基于Matlab的FIR帶通濾波器設計及DSP實(shí)現

摘要：借助Matlab的FDATOOL濾波器設計分析軟件，設計了一種FIR數字帶通濾波器，并對一段含噪語(yǔ)音信號進(jìn)行濾波。利用匯編語(yǔ)言編程，在DSP上實(shí)現了該濾波器。實(shí)驗結果表明，該數字帶通濾波器精確，穩定性好，易于移植，具有很強的實(shí)用性與靈活性。
關(guān)鍵詞：FIR數字帶通濾波器；語(yǔ)音去噪；DSP；Matlab

0 引言
隨著(zhù)電子技術(shù)的飛速發(fā)展，人們正逐步進(jìn)入數字化時(shí)代，數字濾波器越來(lái)越受到人們的關(guān)注，并且在近代電信設備和各類(lèi)控制系統中的應用極為廣泛，如語(yǔ)音處理、圖像處理、通信、電視、雷達、生物醫學(xué)信號處理等。數字濾波器根據其沖激響應函數的時(shí)域特性，可分為有無(wú)限長(cháng)單位沖激響應(IIR)濾波器和有限長(cháng)單位沖擊響應(FIR)濾波器。IIR濾波器雖然可以利用模擬濾波器設計的結果，而模擬濾波器的設計有大量的圖表可查，方便簡(jiǎn)單，但它的相位是非線(xiàn)性的。圖像處理以及數據傳輸都要求信道具有線(xiàn)性相位，同時(shí)又可以具有任意的幅度特性。此外，FIR濾波器的單位沖激響應是有限長(cháng)的，因而濾波器一定是穩定的。隨著(zhù)Matlab軟件和信號處理工具箱的不斷完善，可以利用Matl ab信號處理工具箱快速有效地實(shí)現數字濾波器的設計、分析和仿真。本文首先使用Matlab設計了一個(gè)FIR數字帶通濾波器，并對一段含噪語(yǔ)音信號進(jìn)行濾波，然后在TI公司生產(chǎn)的TMS320C5402芯片上具體實(shí)現了該濾波器。

1 FIR數字帶通濾波器設計原理
設FIR濾波器單位脈沖響應h(n)長(cháng)度為N，其系統函數H(z)為：

FIR濾波器的設計任務(wù)是選擇有限長(cháng)度的h(n)，使傳輸函數滿(mǎn)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，導出hd(n)。因為理想濾波器的沖激響應hd(n)是無(wú)限長(cháng)的非因果序列，而所要設計的是hd(n)是有限長(cháng)的FIR濾波器，所以要用有限長(cháng)序列hd(n)來(lái)逼近無(wú)限長(cháng)序列h(n)。設：

由此可見(jiàn)，窗函數不僅影響原信號在時(shí)域內的波形，而且也影響頻域內的波形。

2 用Matlab輔助設計與仿真
設計一個(gè)FIR濾波器，關(guān)鍵是要得到正確的h(n)系數。把生成的濾波器系數加載到目標DSP程序中有兩種方式：
(1)把濾波器系數輸人到一個(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加載到DSP程序的一個(gè)變量中。