長沙理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)封面

1、 課程設(shè)計(jì)題目:數(shù)字信號(hào)處理課程綜合設(shè)計(jì)(二十學(xué)生姓名:黃帥學(xué)號(hào):201384250221班級(jí): 電信2班專業(yè):電子信息工程所在院(系: 城南學(xué)院指導(dǎo)教師:文卉2015 年1月 目錄一.設(shè)計(jì)背景.二.設(shè)計(jì)目的三.設(shè)計(jì)原理3.1FIR濾波器原理3.2IIR數(shù)字濾波器原理四.設(shè)計(jì)的步驟4.1語音信號(hào)的采集4.2語音信號(hào)的頻譜分析4.3設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器和畫出頻率響應(yīng)4.4回放語音信號(hào)五.設(shè)計(jì)程序的調(diào)試和運(yùn)行結(jié)果5.3 回放語音信號(hào)六、實(shí)驗(yàn)思考題七.實(shí)驗(yàn)總結(jié)參考文獻(xiàn)附錄 一.設(shè)計(jì)背景數(shù)字濾波器是數(shù)字信號(hào)處理的基礎(chǔ),用來對(duì)信號(hào)進(jìn)行過濾、檢測與參數(shù)估計(jì)等處理,在通信、圖像、語音、雷達(dá)等許多領(lǐng)域都有著十分廣泛

2、的應(yīng)用。尤其在圖像處理、數(shù)據(jù)壓縮等方面取得了令人矚目的進(jìn)展和成就。數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)有許多現(xiàn)成的高級(jí)語言設(shè)計(jì)程序,但他們都存在設(shè)計(jì)效率較低,不具有可視圖形,不便于修改參數(shù)等缺點(diǎn),而Matlab為數(shù)字濾波的研究和應(yīng)用提供了一個(gè)直觀、高效、便捷的利器。他以矩陣運(yùn)算為基礎(chǔ),把計(jì)算、可視化、程序設(shè)計(jì)融合到了一個(gè)交互式的工作環(huán)境中。尤其是Matlab工具箱使各個(gè)領(lǐng)域的研究人員可以直觀方便地進(jìn)行科學(xué)研究與工程應(yīng)用。其中的信號(hào)處理工具箱、圖像處理工具箱、小波工具箱等更是為數(shù)字濾波研究的蓬勃發(fā)展提供了可能。MATLAB是美國MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件,用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算

3、的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語言和交互式環(huán)境,主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。MATLAB應(yīng)用非常之廣泛!本次課程設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容為利用MATLAB平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)切比雪夫及Kaiser低通、高通、帶通濾波器。主要介紹基于Matlab環(huán)境的IIR數(shù)字濾波器和FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì),然后將設(shè)計(jì)結(jié)果應(yīng)用于語音信號(hào)的處理,針對(duì)處理結(jié)果進(jìn)一步分析了濾波器性能的。 二.設(shè)計(jì)目的1. 掌握數(shù)字信號(hào)處理的基本概念,基本理論和基本方法。2. 熟悉離散信號(hào)和系統(tǒng)的時(shí)域特性。3. 掌握序列快速傅里葉變換方法。4. 學(xué)會(huì)MATLAB的使用,掌握MATLA B的程序設(shè)計(jì)方法。5. 掌握利用MATLAB對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行頻

4、譜分析。6. 掌握濾波器的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。7. 掌握MATLAB設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器的方法和對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波的方法。三.設(shè)計(jì)原理3.1FIR濾波器原理在進(jìn)入FIR濾波器前,首先要將信號(hào)通過A/D器件進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換,把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào);為了使信號(hào)處理能夠不發(fā)生失真,信號(hào)的采樣速度必須滿足奈奎斯特定理,一般取信號(hào)頻率上限的4-5倍做為采樣頻率;一般可用速度較高的逐次逼進(jìn)式A/D轉(zhuǎn)換器,不論采用乘累加方法還是分布式算法設(shè)計(jì)FIR濾波器,濾波器輸出的數(shù)據(jù)都是一串序列,要使它能直觀地反應(yīng)出來,還需經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換,因此由FPGA構(gòu)成的FIR濾波器的輸出須外接D/A模塊。FPGA有著規(guī)整的內(nèi)部邏輯陣列和豐富的連線

