基于Matlab的FIR带通滤波器设计与实现

　　在Matlab软件平台下，利用wavread函数对语音信号进行采样，记住采样频率和采样点数。采样值放在向量y中，fS表示采样频率（单位：Hz），bits表示采样位数。根据语音信号的特点给出数字带通FIR滤波器的性能指标：设置通带频率fp1=1 200 Hz，fp2=3 000 Hz，阻带频率fs1=1 000 Hz，fs2=3 200 Hz，抽样频率fs=8 000 Hz，阻带最小衰减As=50 dB，通带最大衰减Ap=1 dB。这里采用窗函数设计法设计FIR带通滤波器。首先根据阻带衰减选择窗形状，海明窗和布莱克曼窗等窗函数均可提供大于50 dB的衰减。由于海明窗可提供较小的过渡带，所以选择海明窗。根据ωp1=2fp1／fs；ωs1=2fs1／fs，B（带宽）=ωp1-ωs1，N（窗口长度）=ceil（6．6／B），n（阶数）=N-1；算出阶数为132。在FDATo ol设计界面，按要求填写以上参数，得到FIR数字带通滤波器的仿真图像，如图1所示。

　　然后再用设计的FIR数字带通滤波器对加噪的语音信号进行滤波。在Matlab中，FIR滤波器利用函数fftfilt对信号进行滤波。编写Matlab程序如下，实现上述功能。

　　程序中“quzao”为录制的波形音频文件（．wav），对加噪的语音信号进行滤波仿真处理后，输出结果如图2所示。

3 FIR数字带通滤波器语音去噪的DSP实现

　　3．1 硬件结构

　　图3为FIR带通滤波器的语音去噪硬件结构框图。系统主要由DSP芯片（TMS320C5402）、A／D转换器（ADS7864）和D／A转换器（DAC7625）组成。

　　实现的核心器件采用TI公司生产的TMS320C5402芯片。该芯片采用先进的修正哈佛结构，片内共有8条总线、CPU、在片存储器、在片外围电路等硬件和高度专业化的指令系统，使它的处理速度和容量大大提高，为数字滤波中的复杂算法的实现提供了良好的保证。

　　A／D转换器采用TI公司生产的ADS7864芯片，它是一个高速（转换时间2μs）12位精度，6通道的A／D转换器件。它的最高工作频率可达8 MHz，采样率为500 kHz。根据奈奎斯特定理，信号的最高频率不能高于250 kHz，这样才不会有失真，而这个频率对于语音信号的处理已经足够。

　　D／A转换芯片采用DAC7625，它是一个4路12位D／A转换器件，每路都有输入寄存器和DAC寄存器，构成双缓冲结构，转换时间为10μs。