頻率采樣設(shè)計(jì)帶通濾波器畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）</b></p><p>　　頻率采樣設(shè)計(jì)帶通濾波器</p><p>　　學(xué) 院 名 稱： </p><p>　　專 業(yè) 名 稱： 電子信息工程 </p><p>　　年 級(jí)：

2、 </p><p>　　學(xué) 生 學(xué) 號(hào)： </p><p>　　學(xué) 生 姓 名： </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師： </p>

3、<p>　　申 請(qǐng) 日 期： </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第1章 概述</b></p><p><b>　　1.1數(shù)字濾波器</b></p><p>　　1

4、.1.1數(shù)字濾波器與模擬濾波器工作方式的比較</p><p>　　1.1.2數(shù)字濾波器的分類</p><p>　　1.1.3數(shù)字濾波器的特性</p><p>　　1.1.4數(shù)字濾波器的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)</p><p>　　1.2數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　1.2.1FIR濾波器的基本結(jié)構(gòu)</p>

5、<p>　　1.2.2IIR濾波器的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　1.3數(shù)字濾波器的研究背景與意義</p><p>　　1.4數(shù)字濾波器的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢</p><p><b>　　1.5本章小結(jié)</b></p><p><b>　　第2章 設(shè)計(jì)方案</b></p>&

6、lt;p>　　2.1頻率采樣法設(shè)計(jì)帶通濾波器</p><p><b>　　2.1.1設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p><b>　　2.1.2設(shè)計(jì)原理</b></p><p>　　2.1.3設(shè)計(jì)的基本思想</p><p>　　2.2窗函數(shù)設(shè)計(jì)帶通濾波器</p><p>&

7、lt;b>　　2.2.1設(shè)計(jì)原理</b></p><p>　　2.2.2典型窗函數(shù)的介紹</p><p>　　2.2.3設(shè)計(jì)FIR濾波器的步驟</p><p>　　2.2.4設(shè)計(jì)結(jié)果及分析</p><p><b>　　第3章 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)</b></p><p><b>

8、　　3.1程序代碼</b></p><p>　　3.1.3語音程序：</p><p>　　3.1.2仿真結(jié)果：</p><p>　　3.2帶通濾波器程序</p><p>　　3.2.1仿真結(jié)果：</p><p><b>　　3.3總程序</b></p><p>

9、<b>　　3.3.1仿真結(jié)果</b></p><p><b>　　第4章 小結(jié)</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　摘要</b></p&

10、gt;<p>　　本文分析了國內(nèi)外數(shù)字濾波技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，介紹了數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu)，在分別討論了IIR與FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，指出了傳統(tǒng)的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)方法過程復(fù)雜、計(jì)算工作量大、濾波特性調(diào)整困難的不足，提出了一種基于Matlab和Modelsim軟件的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)方法，完成了高Q值50Hz帶通IIR濾波器的設(shè)計(jì), 達(dá)到了通帶45-55Hz，衰減小于3db，阻帶40-60Hz，衰減大于80db的

11、參數(shù)指標(biāo)。文中深入分析了該濾波器系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能特點(diǎn)、實(shí)現(xiàn)原理以及技術(shù)關(guān)鍵，闡述了使用MATLAB進(jìn)行帶通濾波器設(shè)計(jì)及仿真的具體方法。最后把整個(gè)設(shè)計(jì)方案用VHDL語言進(jìn)行了描述并在Modelsim上仿真。Modelsim與Matlab的仿真結(jié)果對(duì)比說明該設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性好，可精確到小數(shù)點(diǎn)后六位，穩(wěn)定后誤差小于萬分之一；可移植性強(qiáng)，在實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)不同的階數(shù)、精度和速度等要求對(duì)IIR 濾波器系數(shù)進(jìn)行靈活的修改，以實(shí)現(xiàn)任意階數(shù)的IIR 濾波器。

12、因此，該設(shè)計(jì)方法可靠性好，效率高，極大的減輕了工作量，有利于濾波器設(shè)計(jì)的最優(yōu)化。</p><p>　　關(guān)鍵詞 帶通濾波器；FIR；Matlab仿真;</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This paper analyzes the situation of application and develop

13、ment of digital filter technology home and abroad. It introduces the basic structure of a digital filter, discusses different design methods of FIR and IIR filter, and points out that the traditional design method of dig

14、ital filter is not only complex but also of heavy workload, even adjustment of filtering parametrer is very difficult. So it brings forwad another design method of digital filter which based on the Matlab software and Mo