5、資源,特別適合于數(shù)字信號(hào)處理任務(wù),相對(duì)于串行運(yùn)算為主導(dǎo)的通用DSP芯片來說,其并行性和可擴(kuò)展性更好,利用FPGA乘累加的快速算法,可以設(shè)計(jì)出高速的FIR數(shù)字濾波器。 3.2IIR數(shù)字濾波器原理利用MATLAB信號(hào)處理工具箱中的濾波器設(shè)計(jì)和分析工具(FDATool可以很方便地設(shè)計(jì)出符合應(yīng)用要求的未經(jīng)量化的IIR數(shù)字濾波器。需要將MATLAB設(shè)計(jì)出的IIR數(shù)字濾波器進(jìn)一步分解和量化,從而獲得可用FPGA實(shí)現(xiàn)的濾波器系數(shù)。IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法有兩類:間接設(shè)計(jì)法和直接設(shè)計(jì)法。間接設(shè)計(jì)法是借助模擬濾波器設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)的,先根據(jù)數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)指標(biāo)設(shè)計(jì)相應(yīng)的過渡模擬濾波器,再將過渡模擬濾波器轉(zhuǎn)換為數(shù)

6、字濾波器。直接設(shè)計(jì)法師在時(shí)域或頻域直接設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器。由于模擬濾波器設(shè)計(jì)理論非常成熟,而且有很多性能優(yōu)良的典型濾波器可供選擇(如,巴特沃斯濾波器、切比雪夫?yàn)V波器、橢圓濾波器等,設(shè)計(jì)公式和圖表完善,而且許多實(shí)際應(yīng)用需要模擬濾波器的數(shù)字仿真,所以間接設(shè)計(jì)法得到廣泛的應(yīng)用。而直接設(shè)計(jì)法要求解聯(lián)立方程組,必須采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。在計(jì)算機(jī)普及的今天,各種設(shè)計(jì)方法都有現(xiàn)成的設(shè)計(jì)程序(或設(shè)計(jì)函數(shù)可供調(diào)用,例如利用MATLAB 仿真平臺(tái),可以設(shè)計(jì)不同類型的IIR濾波器。窗函數(shù)原理不同的窗函數(shù)對(duì)信號(hào)頻譜的影響是不一樣的,這主要是因?yàn)椴煌拇昂瘮?shù),產(chǎn)生泄漏的大小不一樣,頻率分辨能力也不一樣。信號(hào)的截?cái)喈a(chǎn)生了能量泄

7、漏,而用FFT算法計(jì)算頻譜又產(chǎn)生了柵欄效應(yīng),從原理上講這兩種誤差都是不能消除的,但是我們可以通過選擇不同的窗函數(shù)對(duì)它們的影響進(jìn)行抑制。布萊克曼窗主瓣寬,旁瓣小,頻率識(shí)別精 度最低,但幅值識(shí)別精度最高。四.設(shè)計(jì)的步驟4.1語音信號(hào)的采集要求利用windows 下的錄音機(jī)(開始程序附件娛樂錄音機(jī),文件屬性立即轉(zhuǎn)換8000KHz,8 位,單聲道或其他軟件,錄制一段自己的話音,時(shí)間控制在1秒左右。然后在MATLAB 軟件平臺(tái)下,利用函數(shù)wavread 對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行采樣,記住采樣頻率和采樣點(diǎn)數(shù)。通過wavread 函數(shù)的使用,要求理解采樣頻率、采樣位數(shù)等概念。wavread 函數(shù)調(diào)用格式:y=wavr

