基于Matlab的FIR帶通濾波器設(shè)計(jì)及DSP實(shí)現(xiàn)

摘要：借助Matlab的FDATOOL濾波器設(shè)計(jì)分析軟件，設(shè)計(jì)了一種FIR數(shù)字帶通濾波器，并對(duì)一段含噪語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行濾波。利用匯編語(yǔ)言編程，在DSP上實(shí)現(xiàn)了該濾波器。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該數(shù)字帶通濾波器精確，穩(wěn)定性好，易于移植，具有很強(qiáng)的實(shí)用性與靈活性。
關(guān)鍵詞：FIR數(shù)字帶通濾波器；語(yǔ)音去噪；DSP；Matlab

0 引言
隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，人們正逐步進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代，數(shù)字濾波器越來(lái)越受到人們的關(guān)注，并且在近代電信設(shè)備和各類控制系統(tǒng)中的應(yīng)用極為廣泛，如語(yǔ)音處理、圖像處理、通信、電視、雷達(dá)、生物醫(yī)學(xué)信號(hào)處理等。數(shù)字濾波器根據(jù)其沖激響應(yīng)函數(shù)的時(shí)域特性，可分為有無(wú)限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)(IIR)濾波器和有限長(zhǎng)單位沖擊響應(yīng)(FIR)濾波器。IIR濾波器雖然可以利用模擬濾波器設(shè)計(jì)的結(jié)果，而模擬濾波器的設(shè)計(jì)有大量的圖表可查，方便簡(jiǎn)單，但它的相位是非線性的。圖像處理以及數(shù)據(jù)傳輸都要求信道具有線性相位，同時(shí)又可以具有任意的幅度特性。此外，F(xiàn)IR濾波器的單位沖激響應(yīng)是有限長(zhǎng)的，因而濾波器一定是穩(wěn)定的。隨著Matlab軟件和信號(hào)處理工具箱的不斷完善，可以利用Matl ab信號(hào)處理工具箱快速有效地實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)、分析和仿真。本文首先使用Matlab設(shè)計(jì)了一個(gè)FIR數(shù)字帶通濾波器，并對(duì)一段含噪語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行濾波，然后在TI公司生產(chǎn)的TMS320C5402芯片上具體實(shí)現(xiàn)了該濾波器。

1 FIR數(shù)字帶通濾波器設(shè)計(jì)原理
設(shè)FIR濾波器單位脈沖響應(yīng)h(n)長(zhǎng)度為N，其系統(tǒng)函數(shù)H(z)為：

FIR濾波器的設(shè)計(jì)任務(wù)是選擇有限長(zhǎng)度的h(n)，使傳輸函數(shù)滿足技術(shù)要求。一般是先給定所要求的理想濾波器頻率響應(yīng)，導(dǎo)出hd(n)。因?yàn)槔硐霝V波器的沖激響應(yīng)hd(n)是無(wú)限長(zhǎng)的非因果序列，而所要設(shè)計(jì)的是hd(n)是有限長(zhǎng)的FIR濾波器，所以要用有限長(zhǎng)序列hd(n)來(lái)逼近無(wú)限長(zhǎng)序列h(n)。設(shè)：

由此可見，窗函數(shù)不僅影響原信號(hào)在時(shí)域內(nèi)的波形，而且也影響頻域內(nèi)的波形。

2 用Matlab輔助設(shè)計(jì)與仿真
設(shè)計(jì)一個(gè)FIR濾波器，關(guān)鍵是要得到正確的h(n)系數(shù)。把生成的濾波器系數(shù)加載到目標(biāo)DSP程序中有兩種方式：
(1)把濾波器系數(shù)輸人到一個(gè)C語(yǔ)言的頭文件，在所建工程中添加該頭文件；
(2)直接把生成的濾波器系數(shù)加載到DSP程序的一個(gè)變量中。