15、</p><p>　　Key words　digital filter FIR Matlab simulation</p><p><b>　　第1章概述</b></p><p><b>　　1.1數(shù)字濾波器</b></p><p>　　數(shù)字濾波器一詞出現(xiàn)在60年代中期。由于電子計(jì)算機(jī)技術(shù)和大規(guī)

16、模集成電路的發(fā)展，數(shù)字濾波器已可用計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)，也可用大規(guī)模集成數(shù)字硬件實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)。數(shù)字濾波器是對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行濾波處理以得到期望的響應(yīng)特性的離散時(shí)間系統(tǒng)。作為一種電子濾波器，數(shù)字濾波器與完全工作在模擬信號(hào)域的模擬濾波器不同。數(shù)位濾波器工作在數(shù)字信號(hào)域，它處理的對(duì)象是經(jīng)由采樣器件將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換而得到的數(shù)字信號(hào)。</p><p>　　數(shù)字濾波器(digital filter)是指輸入輸出均為數(shù)字信號(hào)，通過一定運(yùn)算關(guān)系

17、改變輸入信號(hào)所含頻率成分的相對(duì)比例或者濾除某些頻率成分的器件。它工作在數(shù)字信號(hào)域，它處理的對(duì)象是經(jīng)由采樣器件將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換而得到的數(shù)字信號(hào)。數(shù)字濾波器一般由寄存器、延時(shí)器、加法器和乘法器等基本數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　帶通濾波器是指能通過某一頻率范圍內(nèi)的頻率分量、但將其他范圍的頻率分量衰減到極低水平的濾波器，與帶阻濾波器的概念相對(duì)。一個(gè)模擬帶通濾波器的例子是電阻-電感-電容電路(RLC circuit)

18、。這些濾波器也可以用低通濾波器同高通濾波器組合來產(chǎn)生. </p><p>　　1.1.1數(shù)字濾波器與模擬濾波器工作方式的比較</p><p>　　后者完全依靠電阻、電容、晶體管等電子元件組成的物理網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)濾波功能；而前者是通過數(shù)字運(yùn)算器件對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算和處理，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的特性。</p><p>　　應(yīng)用數(shù)字濾波

19、器處理模擬信號(hào)時(shí)，首先須對(duì)輸入模擬信號(hào)進(jìn)行限帶、抽樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換。數(shù)字濾波器輸入信號(hào)的抽樣率應(yīng)大于被處理信號(hào)帶寬的兩倍，其頻率響應(yīng)具有以抽樣頻率為間隔的周期重復(fù)特性，且以折疊頻率即1／2抽樣頻率點(diǎn)呈鏡像對(duì)稱。為得到模擬信號(hào)，數(shù)字濾波器處理的輸出數(shù)字信號(hào)須經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換、平滑。數(shù)字濾波器具有高精度、高可靠性、可程控改變特性或復(fù)用、便于集成等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字濾波器在語言信號(hào)處理、圖像信號(hào)處理、醫(yī)學(xué)生物信號(hào)處理以及其他應(yīng)用領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。</

20、p><p>　　數(shù)字濾波器有低通、高通、帶通、帶阻和全通等類型。它可以是時(shí)不變的或時(shí)變的、因果的或非因果的、線性的或非線性的。應(yīng)用最廣的是線性、時(shí)不變數(shù)字濾波器，以及FIR濾波器。</p><p>　　1.2數(shù)字濾波器的分類</p><p>　　按功能分：低通、高通、帶通、帶阻、全通濾波器</p><p>　　按實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或單位抽樣響應(yīng)分：無

21、限脈沖響應(yīng)濾波器（IIR濾波器）、有限脈沖響應(yīng)濾波器（FIR濾波器）</p><p>　　另外，它還可以被分為線性與非線性、因果與非因果等。</p><p>　　其中，線性時(shí)不變的數(shù)字濾波器是最基本的類型；而由于數(shù)字系統(tǒng)可以對(duì)延時(shí)器加以利用，因此可以引入一定程度的非因果性，獲得比傳統(tǒng)的因果濾波器更靈活強(qiáng)大的特性；相對(duì)于IIR濾波器，F(xiàn)IR濾波器有著易于實(shí)現(xiàn)和系統(tǒng)絕對(duì)穩(wěn)定的優(yōu)勢，因此得到廣泛

22、的應(yīng)用；對(duì)于時(shí)變系統(tǒng)濾波器的研究則導(dǎo)致了以卡爾曼濾波為代表的自適應(yīng)濾波理論</p><p>　　1.3數(shù)字濾波器的特性</p><p>　　數(shù)字濾波器具有比模擬濾波器更高的精度，甚至能夠?qū)崿F(xiàn)后者在理論上也無法達(dá)到的性能。例如，對(duì)于數(shù)字濾波器來說很容易就能夠做到一個(gè) 1000Hz 的低通濾波器允許 999Hz 信號(hào)通過并且完全阻止 1001Hz 的信號(hào)，模擬濾波器無法區(qū)分如此接近的信號(hào)。&l

