcular a magnitude dos sinais de ultrassom recebidos em tempo real. A arquitetura proposta explora a simetria ímpar negativa e os coeficientes nulos intercalados de um filtro FIR baseado na Transformada de Hilbert para reduzir os requisitos e a complexidade dos recursos de hardware. O projeto é modelado usando a ferramenta de desenvolvimento DSP Builder, permitindo a geração automática de algoritmos HDL diretamente do ambiente Matlab/Simulink. O código VHDL gerado foi sintetizado para uma FPGA Intel Stratix IV e validado em uma placa Terasic DE4-230. A precisão e o desempenho do detector de envelope são analisados com dados reais de ultrassom para diferentes ordens de filtro, comprimento de coeficiente e dois métodos de projeto de filtro: Equiripple e Least-Squares. A função de custo de erro quadrático médio normalizado NRMSE é usada para comparação com o valor absoluto de referência da função de Hilbert no Matlab. As conclusões demonstram que o método proposto produz resultados semelhantes aos métodos convencionais de detecção de envelope, sendo mais simples de implementar e exigindo menor custo computacional.
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