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人工智能及识别技术本栏目 责任编辑： 唐一东数字滤波器的设计与实现方法葛建新（ 河源职业技术学院 广东 河源 517000 ）摘要： 在数字信号处理中， 数字滤波占有极其重要的地位。 数字滤波是语音和图象处理、模式识别、谱分析等应用中的一个基本处理算法。 在许多信号处理应用中用数字滤波器替代模拟滤波器具有许多优势。 用 DSP 芯片实现数字滤波除了具有稳定性好、精确度高、不受环境影响外， 还具有灵活性好的特点。 该文对数字滤波器的设计与实现方法进行了研究。关键词： 数字滤波器； 设计； 实现中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2009)08-1967-02Digital Filter Design and Implementation MethodsGE Jian-xin(Heyuan Polytechnic, Heyuan 517000,China)Abstract: In digital signal processing, digital filtering an extremely important position. Digital filtering are voice and image processing, pat-tern recognition, spectral analysis applications such as a basic treatment algorithm. In many signal processing applications using the digital fil-ter alternative filter has many advantages Analog. Implementation using DSP chip digital filtering except with good stability, high accuracy,free from environmental impact, but also the characteristics of good flexibility. In this paper, digital filter design and implementation meth-ods were studied.Key words: digital filters; design; implementation1 引 言21 世纪是数字化的时代， 随着越来越多的电子产品 将数字信号处理(DSP)作为技术核心，DSP 已经成为推动数字化进程的动力。 作为数字化最重要的技术之一，DSP 无论在其应用 的深度还是广度， 正在以前所未有的速度向前发展。 数字信号处理器， 也称DSP 芯片， 是针对数字信号处理需要而设计的一种具有特殊结构的微处理器， 它是现代电子技术、相结合的产物[1]。 随着信息处理技术的飞速发展， 计算机技术和数字信号处理技术数字信号处理技术逐渐发展成为一门主流技术， 它在电子信息、通信、软件无线电、自 动控制、仪表技术、信息家电等高科技领域得到了越来越广泛的应用。2 数字滤波器的应用与优点数字信号处理由 于运算速度快， 具有可编程特性和接口灵活的特点， 使得它在许多电子产品的研制、开发和应用 中， 发挥着重要的作用。 采用 DSP 芯片来实现数字信号处理系统是当前发展的趋势。 近年来，DSP 技术在我国也得到了迅速的发展， 不论是在科学技术研究， 还是在产品的开发等方面， 其应用越来越广泛， 并取得了丰硕的成果。 用可编程 DSP 芯片实现数字滤波可通过修改滤波器的参数十分方便的改变滤波器的特性。 几乎每一科学和工程领域例如声学、物理学、通信、数据通信、控制系统和雷达等都涉及信号。 在许多应用中都希望根据期望的指标把一个信号的频谱加以修改、整形或运算。 这些过程都可能包含衰减一个频率范围， 阻止或隔离一些频率成分， 用数字滤波器来实现这些功能是方便、有效、可行的。数字滤波器又分为无限冲激响应滤波器(IIR)和有限冲激响应滤波器(FIR)。 FIR 滤波器具有不含反馈环路、结构简单以及可以实现的严格线性相位等优点， 因而在对相位要求比较严格的条件下， 采用 FIR 数字滤波器。 同时， 由于在许多场合下， 需要对信号进行实时处理， 因而对于单片机的性能要求也越来越高。 由于 DSP 控制器具有许多独特的结构， 例如采用 多组总线结构实现并行处理，独立的累加器和乘法器以及丰富的寻址方式， 采用 DSP 控制器就可以提高数字信号处理运算的能力， 可以对数字信号做到实时处理。 而普通的单片机例如 MCS-51 难以满足这一要求。 用可编程 DSP 芯片实现数字滤波的又一优势是:通过修改滤波器的参数十分方便的改变滤波器的特性[2]。在数字滤波器中，FIR 滤波器的最主要的特点是没有反馈回路， 故不存在不稳定的问题;同时， 可以在幅度特性是随意设置的同时， 保证精确的线性相位。 稳定和线性相位特性是 FIR 滤波器的突出 优点。 另外， 它还有以下特点:设计方式是线性的;硬件容易实现;滤波器过渡过程具有有限区间； 相对 llR 滤波器而言， 阶次较高， 其延迟也要比同样性能的 HR 滤波器大得多。3 FIR 滤波器的设计方法FIR 滤波器的设计方法主要有窗函数设计法和频率抽样设计法等， 其中窗函数设计法是最基本的设计方法。 在设计 FIR 滤波器中， 一个最重要的计算就是加窗， 采用 矩形窗是最直接和简便的方法， 但采用 矩形窗存在较大的 Gibbis 效应， 且矩形窗的第一旁瓣与主瓣相比仅衰减 13dB， 因此实际设计中一般采用其他窗函数。 下面主要介绍几种常用的窗函数和频率抽样设计法等。3.1 利用窗函数法设计 FIR 滤波器3.1.1 窗函数法的基本思想窗函数设计的基本思想是要选取某一种合适的理想频率选择性滤波器， 然后将它的脉冲响应截断以得到一个线性相位和因果的 FIR 滤波器。 因此这种方法的重点在于选择某种合适的窗函数和一种理想滤波器。 对于给定的滤波器技术指标， 选择滤波器长度收稿日 期：2009-01-08ISSN 1009-3044Computer Knowledge and Technology 电脑知识与技术Vol.5,No.8,March 2009, pp.1967-1968,1974E-mail: eduf@cccc.net.cnhttp://www.dnzs.net.cnTel:+86-551-569096356909641967