8、ead(file,讀取file 所規(guī)定的wav 文件,返回采樣值放在向量y 中。y,fs,nbits=wavread(file,采樣值放在向量y 中,fs 表示采樣頻率(Hz,nbits 表示采樣位數(shù)。y=wavread(file,N,讀取前N 點(diǎn)的采樣值放在向量y 中。y= wavread(file,N1,N2 ,讀取從 N1 點(diǎn)到 N2 點(diǎn)的采樣值放在向量 y中。4.2語音信號(hào)的頻譜分析要求首先畫出語音信號(hào)的時(shí)域波形;然后對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行頻譜分析,在MATLAB 中,可以利用函數(shù) fft 對(duì)信號(hào)進(jìn)行快速付立葉變換,得到信號(hào)的頻譜特性;從而加深對(duì)頻譜特性的理解。 4.3設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器和畫出頻率

9、響應(yīng)根據(jù)語音信號(hào)的特點(diǎn)給出有關(guān)濾波器性能指標(biāo)如:1低通濾波器性能指標(biāo), fp=1000Hz ,fc=1200Hz , As=100dB ,Ap=1dB ;2高通濾波器性能指標(biāo), fc= 2800 Hz , fp=3000 Hz ,As=100dB , Ap=1dB ;3帶通濾波器性能指標(biāo), fp1=1200 Hz ,fp2=3 000 Hz , fc1=1000 Hz ,fc2=3200 Hz ,As=100dB , Ap=1dB 。6.回放語音信號(hào)4.4回放語音信號(hào)在Matlab中,函數(shù)sound可以對(duì)聲音進(jìn)行回放。其調(diào)用格式: sound(x,fs,bits;可以感覺濾波前后的聲音有變化。

10、五.設(shè)計(jì)程序的調(diào)試和運(yùn)行結(jié)果wavread函數(shù)調(diào)用格式:y=wavread(file,讀取file所規(guī)定的wav文件,返回采樣值放在向量y 中。y,fs,nbits=wavread(file,采樣值放在向量y中,fs表示采樣頻率(Hz, nbits表示采樣位數(shù)。y=wavread(file,N,讀取前N點(diǎn)的采樣值放在向量y中。fs=input('請(qǐng)輸入采樣頻率:'omiga0=50*sqrt(2*pi;a=omiga0;t=0:sqrt(2/5000:sqrt(2/50; plot(t,y,'-rs'xn=ones(1,length(t;subplot(5,1,

11、2stem(xnyn=xn.*y;subplot(5,1,3stem(yn;y1=fft(yn,fs;f=fs*(0:fs/2/fs;subplot(5,1,4plot(f,y1(1:fs/2+1;yn=ifft(y1;subplot(5,1,5plot(yn當(dāng)fs= 50 時(shí)運(yùn)行結(jié)果如下圖4.1 圖4.1如圖5.1所示為原語音信號(hào)的時(shí)域圖和頻譜圖。在MATLAB中通過wavplay(filename讀取語音信號(hào)數(shù)據(jù)。其程序如下: x,FS,bits=wavread('C:WindowsMediaAlarm02.wav'x=x(:,1;figure(1;subplot(2,1,

12、1;plot(x;sound(x,FS,bits;title('語音信號(hào)時(shí)域波形圖'y=fft(x,3260; f=(FS/1630*1:1630;subplot(2,1,2;plot(f(1:1630,abs(y(1:1630;title('語音信號(hào)頻譜圖 圖5.1如圖5.2所示為噪聲信號(hào)的波形圖圖和頻譜圖。其加噪信號(hào)程序如下:t=0:length(x-1;zs0=0.08*cos(2*pi*200*t/30000;zs=zeros(0,100,zs0;figure(2;subplot(211; plot(zstitle('噪聲信號(hào)波形'zs1=fft