23、t;/p><p>　　數(shù)字濾波器相比模擬濾波器有更高的信噪比。這主要是因?yàn)閿?shù)字濾波器是以數(shù)字器件執(zhí)行運(yùn)算，從而避免了模擬電路中噪聲（如電阻熱噪聲）的影響。數(shù)字濾波器中主要的噪聲源是在數(shù)字系統(tǒng)之前的模擬電路引入的電路噪聲以及在數(shù)字系統(tǒng)輸入端的模數(shù)轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生的量化噪聲。這些噪聲在數(shù)字系統(tǒng)的運(yùn)算中可能會(huì)被放大，因此在設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器時(shí)需要采用合適的結(jié)構(gòu)，以降低輸入噪聲對(duì)系統(tǒng)性能的影響。</p><p&

24、gt;　　數(shù)字濾波器還具有模擬濾波器不能比擬的可靠性。組成模擬濾波器的電子元件的電路特性會(huì)隨著時(shí)間、溫度、電壓的變化而漂移，而數(shù)字電路就沒有這種問題。只要在數(shù)字電路的工作環(huán)境下，數(shù)字濾波器就能夠穩(wěn)定可靠的工作。</p><p>　　由于奈奎斯特采樣定理（en:Nyquist sampling theorem），數(shù)字濾波器的處理能力受到系統(tǒng)采樣頻率的限制。如果輸入信號(hào)的頻率分量包含超過濾波器1/2采樣頻率的分量時(shí)，

25、數(shù)字濾波器因?yàn)閿?shù)字系統(tǒng)的“混疊”而不能正常工作。如果超出1/2采樣頻率的頻率分量不占主要地位，通常的解決辦法是在模數(shù)轉(zhuǎn)換電路之前放置一個(gè)低通濾波器（即抗混疊濾波器）將超過的高頻成分濾除。否則就必須用模擬濾波器實(shí)現(xiàn)要求的功能。</p><p>　　1.4數(shù)字濾波器的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：數(shù)字濾波器具有高精度、高可靠性、可程控改變特性或復(fù)用應(yīng)用便于集成等。</p>

26、<p>　　缺點(diǎn)：需要占用單片機(jī)資源。由于單片機(jī)速度和存儲(chǔ)容量都有限，實(shí)際應(yīng)用中由于實(shí)時(shí)性和存儲(chǔ)容量的限制，在普通單片機(jī)上要實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)字濾波是不太可能和實(shí)際的。</p><p>　　1.5數(shù)字濾波器的研究背景與意義</p><p>　　當(dāng)今，數(shù)字信號(hào)處理[1] (DSP：Digtal Signal Processing)技術(shù)正飛速發(fā)展，它不但自成一門學(xué)科，更是以不同形式影響和

27、滲透到其他學(xué)科：它與國民經(jīng)濟(jì)息息相關(guān)，與國防建設(shè)緊密相連；它影響或改變著我們的生產(chǎn)、生活方式，因此受到人們普遍的關(guān)注。</p><p>　　數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化是當(dāng)代信息技術(shù)發(fā)展的大趨勢，而數(shù)字化是智能化和網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)，實(shí)際生活中遇到的信號(hào)多種多樣，例如廣播信號(hào)、電視信號(hào)、雷達(dá)信號(hào)、通信信號(hào)、導(dǎo)航信號(hào)、射電天文信號(hào)、生物醫(yī)學(xué)信號(hào)、控制信號(hào)、氣象信號(hào)、地震勘探信號(hào)、機(jī)械振動(dòng)信號(hào)、遙感遙測信號(hào)，等等。上述這些信號(hào)大

28、部分是模擬信號(hào)，也有小部分是數(shù)字信號(hào)。模擬信號(hào)是自變量的連續(xù)函數(shù)，自變量可以是一維的，也可以是二維或多維的。大多數(shù)情況下一維模擬信號(hào)的自變量是時(shí)間，經(jīng)過時(shí)間上的離散化(采樣)和幅度上的離散化(量化)，這類模擬信號(hào)便成為一維數(shù)字信號(hào)。因此，數(shù)字信號(hào)實(shí)際上是用數(shù)字序列表示的信號(hào)，語音信號(hào)經(jīng)采樣和量化后，得到的數(shù)字信號(hào)是一個(gè)一維離散時(shí)間序列；而圖像信號(hào)經(jīng)采樣和量化后，得到的數(shù)字信號(hào)是一個(gè)二維離散空間序列。數(shù)字信號(hào)處理，就是用數(shù)值計(jì)算的方法對(duì)數(shù)

