【正文】 （ HPF）、帶通濾波器（ BPF）、帶阻濾波器。另外，在全頻帶幅頻特性固定的濾波器稱為全通濾波器，可用于改善濾波器的相頻特性。 1 第一章 數(shù)字濾波器概述 數(shù)字濾波器是指用有限精度算法實(shí)現(xiàn)的，完成信號(hào)濾波處理的離散時(shí)間線性非時(shí)變系統(tǒng)，其輸入是一組由模擬信號(hào)取樣和量化得到的數(shù)字量，其輸出是經(jīng)過變換的另一組數(shù)子量。 具有頻率選擇功能的數(shù)字濾波器按功能分類有低通濾波器（ LPF）、高通濾波器（ HPF）、帶通濾波器（ BPF）、帶阻濾波器 [3]。 本章小結(jié) 本章主要討論了數(shù)字濾波器的一些基本概念。傅立葉設(shè)計(jì)的頻率響應(yīng)中存在 不合乎要求的震蕩或過沖，可以使用窗口函數(shù)控制這些效應(yīng)。通常采用理想的數(shù)字濾波器模型。數(shù)字濾波器不僅具有高可靠性、高精度，而且它是用可編程的處理器實(shí)現(xiàn)的，因而容易改變?yōu)V 波器的參數(shù)。此外 FIR 濾波器可以采用快速傅立葉變換算法，在相同階數(shù)的條件下，運(yùn)算速度可以快的多 [1]。在上例中直接型需要四個(gè)乘法器，而級(jí)聯(lián)型則需要五個(gè)乘法器。 Matlab SPTool 工具箱的 FIR 濾波器設(shè)計(jì) SPTool 工具箱簡(jiǎn)介 SPTool 是一個(gè)圖形環(huán)境，提供了一種用于信號(hào)查看、濾波器設(shè)計(jì)和頻譜分析的多圖形環(huán)境。如圖 43 給出了受干擾的正弦波 sig1。 濾波器設(shè)計(jì)與 FDATool 工具箱簡(jiǎn)介 在 Matlab 命令窗口中鍵入 FDATool 啟動(dòng) FDATool。把技術(shù)指標(biāo)填入相應(yīng)的筐中，再點(diǎn)擊 ―Design Filter‖,設(shè)計(jì)的濾波器就如圖 49 Bandpass 所示。 系數(shù)量化后，在 Filter Design amp。必須注意：其低 N 位為零，其中 N 為滿足式（ 43）的最小 N 值。在用定點(diǎn) DSP 時(shí)，產(chǎn)生誤差是不能避免的，但是可以通過一些方法減小誤差 。未來 DSP 的理想設(shè)計(jì)模式是，設(shè)計(jì)人員編寫通用的 C 程序，其中調(diào)用名稱和參數(shù)規(guī)范的優(yōu)化算法函數(shù)，當(dāng) DSP 或 DSP 電路板升級(jí)時(shí)，只要將 C 程序在新的 DSP 開發(fā)環(huán)境下重新編譯和鏈接，就能生成與實(shí)際電路匹配的可執(zhí)行代碼。 我還要感謝所有教我的老師及實(shí)驗(yàn)室的指導(dǎo)老師，是你們的諄諄 教誨，使我擁有了豐富的專業(yè)知識(shí)。 數(shù)字濾波是譜分析、雷達(dá)信號(hào)處理、通信信號(hào)處理等應(yīng)用中的基本處理算法，它能夠滿足濾波器對(duì)幅度和相位的嚴(yán)格要求，解決了模擬濾波器所無法克服的電壓漂移、溫度漂移和噪聲等問題，同時(shí)有很 高的可編程性和靈活性?？v坐標(biāo)顯示幅度的相對(duì)值，可設(shè)置圖形屬性，改為 dB 作單位 [6]。在數(shù)字信號(hào)處理中的 FIR、卷積等運(yùn)算中，循環(huán)尋址具有極其重要的意義 [11]。如圖 413 所示： 圖 411 Phase Response Response 圖 410 Magnitude Response 圖 412 Impulse Response 圖 413 量化窗口 18 在 Analysis 菜單中選擇 Filter Coefficents 選項(xiàng)可以查看量化系數(shù)。通帶紋波限制為 1dB(Ap)。如圖47(a) 、 (b)所示 (a)濾波前信號(hào) (b)濾波后的信號(hào) 圖 47 從濾波前后波形對(duì)比，我們可以看出，高頻分量被濾除掉了。 plot(t,xn) 可以利用 File菜單中的 Import選 項(xiàng)將其他信號(hào)、濾波器或頻譜由 Matlab工作區(qū)中導(dǎo)入到 SPTool工作區(qū)內(nèi)。 FIR 是沒有反饋支路，即沒有環(huán)路，其單位脈沖響應(yīng)是有限長(zhǎng)的。這樣級(jí)聯(lián)型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是由一階或二階實(shí)系數(shù)因式級(jí)聯(lián)構(gòu)成的，其中每一個(gè)因式都可以用直接型實(shí)現(xiàn)。 從結(jié)構(gòu)上看， IIR 濾波器必須采用遞歸結(jié)構(gòu)來配置極點(diǎn)，并保證極點(diǎn)位置在單位圓內(nèi)。