【正文】 包括 ： 低通 (Lowpass)、高通 (Highpass)、帶通 (Bandpass)和帶阻 (Bandstop)。選為最小階數(shù) (Minimum Order)[11][19]。 T=1。 Yk=fft(y)。 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 本章小結(jié) 本章介紹了 MATLAB 軟件，及其 FIR 數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法， 并 使用MATLAB 進(jìn)行 FIR 數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì) 和仿真 。 plot(n,abs(Yk))。 %采樣頻率的一半。 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 20 圖 33（ a） 量化前的 FIR 濾波器的幅頻特性曲線 圖 33（ b） 量化前的 FIR 濾波器的相頻特性曲線 FIR 濾波器的 MATLAB 仿真 為了驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的濾波器是否滿足要求，用 MATLAB 進(jìn)行仿真。 濾波器階數(shù) (Filter Order) 包括 ： 指定階峰 (Specify Order)和最小階數(shù) (Minimum Order)。 濾波器指標(biāo) 根據(jù)采樣定律，采樣頻率 sf 應(yīng)大于或等于所有信號(hào)頻率成分中，最大頻率的兩倍。 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 MATLAB 提供了相應(yīng)的子程序來實(shí)現(xiàn)窗函數(shù)，例如： wd=boxcar(N) % 數(shù)組 wd 中返回 N 點(diǎn)矩形窗函數(shù) wd=triang(N) % 數(shù)組 wd 中返回 N 點(diǎn)三角窗函數(shù) wd=hanning(N) % 數(shù)組 wd 中返回 N 點(diǎn)漢寧窗函數(shù) wd=hamming(N) % 數(shù)組 wd 中返回 N 點(diǎn)哈明窗函數(shù) wd=Blackman(N) % 數(shù)組 wd 中返回 N 點(diǎn)布萊克曼窗函數(shù) wd=kaiser(N， beta) % 數(shù)組 wd 中返回給定 beta 值時(shí) N 點(diǎn)凱澤窗函數(shù) 這些函數(shù)的輸入一般只要窗函數(shù)的長(zhǎng)度 N 就夠了，只有凱澤窗還需要規(guī)定beta 值。 ()filter 用于實(shí)現(xiàn) IIR 和FIR 濾波器對(duì)數(shù)據(jù)的濾波，常用來計(jì)算濾波器對(duì)輸入配響應(yīng)。 MATLAB 語(yǔ)言在教學(xué)及科學(xué)研究起著重大的作用。這一方法由于具有通用性的特點(diǎn)并可以實(shí)現(xiàn)算法的并行運(yùn)算，無(wú)論是作為獨(dú) 立的數(shù)字信號(hào)處理，還是作為 DSP 芯片的協(xié)作處理器都是比較活躍的研究領(lǐng)域。 2． 采用 DSP(Digital Signal Processing)處理器來實(shí)現(xiàn) DSP 處理器是專為數(shù)字信號(hào)處理而設(shè)計(jì)的，如 TI 公司的 TMS320CX 系列， AD 公司的 ADSP2IX， ADSP210X 系列等。直接型的缺點(diǎn)是需要一個(gè)多輸入加法器，當(dāng) FIR 階數(shù)較多時(shí)，多輸入加法器的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、遲延較大，直接型結(jié)構(gòu)也不便于多個(gè) FIR 濾波器級(jí)連 擴(kuò)展。 系統(tǒng)函數(shù)在單位圓上作 N 等分取樣就是單位取樣響應(yīng) ()hn 的離散傅里葉變換 ()Hk。 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 x ( n )h ( 0 )Z 1Z 1h ( N 1 )Z 1h ( 1 ) h ( 2 )h ( N 2 )y ( n ) 圖 21（ a） FIR 濾波器的直接型結(jié)構(gòu) x ( n )h ( N 3 )Z 1Z 1h ( N 1 )Z 1h ( 1 )h ( 2 )h ( N 2 )y ( n )Z 1h ( 0 ) 圖 21（ b） FIR 濾波器的直接型結(jié)構(gòu) 直接型結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是： 優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單直觀，乘法運(yùn)算量較少； 缺點(diǎn)：調(diào)整零點(diǎn)較難。若對(duì)通帶和阻帶中的所有 ? ，都有 ()E??? ，則 說明已達(dá)到最佳逼近。這里 F 是 0 ????的閉子集。我們將研究對(duì)于設(shè)計(jì)具有廣義線形相位的 FIR 濾波器特別有效且廣泛使用的算法 ParksMcClellan[11]算法。 為了提高逼近的質(zhì)量，可以采用人為的擴(kuò)展過渡帶的方法，即在頻率相應(yīng)的過渡帶內(nèi)插入一個(gè)或多個(gè)比較連續(xù)的采樣點(diǎn)，使過渡帶比較連續(xù)，從而通帶和阻帶之間變化比較緩慢， 使得設(shè)計(jì)得到的濾波器對(duì)理想濾波器的逼近誤差較小。 為了進(jìn)一步抑制旁瓣，對(duì)升余弦窗函數(shù)再加上一個(gè)二次諧波的余弦分量，變成布拉克曼窗， 故又稱二階升余弦窗。因此，實(shí)際選用的窗函數(shù)往往是它們的折衷。傅立葉系數(shù) ()dhn實(shí)際上就是理想數(shù)字濾波器的沖激響應(yīng)。另外，它還有以下特點(diǎn) ：設(shè)計(jì)方式是線性的 ； 硬件容易實(shí)現(xiàn) ； 濾波器過渡過程具有有限區(qū)間 ； 相對(duì) IIR濾波器而言，階次較高，其延遲也要比同樣性能的 IIR 濾波器大得多 [l][2]。而后，用 DSP 處理器或 FPGA 進(jìn)行數(shù)字濾波的硬件實(shí)現(xiàn)。它的主要數(shù)字運(yùn)算單元是一個(gè)乘累加器 (Multiplyaccumulator， MAC)，能夠在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)完成一次乘累加運(yùn)算，配有適合于信號(hào)處理的指令，具備獨(dú)特的循環(huán)尋址和倒序 尋址能力。分布式算法在完成乘累加功能時(shí)是通過將各輸入數(shù)據(jù)每一對(duì)應(yīng)位產(chǎn)生的部分積預(yù)先進(jìn)行相加形成相應(yīng)的部分積，然后再對(duì)各個(gè)部分積累加形成最終結(jié)果，而傳統(tǒng)算法是等到所有乘 積已經(jīng)產(chǎn)生之后再來相加來完成乘累加運(yùn)算的。目前 DSP 芯片的價(jià)格越來越低，性能價(jià)格比日益提高，具有巨大的應(yīng)用潛力。 3． 數(shù)字濾波器的參數(shù)調(diào)節(jié)比起模擬濾波器來更加方便、靈活。 數(shù)字濾波器又分為無(wú)限沖激響應(yīng)濾波器 (IIR)和有限沖激響應(yīng)濾波器 (FIR)。數(shù)字濾波是語(yǔ)音和圖象處理、模式識(shí)別、譜分析等應(yīng)用中的一個(gè)基本處理算法。 第 1 章 緒論 ................................................................................................................ 