数字处理器（DSP）有很强的数据处理能力,它在高速数字信号处理领域有广泛的应用,例如数字滤波、音频处理、图像处理等.相对于模拟滤波器,数字滤波器没有漂移,能够处理低频信号,频率响应特性可做成非常接近于理想的特性,且精度可以达到很高,容易集成等.使用可编程的DSP芯片实现数字滤波可以通过修改滤波器的参数十分方便地改变滤波器的特性,下面主要说明利用TMS320VC54x DSP芯片设计实现FIR数字滤波器.
设计目的意义
一个实际的应用系统中,总存在各种干扰,所以在系统设计中,滤波器的好坏将直接影响系统的性能.使用DSP进行数字处理,可以对一个具有噪声和信号的混合信号源进行采样,再经过数字滤波,滤除噪声,就可以提取有用信号了.所以说,数字滤波器是DSP最基本的应用领域,熟悉基于DSP的数字滤波器能为DSP应用系统开发提供良好的基础.
技术指标
1、数字滤波器的频率参数主要有：①通带截频：为通带与过渡带的边界点,在该点信号增益下降到规定的下限.②阻带截频：为阻带与过渡带的边界点,在该点信号衰耗下降到规定的下限.③转折频率：为信号功率衰减到1/2(约3dB)时的频率,在很多情况下,也常以fc作为通带或阻带截频.④当电路没有损耗时,固有频率：就是其谐振频率,复杂电路往往有多个固有频率.
2、增益与衰耗
滤波器在通带内的增益并非常数.①对低通滤波器通带增益,一般指ω=0时的增益；高通指ω→∞时的增益；带通则指中心频率处的增益.②对带阻滤波器,应给出阻带衰耗,衰耗定义为增益的倒数.③通带增益变化量指通带内各点增益的最大变化量,如果通带增益变化量以dB为单位,则指增益dB值的变化量.
3、阻尼系数与品质因数
阻尼系数α是表征滤波器对角频率为ω0信号的阻尼作用,是滤波器中表示能量衰耗的一项指标,它是与传递函数的极点实部大小相关的一项系数.
4、灵敏度
滤波电路由许多元件构成,每个元件参数值的变化都会影响滤波器的性能.
5、群时延函数
在滤波器设计中,常用群时延函数评价信号经滤波后相位失真程度.
以上的几个技术指标是一般滤波器的特性,但在实际应用中,数字滤波器通常用来实现选频操作,因此在利用DSP实现数字滤波器设计中要求的技术指标主要为在频域中给出的幅频响应和相频响应.如下图所示