基于Matlab的FIR帶通濾波器設計與實現

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，并對一段含噪語音信號進行濾波。利用匯編語言編程，在DSP上實現了該濾波器。實驗結果表明，該數字帶通濾波器精確，穩定性好，易于移植，具有很強的實用性與靈活性。

　　關鍵詞：FIR數字帶通濾波器；語音去噪；DSP；Matlab

　　引言

　　隨著電子技術的飛速發展，人們正逐步進入數字化時代，數字濾波器越來越受到人們的關注，并且在近代電信設備和各類控制系統中的應用極為廣泛，如語音處理、圖像處理、通信、電視、雷達、生物醫學信號處理等。數字濾波器根據其沖激響應函數的時域特性，可分為有無限長單位沖激響應（IIR）濾波器和有限長單位沖擊響應（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，方便簡單，但它的相位是非線性的。圖像處理以及數據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，FIR濾波器的單位沖激響應是有限長的，因而濾波器一定是穩定的。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FIR數字帶通濾波器，并對一段含噪語音信號進行濾波，然后在TI公司生產的TMS320C5402芯片上具體實現了該濾波器。

　　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）長度為N，其系統函數H（z）為：

　　FIR濾波器的設計任務是選擇有限長度的h（n），使傳輸函數滿足技術要求。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）是無限長的非因果序列，而所要設計的是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：

　　由此可見，窗函數不僅影響原信號在時域內的波形，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FIR濾波器，關鍵是要得到正確的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C語言的頭文件，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