1 數(shù)字濾波器的優(yōu)越性 ....................................................................................... 1 國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的相關(guān)進(jìn)展 ........................................................................... 2 數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)方法 ................................................................................... 3 主要研究?jī)?nèi)容 ................................................................................................... 3 第 2 章 FIR 濾波器基礎(chǔ) ............................................................................................. 4 FIR 濾波器的特點(diǎn) ............................................................................................. 4 FIR 濾波器的設(shè)計(jì)方法 ..................................................................................... 4 利用窗函數(shù)法設(shè)計(jì) FIR 濾波器 ................................................................ 4 用頻率抽樣法設(shè)計(jì) FIR 濾波器 ................................................................ 7 利用切比雪夫逼近法設(shè)計(jì) FIR 濾波器 .................................................... 7 FIR 濾波器的實(shí)現(xiàn)方法 ..................................................................................... 9 FIR 濾波器的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu) .............................................................................. 9 FIR 濾波器的實(shí)現(xiàn)方法 ............................................................................ 13 本章小結(jié) ......................................................................................................... 14 第 3 章 基于 MATLAB 的 FIR 濾波器的設(shè)計(jì) ....................................................... 15 MATLAB 簡(jiǎn)介 ................................................................................................ 15 基于 MATLAB 的 FIR 濾波器的設(shè)計(jì) .......................................................... 16 設(shè)計(jì)要求 .................................................................................................. 16 濾波器指標(biāo) .............................................................................................. 16 設(shè)計(jì)過程 .................................................................................................. 16 設(shè)計(jì)結(jié)果 .................................................................................................. 18 FIR 濾波器的 MATLAB 仿真 ........................................................................ 20 本章小結(jié) ......................................................................................................... 22 第 4 章 數(shù)字濾波器的 DSP 實(shí)現(xiàn) ............................................................................. 23 DSP 的基本特征 .............................................................................................. 23 TMS320C54xDSP 的硬件結(jié)構(gòu) ....................................................................... 24 總線結(jié)構(gòu) .................................................................................................. 24 中央處理單元 .......................................................................................... 25 內(nèi)部存儲(chǔ)器 .............................................................................................. 26 片內(nèi)外設(shè) .................................................................................................. 27 DSP 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā) .................................................................................. 27 DSP 系統(tǒng)的特點(diǎn) ......................