29、字序列進(jìn)行各種處理，把信號(hào)變換成符合需要的某種形式。例如，對(duì)數(shù)字信號(hào)經(jīng)行濾波以限制他的頻帶或?yàn)V除噪音和干擾，或?qū)⑺麄兣c其他信號(hào)進(jìn)行分離；對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析或功率譜分析以了解信號(hào)的頻譜組成，進(jìn)而對(duì)信號(hào)進(jìn)行識(shí)別；對(duì)信號(hào)進(jìn)行某種變換，使之更適合于傳輸，存儲(chǔ)和應(yīng)用；對(duì)信號(hào)進(jìn)行編碼以達(dá)到數(shù)據(jù)壓</p><p>　　數(shù)字濾波技術(shù)是數(shù)字信號(hào)分析、處理技術(shù)的重要分支[2-3]。無論是信號(hào)的獲取、傳輸，還是信號(hào)的處理和交換都離不開

30、濾波技術(shù)，它對(duì)信號(hào)安全可靠和有效靈活地傳輸是至關(guān)重要的。在所有的電子系統(tǒng)中，使用最多技術(shù)最復(fù)雜的要算數(shù)字濾波器了。數(shù)字濾波器的優(yōu)劣直接決定產(chǎn)品的優(yōu)劣。</p><p>　　1.6數(shù)字濾波器的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢</p><p>　　在信號(hào)處理過程中，所處理的信號(hào)往往混有噪音，從接收到的信號(hào)中消除或減弱噪音是信號(hào)傳輸和處理中十分重要的問題。根據(jù)有用信號(hào)和噪音的不同特性，提取有用信號(hào)的過程稱為濾

31、波，實(shí)現(xiàn)濾波功能的系統(tǒng)稱為濾波器。在近代電信設(shè)備和各類控制系統(tǒng)中，數(shù)字濾波器應(yīng)用極為廣泛，這里只列舉部分應(yīng)用最成功的領(lǐng)域。</p><p><b>　　(1) 語音處理 </b></p><p>　　語音處理是最早應(yīng)用數(shù)字濾波器的領(lǐng)域之一，也是最早推動(dòng)數(shù)字信號(hào)處理理論發(fā)展的領(lǐng)域之一。該領(lǐng)域主要包括5個(gè)方面的內(nèi)容：第一，語音信號(hào)分析。即對(duì)語音信號(hào)的波形特征、統(tǒng)計(jì)特性、模

32、型參數(shù)等進(jìn)行分析計(jì)算；第二，語音合成。即利用專用數(shù)字硬件或在通用計(jì)算機(jī)上運(yùn)行軟件來產(chǎn)生語音；第三，語音識(shí)別。即用專用硬件或計(jì)算機(jī)識(shí)別人講的話，或者識(shí)別說話的人；第四，語音增強(qiáng)。即從噪音或干擾中提取被掩蓋的語音信號(hào)。第五，語音編碼。主要用于語音數(shù)據(jù)壓縮，目前已經(jīng)建立了一系列語音編碼的國際標(biāo)準(zhǔn)，大量用于通信和音頻處理。近年來，這5個(gè)方面都取得了不少研究成果，并且，在市場上已出現(xiàn)了一些相關(guān)的軟件和硬件產(chǎn)品，例如，盲人閱讀機(jī)、啞人語音合成器、口

33、授打印機(jī)、語音應(yīng)答機(jī)，各種會(huì)說話的儀器和玩具，以及通信和視聽產(chǎn)品大量使用的音頻壓縮編碼技術(shù)。</p><p><b>　　(2) 圖像處理</b></p><p>　　數(shù)字濾波技術(shù)以成功地應(yīng)用于靜止圖像和活動(dòng)圖像的恢復(fù)和增強(qiáng)、數(shù)據(jù)壓縮、去噪音和干擾、圖像識(shí)別以及層析X射線攝影，還成功地應(yīng)用于雷達(dá)、聲納、超聲波和紅外信號(hào)的可見圖像成像。</p><p

34、><b>　　(3) 通信</b></p><p>　　在現(xiàn)代通信技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，幾乎沒有一個(gè)分支不受到數(shù)字濾波技術(shù)的影響。信源編碼、信道編碼、調(diào)制、多路復(fù)用、數(shù)據(jù)壓縮以及自適應(yīng)信道均衡等，都廣泛地采用數(shù)字濾波器，特別是在數(shù)字通信、網(wǎng)絡(luò)通信、圖像通信、多媒體通信等應(yīng)用中，離開了數(shù)字濾波器,幾乎是寸步難行。其中，被認(rèn)為是通信技術(shù)未來發(fā)展方向的軟件無線電技術(shù)，更是以數(shù)字濾波技術(shù)為基礎(chǔ)。<