設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字濾波器時(shí)有一些基本的步驟，首先要按照實(shí)際需要，確定濾波器的性能指標(biāo)，尋找一個(gè)滿足預(yù)定性能要求的離散線性非時(shí)變系統(tǒng)，然后通過模擬，驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是否符合給定的性能指標(biāo)。對(duì)于相位響應(yīng)指標(biāo)形式，通常希望系統(tǒng)在通頻帶中有線性相位。 （ 2）切比雪夫（ Chebjyshe）近似，它是頻率響應(yīng)指定區(qū)域內(nèi)的最大誤差。也存在著許多等價(jià)的算法結(jié)構(gòu)。而 FIR 濾波器的傳遞函數(shù)不存在 0 之外的極點(diǎn)，所以，本質(zhì)上 FIR 濾波器與非遞歸型濾波器是一致的。 濾波器也就是一個(gè)線性 移不變離散系統(tǒng)，其基本輸入輸出關(guān)系為： h(n)*x (n)m)h(m )x (ny (n) Nm ??? ???10 (11) 其中 h(n)為系統(tǒng)的單位沖激響應(yīng)。 相頻特性 設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器時(shí)，不僅要考慮它的幅頻特性，相頻特性也是需要考慮的重要問題。數(shù)字濾波器具有幅度特性和相位特性。因此，指標(biāo)的形式一般在頻域中給出幅度和相位響應(yīng)。但是，不存在對(duì)于所有濾波器特性都是最優(yōu)的單一方法。 FIR 與 IIR 濾波器的比較 從性能上說， IIR 濾波器可用較低的階數(shù)獲得高的選擇性，所用的存儲(chǔ)單元少，計(jì)算量 小，效率高。設(shè)單位脈沖響應(yīng) h(n)長(zhǎng)度為 N，其系統(tǒng)函數(shù) H（ z）和差分方程分別為 ??? ???? ???? 1011110)( Nn nnNN zbzbzbbZH ?? (31) ???? ?????????10110 )1()1()1()()(Ni in nxbnNxbnxbnxbny ? (32) 其單 位脈沖響應(yīng) h(n)是有限長(zhǎng)的，按照式（ 31）的 Z 反變換， h(n)表示為 濾波器的階數(shù) N1。π/2， τ為時(shí)延的拍數(shù)。按照不同的數(shù)據(jù)類型，數(shù)據(jù)載入可以分為信號(hào)數(shù)據(jù)載入、濾波器數(shù)據(jù)載入以及功率譜數(shù)據(jù)載入。并單擊 View 來查看所導(dǎo)入濾波器的特性。 （ 4） 窗口技術(shù)要求僅可用于采用傅立葉方法的 FIR 設(shè)計(jì)。 FIR 濾波器的沖激響應(yīng)顯示所設(shè)計(jì)濾波器的系數(shù)。這兩種工具箱都能查看所設(shè)計(jì)濾波器的幅度響應(yīng)、相位響應(yīng)、群延遲、零點(diǎn)極點(diǎn)圖、沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)。在接著打開觀察窗口：選擇菜單―View‖、 ―Graph‖、 ―Time/Frequency…‖ 進(jìn)行如下圖 51 設(shè)置， 點(diǎn)擊 ―OK‖后，就打開了變量 input 的顯示圖形窗。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，要注意實(shí)現(xiàn)中的誤差問題。 SSBX SXM 。 作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多不足的地方，如果沒有指導(dǎo)老師的督促指導(dǎo)，以及一起學(xué)習(xí)的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是非常難的。 23 結(jié) 束 語 在數(shù)字信號(hào)處理中，數(shù)字濾波占有極其重要的地位。然后在程序中 設(shè)置斷點(diǎn)就可以了。 20 第五章 FIR 濾波器的 DSP 實(shí)現(xiàn) 本章采用上面 MATLAB 仿真得到的濾波系數(shù)，用循環(huán)尋址的方法，使用C54X 匯編語言來實(shí)現(xiàn) FIR 濾波器，并基于 Code Composer Studio 開發(fā)平臺(tái)進(jìn)行的濾波運(yùn)算。例如，相位響應(yīng)和沖激響應(yīng)分別顯示于圖 411 和圖 412 中。 （ 5） 頻率設(shè)計(jì)要求可以是采樣頻率 (fs) 、 通帶截止頻率或阻帶截止頻率。 圖 42 導(dǎo)入信號(hào) xn 圖 43 信號(hào) sig1 13 SPTool 工具箱中還可以根據(jù)自己定義的規(guī)格設(shè)計(jì) FIR 和 IIR 濾波器，可以通過單擊 SPTool 中 Filters 列之下的 New 按鈕來完成這一操作。這里以低通為例，創(chuàng)建信號(hào)數(shù)據(jù)時(shí)的 [9] [10]： fs=1000。利用這種對(duì)稱性可以簡(jiǎn)化濾波器的結(jié)構(gòu)。 FIR 濾波器總是穩(wěn)定的，同 IIR 結(jié)構(gòu)相