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1FIR滤波器设计概述
11设计背景
在许多数字信号处理系统中,FIR滤波器是最常用的组件之一,它完成信号预调、频带选择和滤波等功能。FIR滤波器在截止频率的边沿陡峭性能虽然不及11R滤波器,但是,考虑到FIR滤波器严格的线性相位特性和不像IIR滤波器存在稳定性的问题,FIR滤波器能够在数字信号处理领域得到广泛的应用。数字滤波器〔DigitalFilter,简称为DF〕是指用来对输入信号进行滤波的硬件和软件。所谓数字滤波器,是指输入、输出均为数字信号,通过一定运算关系改变输入信号所含频率成分的器件。数字滤波器和模拟滤波器相比,因为信号的形式和实现滤波的方法不同,数字滤波器具有比模拟滤波器精度高、稳定、体积小、重量轻、灵活、不要求阻抗匹配等优点。
对于一般的数字滤波器,按照单位冲激响应可分为无限长冲激响应IIR系统和有限长冲激响应FIR系统。在FIR系统中,那么用一个有理多项式表示的系统函数去逼近所需要的频率响应,即其单位冲激响应h〔
〕在有限个
值处不为零。
FIR滤波器那么可在幅度特性随意设计的同时,保证精确、严格的线性相位特性。这在要求相位线性信道的现代电子系统,如图像处理、数据传输等波形传递系统中,是具有很大吸引力的。而且,其单位冲激响应是有限长的,不存在不稳定的因素,并且可用因果系统来实现。相较于IIR滤波器,FIR滤波器有以下的优点:可以很容易地设计线性相位的滤波器。线性相位滤波器延时输入信号,却并不扭曲其相位。实现简单。在大多数DSP处理器,只需要对一个指令积习循环就可以完成FIR计算。在实际中,所有的DSP滤波器必须用有限精度实现,而在IIR滤波器中使用有限精度会产生很大的问题,由于采用的是反响电路,因此IIR通常用非常少的bit实现,设计者就能解决更少的与非理想算术有关的问题。可以用小数实现。不像IIR滤波器,FIR滤波器通常可能用小于1的系数来实现。当使用定点DSP的时候,这也是一个考虑因素,它能使得实现更加地简单。
采用汇编语言针对DSP芯片设计一个15阶FIR低通滤波器,截止频率为06〔归一化后的〕。
设计要求如下:1在Mtalab中首先设计符合要求的滤波器,并得到滤波器参数,和该滤波器的幅频特性和相频特性。
f2然后编写程序,在CCS软件环境下编写DSP程序,分别用方波和正弦波验证滤波器的设计。
3与MATBLE中设计的滤波器,进行比照研究。
f2系统开发平台与环境
CCS〔CodeComposerStdio〕是一种针对TMS320系列DSP的集成开发环境,在Wi
dows操作系统下,采用r
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