13、(zs,1200;sound(zs,FS,bits;subplot(212plot(f(1:300,abs(zs1(1:300;title('噪聲信號(hào)頻譜 圖5.2如圖5.3所示為加入噪聲后的信號(hào)波形和信號(hào)頻譜。其設(shè)計(jì)程序如下:x1=x+zs' %sound(x1,FS,bits;y1=fft(x1,600;figure(3;subplot(211;plot(x1;title('加入噪聲后的信號(hào)波形'subplot(212;plot(f(1:300,abs(y1(1:300;title('加入噪聲后的信號(hào)頻譜 圖5.3如圖 5.4所示為巴特沃斯低通濾波器

14、頻譜圖。其設(shè)計(jì)程序如下: %低通濾波t=(1:100/Fs; s1=sin(2*pi*t*5; %有效信號(hào)1s2=sin(2*pi*t*15; %有效信號(hào)2s3=sin(2*pi*t*30; %有效信號(hào)3s=s1+s2+s3; %有效信號(hào)疊加 圖5.4subplot(2,3,1;plot(t,s;grid;title('輸入信號(hào)' %設(shè)計(jì)巴特沃斯低通濾波器fp = 11;fs = 14;Fs = 100;wp = 2*pi*fp/Fs;ws = 2*pi*fs/Fs;wp = tan(wp/2;ws = tan(ws/2; % 通帶最大衰減為0.5dB,阻帶最小衰減為40dB

15、N, wn = buttord(wp, ws, 0.5, 40, 's' % 模擬低通濾波器極零點(diǎn) z, p, k = buttap(N; % 由極零點(diǎn)獲得轉(zhuǎn)移函數(shù)參數(shù)b, a = zp2tf(z, p, k; % 由原型濾波器獲得實(shí)際低通濾波器B, A = lp2lp(b, a, wp;bz, az = bilinear(B, A, .5;h, w = freqz(bz, az, 256, Fs;subplot(2,3,2;plot(w, abs(hgrid;title('巴特沃斯低通濾波器' %對(duì)s信號(hào)進(jìn)去濾波sf=filter(bz,az,s;subplo

16、t(2,3,3;plot(t,sf;grid;axis(0 2 -4 4;title('輸出信號(hào)'%對(duì)s信號(hào)求傅里葉變換S=fft(s,512;%對(duì)sf信號(hào)求傅里葉變換SF=fft(sf,512;w=(0:255/256*(Fs/2;subplot(2,3,4;plot(w,abs(S(1:256;axis(0 40 0 60;grid;title('輸入信號(hào)幅度譜' subplot(2,3,5;plot(w,abs(SF(1:256; axis(0 40 0 60;grid;title('巴特沃斯低通濾波器' 圖5.5如圖5.6所示為原語音信號(hào)

17、的時(shí)域圖和頻譜圖。在MATLAB中通過wavplay(filename讀取語音信號(hào)數(shù)據(jù)。其程序如下: x,FS,bits=wavread('C:WindowsMediaAlarm02.wav'x=x(:,1;figure(1;subplot(2,1,1;plot(x;sound(x,FS,bits; title('語音信號(hào)時(shí)域波形圖'y=fft(x,3260;f=(FS/1630*1:1630;subplot(2,1,2;plot(f(1:1630,abs(y(1:1630;title('語音信號(hào)頻譜圖 圖5.6如圖5.7所示為噪聲信號(hào)的波形圖圖和頻譜圖

18、。其加噪信號(hào)程序如下:t=0:length(x-1;zs0=0.08*cos(2*pi*200*t/30000; zs=zeros(0,100,zs0;figure(2;subplot(211;plot(zstitle('噪聲信號(hào)波形'zs1=fft(zs,1200;sound(zs,FS,bits;subplot(212plot(f(1:300,abs(zs1(1:300; title('噪聲信號(hào)頻譜 圖5.7 如圖5.8所示為加入噪聲后的信號(hào)波形和信號(hào)頻譜。其設(shè)計(jì)程序如下:x1=x+zs'%sound(x1,FS,bits;y1=fft(x1,600;fig

