基于Matlab的FIR帶通濾波器設(shè)計與實現(xiàn)

摘要：借助Matlab的FDATOOL濾波器設(shè)計分析軟件，設(shè)計了一種FIR數(shù)字帶通濾波器，并對一段含噪語音信號進行濾波。利用匯編語言編程，在DSP上實現(xiàn)了該濾波器。實驗結(jié)果表明，該數(shù)字帶通濾波器精確，穩(wěn)定性好，易于移植，具有很強的實用性與靈活性。

　　關(guān)鍵詞：FIR數(shù)字帶通濾波器；語音去噪；DSP；Matlab

　　引言

　　隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，人們正逐步進入數(shù)字化時代，數(shù)字濾波器越來越受到人們的關(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，如語音處理、圖像處理、通信、電視、雷達、生物醫(yī)學信號處理等。數(shù)字濾波器根據(jù)其沖激響應(yīng)函數(shù)的時域特性，可分為有無限長單位沖激響應(yīng)（IIR）濾波器和有限長單位沖擊響應(yīng)（FIR）濾波器。IIR濾波器雖然可以利用模擬濾波器設(shè)計的結(jié)果，而模擬濾波器的設(shè)計有大量的圖表可查，方便簡單，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)是有限長的，因而濾波器一定是穩(wěn)定的。隨著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現(xiàn)數(shù)字濾波器的設(shè)計、分析和仿真。本文首先使用Matlab設(shè)計了一個FIR數(shù)字帶通濾波器，并對一段含噪語音信號進行濾波，然后在TI公司生產(chǎn)的TMS320C5402芯片上具體實現(xiàn)了該濾波器。

　　1 FIR數(shù)字帶通濾波器設(shè)計原理

　　設(shè)FIR濾波器單位脈沖響應(yīng)h（n）長度為N，其系統(tǒng)函數(shù)H（z）為：

　　FIR濾波器的設(shè)計任務(wù)是選擇有限長度的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)，導出hd（n）。因為理想濾波器的沖激響應(yīng)hd（n）是無限長的非因果序列，而所要設(shè)計的是hd（n）是有限長的FIR濾波器，所以要用有限長序列hd（n）來逼近無限長序列h（n）。設(shè)：

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

　　2 用Matlab輔助設(shè)計與仿真

　　設(shè)計一個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DSP程序中有兩種方式：

　　（1）把濾波器系數(shù)輸人到一個C語言的頭文件，在所建工程中添加該頭文件；

　?。?）直接把生成的濾波器系數(shù)加載到DSP程序的一個變量中。

本文采用第二種方法。選擇菜單File→Export打開Export對話框，選擇Coefficient File（ASCII），指定輸出文件名，生成*fcf文件