基于matlab的IIR數(shù)字濾波器課程設(shè)計報告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上數(shù)字信號處理課程設(shè)計報告 姓 名：韓 斌 學(xué) 號： 專 業(yè)：通信工程 院 系：信息工程學(xué)院 指導(dǎo)教師：陳黎霞 王玲一、課題名稱 基于matlab的IIR濾波器設(shè)計二、課題意義 數(shù)字濾波器是具有一定傳輸選擇特性的數(shù)字信號處理裝置,其輸入、輸出均為數(shù)字信號,實(shí)質(zhì)上是一個由有限精度算法實(shí)現(xiàn)的線性時不變離散系統(tǒng)。它的基本工作原理是利用離散系統(tǒng)特性對系統(tǒng)輸入信號進(jìn)行加工和變換,改變輸入序列的頻譜或信號波形,讓有用頻率的信號分量通過,抑制無用的信號分量輸出。數(shù)字濾波器和模擬濾波器有著相同的濾波概念,根據(jù)其頻率響應(yīng)特性可分為低通、高通、帶通、帶阻等類型,與模擬濾波器相比,數(shù)字濾波器

2、除了具有數(shù)字信號處理的固有優(yōu)點(diǎn)外,還有濾波精度高(與系統(tǒng)字長有關(guān))、穩(wěn)定性好(僅運(yùn)行在0與l兩個電平狀態(tài))、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。三、數(shù)字濾波器原理在數(shù)字濾波中，我們主要討論離散時間序列。如圖1所示。設(shè)輸入序列為，離散或數(shù)字濾波器對單位抽樣序列的響應(yīng)為。因在時域離散信號和系統(tǒng)中所起的作用相當(dāng)于單位沖激函數(shù)在時域連續(xù)信號和系統(tǒng)中所起的作用。數(shù)字濾波器,H(z)圖1 數(shù)字濾波器原理數(shù)字濾波器的序列將是這兩個序列的離散卷積，即 （1） 同樣，兩個序列卷積的z變換等于個自z變換的乘積，即 （2）用代入上式，其中T為抽樣周期，則得到 （3）式中和 分別為數(shù)字濾波器輸入序列和輸出序列的頻譜，而為單位抽樣序列響應(yīng)

3、的頻譜。由此可見，輸入序列的頻譜經(jīng)過濾波后，變?yōu)?，按照的特點(diǎn)和我們處理信號的目的，選取適當(dāng)?shù)氖沟臑V波后的符合我們的要求。四、軟件設(shè)計過程1、 采集聲音信號2、 語音信號的采樣及頻譜分析3、 添加噪聲4、 設(shè)計濾波器5、 語音信號濾波6、 對濾波前后信號的波形和頻譜進(jìn)行比較7、 GUI界面（選做）五、各部分源程序及相應(yīng)結(jié)果1、 原始信號的采集及分析 源程序：y1,fs,bits=wavread('d:q.wav'); sound(y1,44000); %播放語音信號y=fft(y1); %對信號做FFT變換f=fs*(0:511)/1024;figure(1)subplot(2

4、,1,1);plot(abs(y(1:512) %做原始語音信號的FFT頻譜圖title('原始語音信號FFT頻譜')subplot(2,1,2);%做原始語音信號的時域圖形plot(y1)title('原始語音信號波形');xlabel('時間 n');ylabel('幅值 n');2、 信號加燥及相關(guān)分析源程序：y,Fs,bits=wavread('D:q.wav');%讀出信號，采樣率和采樣位數(shù)。y=y(:,1);%取單聲道作分析yl=length(y)%求語音信號長度yy=fft(y,yl);%傅里葉變換t

5、=0:1/8000:4 zeros(1,yl-32001)'m=0.07*sin(10000*pi*t);%產(chǎn)生噪聲n=y+m;%加入噪聲nl=length(n)%求語音信號長度nn=fft(n,nl);%傅里葉變換figure(1);subplot(2,1,1);plot(n);title('噪聲信號波形')subplot(2,1,2);plot(y);title('原信號波形')figure(2);subplot(2,1,1);plot(abs(nn);title('噪聲信號頻譜');subplot(2,1,2);plot(abs(y

6、y);title('原信號頻譜');sound(n,fs)3、 濾波器的設(shè)計及相關(guān)分析源程序：y,Fs,bits=wavread('D:q.wav');%讀出信號，采樣率和采樣位數(shù)。y=y(:,1);%取單聲道作分析yl=length(y)%求語音信號長度yy=fft(y,yl);%傅里葉變換t=0:1/8000:4 zeros(1,yl-32001)'m=0.07*sin(10000*pi*t);%產(chǎn)生噪聲k=y+m;%加入噪聲kl=length(k)%求語音信號長度K=fft(k,kl);%傅里葉變換fb=800;fc=1000;As=100;Ap=

7、1;fs=44000;wc=2*fc/fs; wb=2*fb/fs;n,wn=ellipord(wc,wb,Ap,As);b,a=ellip(n,Ap,As,wn);x=filter(b,a,k);s1=length(x);%求語音信號長度X=fft(x,s1);figure(1);freqz(b,a,1000,8000);title('濾波器幅頻相頻圖');figure(2);subplot(3,1,1);plot(y);title('原信號波形')figure(2);subplot(3,1,2);plot(k);title('噪聲信號波形')

8、figure(2);subplot(3,1,3);plot(x);title('濾波后信號波形')figure(3);subplot(3,1,1);plot(abs(yy);title('原信號頻譜');figure(3);subplot(3,1,2);plot(abs(K);title('噪聲信號頻譜');figure(3);subplot(3,1,3);plot(abs(X);title('濾波后信號頻譜');sound(x,Fs);六、設(shè)計心得在這次的課程設(shè)計過程中，我發(fā)現(xiàn)自己的基礎(chǔ)知識和應(yīng)用能力都很差。剛接過課題，按照設(shè)計步驟走的時候，在信號的采集和分析上就卡住了，上學(xué)期學(xué)習(xí)的matlab知識都忘得差不多了，以至于這次在設(shè)計的時候花費(fèi)了部分時間來補(bǔ)習(xí)如何操作matlab。隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，發(fā)現(xiàn)自己的數(shù)字信號處理課程學(xué)得遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，不能根據(jù)仿真出來的信號頻譜對濾波器的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整以達(dá)到最佳的濾波效果。然而，通過這次設(shè)計，看了一遍數(shù)字信號處理課程關(guān)于數(shù)字濾波器的設(shè)計的內(nèi)容，再通過利用參考文獻(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)，最終完成了用Matlab進(jìn)行IIR數(shù)字濾波器的課程設(shè)計。加深了對課堂抽象概念的理解,鞏固了課堂上所學(xué)的理論知識,并能很好地理解與掌握數(shù)字信號處理中的基本概念、基本原理、基本分析方法。熟悉了MAT