19、ure(3;subplot(211;plot(x1;title('加入噪聲后的信號(hào)波形'subplot(212;plot(f(1:300,abs(y1(1:300;title('加入噪聲后的信號(hào)頻譜 圖5.8如圖 5.9所示為巴特沃斯帶通濾波器頻譜圖。其設(shè)計(jì)程序如下: %帶通濾波lear;close allt=1; fs=4000;wpu=0.45*pi,wpl=0.25*pi;wsu=0.55*pi,wsl=0.15*pi;wpz=0.25,0.45;wsz=0.15,0.55;wp=2/t*tan(wpz/2;ws=2/t*tan(wsz/2;rp=3;as=40;

20、 圖5.9n,wc=buttord(wp,ws,rp,as,'s' %計(jì)算帶通濾波器階數(shù)N 和3dB截止頻率wcb,a=butter(n,wc,'s' %計(jì)算帶通濾波器系統(tǒng)函數(shù)分子分母多項(xiàng)式系數(shù)向量b,abz,az=bilinear(b,a,fs;nd,wdc=buttord(wpz,wsz,rp,as; bd,adz=butter(nd,wdc;hk=freqz(bd,adzsubplot(2,2,1plot(abs(hkxlabel('Hz'ylabel(' 幅度'title('巴特沃斯帶通濾波器'subplo

21、t(2,2,2plot(angle(hkxlabel('omega/pi'ylabel('phi(omega'title('巴特沃斯帶通濾波器'hp,w=freqz(bd,adz,4000;subplot(2,2,3plot(w/pi,20*log10(hp;axis(0,1,-100,1.5; xlabel('f/kHz'ylabel(' -A(f/dB'title('巴特沃斯帶通濾波器' 圖5.10源程序如下。仿真波形見圖5.11x,FS,bits=wavread('C:WindowsM

22、ediaAlarm02.wav' x=x(:,1;figure(1;subplot(2,1,1;plot(x;sound(x,FS,bits;title('語音信號(hào)時(shí)域波形圖'y=fft(x,3260;f=(FS/1630*1:1630;subplot(2,1,2; plot(f(1:1630,abs(y(1:1630;title('語音信號(hào)頻譜圖't=0:length(x-1;zs0=0.08*cos(2*pi*200*t/30000;zs=zeros(0,100,zs0;figure(2;subplot(2,1,1plot(zstitle('

23、噪聲信號(hào)波形'zs1=fft(zs,1200;%sound(zs,FS,bits; %回放噪音subplot(2,1,2plot(f(1:600,abs(zs1(1:600;title('噪聲信號(hào)頻譜'x1=x+zs'sound(x1,FS,bits; %回放加入噪聲后的語音y1=fft(x1,1200;figure(3;subplot(2,1,1;plot(x1;title('加入噪聲后的信號(hào)波形'subplot(2,1,2;plot(f(1:600,abs(y1(1:600; title('加入噪聲后的信號(hào)頻譜' %濾波器fp

24、=1000;fc=3000;wp=2*pi*fp/FS;ws=2*pi*fc/FS;Bt=ws-wp;N0=ceil(6.1*pi/Bt;N=N0+mod(N0+1,2;wc=(wp+ws/2/pi;hn=firl(N-1,wc,bartlett(N;x,FS,bits=wavread('C:WindowsMediaAlarm02.wav' x=x(:,1;figure(1;subplot(2,1,1;plot(x;sound(x,FS,bits;title('語音信號(hào)時(shí)域波形圖'y=fft(x,3260;f=(FS/1630*1:1630;subplot(2,

25、1,2;plot(f(1:1630,abs(y(1:1630;title('語音信號(hào)頻譜圖't=0:length(x-1; zs0=0.08*cos(2*pi*200*t/30000;zs=zeros(0,100,zs0;figure(2;subplot(2,1,1plot(zstitle('噪聲信號(hào)波形'zs1=fft(zs,1200;%sound(zs,FS,bits; %回放噪音subplot(2,1,2plot(f(1:600,abs(zs1(1:600;title('噪聲信號(hào)頻譜'x1=x+zs'sound(x1,FS,bits