35、/p><p><b>　　(4) 電視</b></p><p>　　數(shù)字電視取代模擬電視已是必然趨勢。高清晰度電視的普及指日可待，與之配套的視頻光盤技術(shù)已形成具有巨大市場的產(chǎn)業(yè)；可視電話和會(huì)議電視產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代。視頻壓縮和音頻壓縮技術(shù)所取得的成就和標(biāo)準(zhǔn)化工作，促成了電視領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，而數(shù)字濾波器及其相關(guān)技術(shù)是視頻壓縮和音頻壓縮技術(shù)的重要基礎(chǔ)。</p>

36、<p><b>　　(5) 雷達(dá)</b></p><p>　　雷達(dá)信號(hào)占有的頻帶非常寬，數(shù)據(jù)傳輸速率也非常高，因而壓縮數(shù)據(jù)量和降低數(shù)據(jù)傳輸速率是雷達(dá)信號(hào)數(shù)字處理面臨的首要問題。告訴數(shù)字器件的出現(xiàn)促進(jìn)了雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)的進(jìn)步。在現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)中，數(shù)字信號(hào)處理部分是不可缺少的，因?yàn)閺男盘?hào)的產(chǎn)生、濾波、加工到目標(biāo)參數(shù)的估計(jì)和目標(biāo)成像顯示都離不開數(shù)字濾波技術(shù)。雷達(dá)信號(hào)的數(shù)字濾波器是當(dāng)今十分

37、活躍的研究領(lǐng)域之一。</p><p><b>　　(6) 聲納</b></p><p>　　聲納信號(hào)處理分為兩大類，即有源聲納信號(hào)處理和無源聲納信號(hào)處理，有源聲納系統(tǒng)涉及的許多理論和技術(shù)與雷達(dá)系統(tǒng)相同。例如，他們都要產(chǎn)生和發(fā)射脈沖式探測信號(hào)，他們的信號(hào)處理任務(wù)都主要是對(duì)微弱的目標(biāo)回波進(jìn)行檢測和分析，從而達(dá)到對(duì)目標(biāo)進(jìn)行探測、定位、跟蹤、導(dǎo)航、成像顯示等目的，他們要應(yīng)用到

38、的主要信號(hào)處理技術(shù)包括濾波、門限比較、譜估計(jì)等。</p><p>　　(7) 生物醫(yī)學(xué)信號(hào)處理 </p><p>　　數(shù)字濾波器在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用日益廣泛，如對(duì)腦電圖和心電圖的分析、層析X射線攝影的計(jì)算機(jī)輔助分析、胎兒心音的自適應(yīng)檢測等。</p><p><b>　　(8) 音樂</b></p><p>　　數(shù)字濾波器為音樂

39、領(lǐng)域開辟了一個(gè)新局面，在對(duì)音樂信號(hào)進(jìn)行編輯、合成、以及在音樂中加入交混回響、合聲等特殊效果特殊方面，數(shù)字濾波技術(shù)都顯示出了強(qiáng)大的威力。數(shù)字濾波器還可用于作曲、錄音和播放，或?qū)εf錄音帶的音質(zhì)進(jìn)行恢復(fù)等。</p><p>　　(9) 其他領(lǐng)域[5]</p><p>　　數(shù)字濾波器的應(yīng)用領(lǐng)域如此廣泛，以至于想完全列舉他們是根本不可能的，除了以上幾個(gè)領(lǐng)域外，還有很多其他的應(yīng)用領(lǐng)域。例如，在軍事上被

40、大量應(yīng)用于導(dǎo)航、制導(dǎo)、電子對(duì)抗、戰(zhàn)場偵察；在電力系統(tǒng)中被應(yīng)用于能源分布規(guī)劃和自動(dòng)檢測；在環(huán)境保護(hù)中被應(yīng)用于對(duì)空氣污染和噪聲干擾的自動(dòng)監(jiān)測，在經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中被應(yīng)用于股票市場預(yù)測和經(jīng)濟(jì)效益分析，等等。</p><p><b>　　1.7本章小結(jié)</b></p><p>　　數(shù)字濾波器精確度高、使用靈活、可靠性高，具有模擬設(shè)備所沒有的許多優(yōu)點(diǎn)，已廣泛地應(yīng)用于各個(gè)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域,

