基于Matlab的FIR帶通濾波器設計與實現(xiàn)

　　在Matlab軟件平臺下，利用wavread函數(shù)對語音信號進行采樣，記住采樣頻率和采樣點數(shù)。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(shù)。根據(jù)語音信號的特點給出數(shù)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(shù)設計法設計FIR帶通濾波器。首先根據(jù)阻帶衰減選擇窗形狀，海明窗和布萊克曼窗等窗函數(shù)均可提供大于50 dB的衰減。由于海明窗可提供較小的過渡帶，所以選擇海明窗。根據(jù)ωp1=2fp1／fs；ωs1=2fs1／fs，B（帶寬）=ωp1-ωs1，N（窗口長度）=ceil（6．6／B），n（階數(shù)）=N-1；算出階數(shù)為132。在FDATo ol設計界面，按要求填寫以上參數(shù)，得到FIR數(shù)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(shù)字帶通濾波器對加噪的語音信號進行濾波。在Matlab中，F(xiàn)IR濾波器利用函數(shù)fftfilt對信號進行濾波。編寫Matlab程序如下，實現(xiàn)上述功能。

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

3 FIR數(shù)字帶通濾波器語音去噪的DSP實現(xiàn)

　　3．1 硬件結(jié)構(gòu)

　　圖3為FIR帶通濾波器的語音去噪硬件結(jié)構(gòu)框圖。系統(tǒng)主要由DSP芯片（TMS320C5402）、A／D轉(zhuǎn)換器（ADS7864）和D／A轉(zhuǎn)換器（DAC7625）組成。

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

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

　　D／A轉(zhuǎn)換芯片采用DAC7625，它是一個4路12位D／A轉(zhuǎn)換器件，每路都有輸入寄存器和DAC寄存器，構(gòu)成雙緩沖結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換時間為10μs。