26、; %回放加入噪聲后的語音y1=fft(x1,1200;figure(3;subplot(2,1,1;plot(x1;title('加入噪聲后的信號(hào)波形'subplot(2,1,2;plot(f(1:600,abs(y1(1:600;title('加入噪聲后的信號(hào)頻譜' %濾波器wp1=600*2*pi/FS;wp2=6000*2*pi/FS;ws1=400*2*pi/FS;ws2=7000*2*pi/FS Bt=wp1-ws1;N0=ceil(6.1*pi/Bt;N=N0+mod(N0+1,2;wc=(wp1+ws1/2/pi,(wp2+ws2/2/pi; h

27、n=fir1(N-1,wc,bartlett(N;plot(hn;title('窗函數(shù)'X=conv(hn,x;sound(X,FS,bits;X1=fft(X,1024;figure(4;subplot(2,1,1;plot(X;title('處理后的信號(hào)'subplot(2,1,2;plot(f(1:512,abs(X1(1:512;title('處理后的頻譜'X=conv(hn,x;sound(X,FS,bits;X1=fft(X,1024;figure(4;subplot(2,1,1; plot(X;title('處理后的信號(hào)&#

28、39;subplot(2,1,2;plot(f(1:512,abs(X1(1:512; title('處理后的頻譜' 圖5.11 源程序如下。仿真波形見圖5.12。x,FS,bits=wavread('C:WindowsMediaAlarm02.wav' x=x(:,1;figure(1;subplot(2,1,1;plot(x;sound(x,FS,bits;title('語音信號(hào)時(shí)域波形圖'y=fft(x,3260;f=(FS/1630*1:1630;subplot(2,1,2;plot(f(1:1630,abs(y(1:1630;title

29、('語音信號(hào)頻譜圖't=0:length(x-1;zs0=0.08*cos(2*pi*200*t/30000;zs=zeros(0,100,zs0;figure(2;subplot(2,1,1plot(zstitle('噪聲信號(hào)波形'zs1=fft(zs,1200; %sound(zs,FS,bits; %回放噪音subplot(2,1,2plot(f(1:600,abs(zs1(1:600;title('噪聲信號(hào)頻譜'x1=x+zs'sound(x1,FS,bits; %回放加入噪聲后的語音y1=fft(x1,1200;figure(3

30、;subplot(2,1,1;plot(x1;title('加入噪聲后的信號(hào)波形'subplot(2,1,2;plot(f(1:600,abs(y1(1:600;title('加入噪聲后的信號(hào)頻譜' %濾波器wp1=600*2*pi/FS;wp2=6000*2*pi/FS;ws1=400*2*pi/FS;ws2=7000*2*pi/FSBt=wp1-ws1;N0=ceil(6.1*pi/Bt;N=N0+mod(N0+1,2;wc=(wp1+ws1/2/pi,(wp2+ws2/2/pi;hn=fir1(N-1,wc,bartlett(N;plot(hn;title

31、('窗函數(shù)' X=conv(hn,x;sound(X,FS,bits;X1=fft(X,1024;figure(4;subplot(2,1,1;plot(X;title('處理后的信號(hào)'subplot(2,1,2;plot(f(1:512,abs(X1(1:512; title('處理后的頻譜' 圖5.125.3 回放語音信號(hào)回放語音信號(hào):在Matlab中, 函數(shù)sound 可以對(duì)聲音進(jìn)行回放,其調(diào)用格式:sound (x, fs, bits;可以感覺濾波前后的聲音變化。程序如下:x,fs,bits=wavread('H:sz課程設(shè)計(jì)di