41、例如數(shù)字電視、語音、通信、雷達(dá)、聲納、遙感、圖像、生物醫(yī)學(xué)以及許多工程應(yīng)用領(lǐng)域。隨著信息時(shí)代數(shù)字時(shí)代的到來，數(shù)字濾波技術(shù)已經(jīng)成為一門極其重要的學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域。以往的濾波器大多采用模擬電路技術(shù)，但是，模擬電路技術(shù)存在很多難以解決的問題，例如，模擬電路元件對(duì)溫度的敏感性，等等。而采用數(shù)字技術(shù)則避免很多類似的難題，當(dāng)然數(shù)字濾波器在其他方面也有很多突出的優(yōu)點(diǎn)，在前面部分已經(jīng)提到，這些都是模擬技術(shù)所不能及的，所以采用數(shù)字濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理是目前

42、的發(fā)展方向。</p><p><b>　　第2章設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　2.1利用頻率采樣法設(shè)計(jì)帶通濾波器</p><p>　　2.1.1設(shè)計(jì)內(nèi)容:</p><p>　　基于MATLAB結(jié)合FFT和IFFT，利用頻率采樣法設(shè)計(jì)FIR數(shù)字帶通濾波器，然后用自己設(shè)計(jì)的濾波器對(duì)采集的加噪后的語音信號(hào)進(jìn)行濾波，并將

43、濾波前后的信號(hào)進(jìn)行比較，回放語音信號(hào)。</p><p>　　2.1.2頻率采樣法設(shè)計(jì)原理</p><p>　　FIR濾波器的單位脈沖響應(yīng)是有限長的（），其z變換為的（N-1）階多項(xiàng)式：</p><p>　　可得FIR濾波器的系統(tǒng)差分方程：</p><p>　　因此，F(xiàn)IR濾波器又稱為卷積濾波器。FIR濾波器的頻率響應(yīng)表達(dá)式為：</p&g

44、t;<p>　　信號(hào)通過FIR濾波器不失真條件是在通帶內(nèi)具有恒定的幅頻特性和相位線性特性。理論上可以證明：當(dāng)FIR濾波器的系數(shù)滿足下列中心對(duì)稱件： 時(shí)，濾波器設(shè)計(jì)在逼近平直幅頻特性的同時(shí)，還能獲得嚴(yán)格的線性相位特性。線性相位FIR濾波器的相位滯后和群延遲在整個(gè)頻帶上是相等且不變的。對(duì)于一個(gè)N階的線性相位FIR濾波器，群延遲為常數(shù)，即濾波后的信號(hào)簡單地延遲常數(shù)個(gè)時(shí)間步長。這一特性使通帶頻域內(nèi)信號(hào)通過濾波器后仍保持原有波形形狀

45、而無相位失真。</p><p>　　FIR濾波器設(shè)計(jì)的方法很多，如窗函數(shù)法、頻率采樣法以及其他的各種優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，本次課程設(shè)計(jì)使用頻率采樣法設(shè)計(jì)FIR帶通濾波器。</p><p>　　頻率采樣法是從頻域出發(fā)。因?yàn)橛邢揲L序列h(n)又可用其離散傅立葉變換H(k)來唯一表示，H(k)與所要求的FIR濾波器系統(tǒng)函數(shù)Hd(z)之間存在著頻率取樣關(guān)系。即Hd(z)在Z平面單位圓上按角度等分的取樣值等

46、于Hd(k)的各相應(yīng)值，就以此Hd(k)值作為實(shí)際FIR數(shù)字濾波器頻率特性的取樣值H(k),或者說H(k)正是所要求的頻率響應(yīng)H(ejw)的N各等間隔的取樣值。</p><p>　　頻率采樣法就是根據(jù)頻域采樣理論，由濾波特性指標(biāo)構(gòu)造希望逼近的濾波器頻響函數(shù)Hd(ejω)，對(duì)其在[0,2π]上采樣得到:</p><p>　　然后，就可求出單位脈沖響應(yīng)h(n)，或是系統(tǒng)函數(shù)H(z)。這樣， h

47、(n)或是H(z)就是濾波器的設(shè)計(jì)結(jié)果。</p><p>　　2.1.3頻率取樣法設(shè)計(jì)的基本思想</p><p>　　把給出的理想頻率響應(yīng)進(jìn)行取樣，通過IDFT從頻譜樣點(diǎn)直接求得有限脈沖響應(yīng)。其設(shè)計(jì)過程如下</p><p>　　頻率取樣法的關(guān)鍵是正確確定數(shù)字頻域系統(tǒng)函數(shù)H(k)在Ω∈[0，2 π ]內(nèi)的N 個(gè)樣點(diǎn)，其約束條件為</p><p>

