基于Matlab的FIR帶通濾波器設計與實(shí)現

　　在Matlab軟件平臺下，利用wavread函數對語(yǔ)音信號進(jìn)行采樣，記住采樣頻率和采樣點(diǎn)數。采樣值放在向量y中，fS表示采樣頻率（單位：Hz），bits表示采樣位數。根據語(yǔ)音信號的特點(diǎn)給出數字帶通FIR濾波器的性能指標：設置通帶頻率fp1=1 200 Hz，fp2=3 000 Hz，阻帶頻率fs1=1 000 Hz，fs2=3 200 Hz，抽樣頻率fs=8 000 Hz，阻帶最小衰減As=50 dB，通帶最大衰減Ap=1 dB。這里采用窗函數設計法設計FIR帶通濾波器。首先根據阻帶衰減選擇窗形狀，海明窗和布萊克曼窗等窗函數均可提供大于50 dB的衰減。由于海明窗可提供較小的過(guò)渡帶，所以選擇海明窗。根據ωp1=2fp1／fs；ωs1=2fs1／fs，B（帶寬）=ωp1-ωs1，N（窗口長(cháng)度）=ceil（6．6／B），n（階數）=N-1；算出階數為132。在FDATo ol設計界面，按要求填寫(xiě)以上參數，得到FIR數字帶通濾波器的仿真圖像，如圖1所示。

　　然后再用設計的FIR數字帶通濾波器對加噪的語(yǔ)音信號進(jìn)行濾波。在Matlab中，FIR濾波器利用函數fftfilt對信號進(jìn)行濾波。編寫(xiě)Matlab程序如下，實(shí)現上述功能。

　　程序中“quzao”為錄制的波形音頻文件（．wav），對加噪的語(yǔ)音信號進(jìn)行濾波仿真處理后，輸出結果如圖2所示。

3 FIR數字帶通濾波器語(yǔ)音去噪的DSP實(shí)現

　　3．1 硬件結構

　　圖3為FIR帶通濾波器的語(yǔ)音去噪硬件結構框圖。系統主要由DSP芯片（TMS320C5402）、A／D轉換器（ADS7864）和D／A轉換器（DAC7625）組成。

　　實(shí)現的核心器件采用TI公司生產(chǎn)的TMS320C5402芯片。該芯片采用先進(jìn)的修正哈佛結構，片內共有8條總線(xiàn)、CPU、在片存儲器、在片外圍電路等硬件和高度專(zhuān)業(yè)化的指令系統，使它的處理速度和容量大大提高，為數字濾波中的復雜算法的實(shí)現提供了良好的保證。

　　A／D轉換器采用TI公司生產(chǎn)的ADS7864芯片，它是一個(gè)高速（轉換時(shí)間2μs）12位精度，6通道的A／D轉換器件。它的最高工作頻率可達8 MHz，采樣率為500 kHz。根據奈奎斯特定理，信號的最高頻率不能高于250 kHz，這樣才不會(huì )有失真，而這個(gè)頻率對于語(yǔ)音信號的處理已經(jīng)足夠。

　　D／A轉換芯片采用DAC7625，它是一個(gè)4路12位D／A轉換器件，每路都有輸入寄存器和DAC寄存器，構成雙緩沖結構，轉換時(shí)間為10μs。