32、ng.wav'sound(x,fs,bits; %回放語音信號(hào)c=0.2*sin(2*pi*5000*(1:size(x/fs;sound(c,fs; %回放噪聲信號(hào) z=x+c' sound(z,fs; %回放疊加的信號(hào) X=conv(f,x; sound(X,fs,bits; %回放經(jīng)濾波器濾波后的語音信號(hào)六、實(shí)驗(yàn)思考題6.1雙線性變換法中和之間的關(guān)系是非線性的,在實(shí)驗(yàn)中你注意到這種非線性關(guān)系了嗎?從那幾種數(shù)字濾波器的幅頻特性曲線中可以觀察到這種非線性關(guān)系?答:觀察到了; 分別對(duì)實(shí)驗(yàn)(1的雙線性變換法進(jìn)行模擬域和時(shí)域的幅頻特性進(jìn)行分析如圖。 圖6.16.2能否利用公式完成脈

33、沖響應(yīng)不變法的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)?為什么? 答:的變形得見可以使用這種變換,IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)實(shí)際上是求解濾波器的系數(shù),a,b,它是數(shù)學(xué)上的一種逼近問題,即在規(guī)定意義上(通常采用最小均方誤差準(zhǔn)則去逼近系統(tǒng)的特性。如果在S平面上去逼近,就得到模擬濾波器;如果在z平面上去逼近,就得到數(shù)字濾波器。但是它的缺點(diǎn)是,存在頻率混疊效應(yīng),故只適用于低通的濾波器,不能設(shè)計(jì)高通和帶阻濾波器;七.實(shí)驗(yàn)總結(jié)通過本次的課程設(shè)計(jì),我掌握了MATLAB設(shè)計(jì)FIR和IIR數(shù)字濾波器的方法,從而學(xué)會(huì)了語音信號(hào)采集以及時(shí)域、頻域分析及相關(guān)知識(shí)。同時(shí),我對(duì)于運(yùn)用MATLAB解決問題的能力也有所提升,并加深了對(duì)于相關(guān)方面知識(shí)的認(rèn)識(shí)

34、和理解。 參考文獻(xiàn)(1數(shù)字信號(hào)處理(第二版,丁玉美等,西安電子科技大學(xué)出社;(2數(shù)字信號(hào)處理試驗(yàn)指導(dǎo)書王創(chuàng)新、文卉編長沙理工大學(xué)印刷(內(nèi)部使用(3數(shù)字信號(hào)處理及其MATLAB實(shí)現(xiàn),陳懷琛等譯電子工業(yè)實(shí)現(xiàn),陳懷琛等譯,電子工業(yè)出版社;(4MATLAB及在電子信息課程中的應(yīng)用,陳懷琛等,電子工業(yè)出版社。(6.數(shù)字信號(hào)處理理論、算法與實(shí)現(xiàn)(第二版胡廣書編著,北京:電子工業(yè)出版社 附錄濾波器完整程序巴特沃斯低通濾波器完整程序:t=(1:100/Fs;s1=sin(2*pi*t*5; %有效信號(hào)1s2=sin(2*pi*t*15; %有效信號(hào)2s3=sin(2*pi*t*30; %有效信號(hào)3s=s1+s

35、2+s3; %有效信號(hào)疊加subplot(2,3,1;plot(t,s;grid;title('輸入信號(hào)' %設(shè)計(jì)巴特沃斯低通濾波器fp = 11;fs = 14;Fs = 100;wp = 2*pi*fp/Fs;ws = 2*pi*fs/Fs;wp = tan(wp/2;ws = tan(ws/2; % 通帶最大衰減為0.5dB,阻帶最小衰減為40dB N, wn = buttord(wp, ws, 0.5, 40, 's' % 模擬低通濾波器極零點(diǎn)z, p, k = buttap(N; % 由極零點(diǎn)獲得轉(zhuǎn)移函數(shù)參數(shù)b, a = zp2tf(z, p, k; % 由原型濾波器獲得實(shí)際低通濾波器 B, A = lp2l