48、;　　H(k)=H(N-k)</p><p>　　?（m）=- ?(N-m) 0≤k≤N-1</p><p>　　頻率采樣法的優(yōu)點(diǎn)是可以在頻域直接設(shè)計(jì)，并且適合最優(yōu)化設(shè)計(jì)；缺點(diǎn)是采樣頻率只能等于的整數(shù)倍，因而不能確保截止頻率的自由取值，要想實(shí)現(xiàn)自由地選擇截止頻率，必須增加采樣點(diǎn)數(shù)N，但是這又使計(jì)算量加大。</p><p>　　2.2利用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR帶通

49、數(shù)字濾波器</p><p>　　2.2.1窗函數(shù)設(shè)計(jì)原理</p><p>　　設(shè)希望逼近的濾波器頻率響應(yīng)函數(shù)</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　（2） </p><p>　　由于通常以理想濾波器作為，其幅度特性逐段恒定，在邊界頻率處有不連續(xù)點(diǎn)，因而是無

50、限時(shí)寬的，且是非因果序列。為了構(gòu)造一個(gè)長度為N的第一類線性相位FIR濾波器，就只能將截取一段，并保證截取的一段關(guān)于 偶對(duì)稱。設(shè)截取的一段用表示，即</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　式中，是一個(gè)矩形序列，長度為N，當(dāng)取值為時(shí)，截取的一段關(guān)于偶對(duì)稱，保證所設(shè)計(jì)的濾波器具有線性相位。但是用一個(gè)有限長的序列 替代，肯定會(huì)引起誤差，表現(xiàn)在頻域就是

51、吉布斯效應(yīng)。該效應(yīng)引起渡帶加寬及通帶和阻帶波動(dòng)，尤其使阻帶的衰減減小，從而滿足不了技術(shù)上的要求，由于這種效應(yīng)是由于將直接截?cái)嘁鸬?，所以又稱為截?cái)嘈?yīng)。</p><p>　　在（3）式中，就是對(duì)無限長序列的截?cái)嘧饔茫梢孕蜗蟮匕芽醋鍪且粋€(gè)窗口，則是從窗口看到的一段序列，所以稱為用矩形窗對(duì)進(jìn)行加窗處理。</p><p>　　2.2.2典型窗函數(shù)的介紹</p><p>

52、　　由截?cái)嘁鸬募妓剐?yīng)會(huì)直接影響濾波器性能，直觀上，增加矩形窗的長度N可以減小這種效應(yīng)的影響，但是，增大N只能增大過渡帶的寬度，而無法減小帶內(nèi)波動(dòng)以及增大阻帶衰減。要想使得帶內(nèi)波動(dòng)減小，阻帶衰減增大，就只能從窗函數(shù)形狀上找解決的辦法，因此對(duì)于阻帶衰減不同的濾波器，其窗函數(shù)也要不同，以下只介紹五種窗函數(shù)。</p><p>　　矩形窗（Retangle Window）</p><p>&l

53、t;b>　?。?）</b></p><p><b>　　其幅度函數(shù)為</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　三角形窗（Bartlett Window）</p><p><b>　　(6)</b></p><

54、p><b>　　其頻譜函數(shù)為</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　其幅度函數(shù)為</b></p><p><b>　　(8)</b></p><p>　　漢寧窗（Hanning Window）——升余弦窗&l

55、t;/p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　?。?0）</b></p><p><b>　　當(dāng)N>>1時(shí)，</b></p><p><b>　?。?1）</b></p><p>　　哈明窗（Ham

56、ming Window）——改進(jìn)的余升弦窗</p><p><b>　?。?2）</b></p><p><b>　　其頻譜函數(shù)為</b></p><p><b>　　（13）</b></p><p><b>　　其幅度函數(shù)為</b></p>

57、<p><b>　?。?4）</b></p><p>　　當(dāng)N>>1時(shí)，其可近似表示為</p><p><b>　?。?5）</b></p><p>　　布萊克曼窗（Blackman Window）</p><p><b>　　（16）</b></

58、p><p><b>　　其頻譜函數(shù)為</b></p><p><b>　?。?7）</b></p><p><b>　　其幅度函數(shù)為</b></p><p><b>　?。?8）</b></p><p>　　2.2.3用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FI

59、R濾波器的步驟</p><p>　　1、根據(jù)對(duì)阻帶衰減及過渡帶的指標(biāo)要求，選擇窗函數(shù)的類型，并估計(jì)窗口長度N,先按照阻帶衰減選擇窗函數(shù)的類型。原則是在保證阻帶衰減滿足要求的情況下，盡量選擇主瓣窄的窗函數(shù)然后根據(jù)過渡帶寬度估計(jì)窗口長度N。</p><p>　　構(gòu)造希望逼近的頻率響應(yīng)函數(shù) ，即</p><p><b>　?。?9）</b></

60、p><p>　　3、計(jì)算。如果給出待求濾波器的頻響函數(shù)為，那么單位沖擊響應(yīng)為 </p><p><b>　?。?0）</b></p><p>　　也可對(duì)從到采樣M點(diǎn)采樣M個(gè)點(diǎn)，采樣值為,，進(jìn)行M點(diǎn)IDFT，得到：</p><p><b>　?。?1）</b></p><p>　

61、　根據(jù)頻域采樣理論，與應(yīng)滿足如下關(guān)系：</p><p><b>　　(22)</b></p><p>　　因此，如果M選得較大，可以保證在窗口內(nèi)有效逼近。</p><p>　　4、加窗得到設(shè)計(jì)結(jié)果：。</p><p><b>　　第3章設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)</b></p><p>　　3

62、.1原始語音的時(shí)域和頻譜圖</p><p><b>　　圖一</b></p><p>　　圖一為原始語音的時(shí)域和頻域圖：語音信號(hào)采樣頻率為44100HZ；(注：為了讓信號(hào)不失真，采樣頻率大于信號(hào)頻率的2倍。)</p><p><b>　　3.2帶通濾波器圖</b></p><p><b>

63、　　圖二</b></p><p>　　圖二為帶通濾波器圖：通帶為0.35π到0.65π，阻帶下截止為0.2π，上截止為0.8π；</p><p>　　3.3未加噪聲和調(diào)制加入噪聲后的語音信號(hào)時(shí)域圖和頻域圖</p><p><b>　　圖三</b></p><p>　　圖三為未加噪聲和調(diào)制加入噪聲后的語音信號(hào)時(shí)

64、域圖和頻域圖：d=0.03*abs(max(x))*[cos(2*pi*22000*t)]'; 噪聲為22000Hz的余弦信號(hào)</p><p>　　3.4未加噪聲和調(diào)制加入噪聲后的語音信號(hào)時(shí)域圖和頻域圖</p><p><b>　　圖四</b></p><p>　　圖四為未加噪聲和調(diào)制加入噪聲后的語音信號(hào)時(shí)域圖和頻域圖：d=0.03*a

65、bs(max(x))*[cos(2*pi*22000*t)]'; 噪聲為22000Hz的余弦信號(hào)</p><p>　　3.5濾波器濾除噪聲之后的信號(hào)時(shí)域和頻域波形。</p><p><b>　　圖五</b></p><p>　　圖五為經(jīng)過濾波器濾除噪聲之后的信號(hào)時(shí)域和頻域波形。</p><p><b>

66、　　3.6調(diào)試分析</b></p><p>　　3.6.1、語音部分：</p><p>　　我們先利用電腦自帶的錄音筒錄了一段語音，語音的采樣頻率是44100HZ，然后用MATLAB編寫程序進(jìn)行測試，對(duì)其進(jìn)行時(shí)域和頻域的分析，得到圖一。</p><p>　　3.6.2、帶通濾波器：</p><p>　　所要設(shè)計(jì)的基于MATLAB的

67、頻率采樣法的FIR帶通濾波器的參數(shù)是通帶為0.35π到0.65π，阻帶下截止為0.2π，上截止為0.8π。在正式設(shè)計(jì)濾波器之前，我認(rèn)真、仔細(xì)地查閱了很多資料，并參考了濾波器設(shè)計(jì)等應(yīng)用圖書，最終經(jīng)過不斷調(diào)試、修改得到了符合要求的仿真程序，在這個(gè)過程中，出現(xiàn)了不少困難和問題：首先，在對(duì)話音信號(hào)進(jìn)行時(shí)域和頻譜分析時(shí)沒有對(duì)話音信號(hào)取單通道，由于矩陣大小不一致致使在運(yùn)算中始終得不到正確結(jié)果，調(diào)試無法通過。 起初對(duì)濾波器的通帶和阻帶的上下截止頻率的

68、設(shè)置和加噪后語音信號(hào)的中心頻率出現(xiàn)了偏差，不能很完美地濾掉噪聲。此外，由于濾波器是根據(jù)相對(duì)頻率設(shè)計(jì)的，再根據(jù)ω=Ω*Τ轉(zhuǎn)換到模擬頻率，當(dāng)語音信號(hào)的采樣頻率變化時(shí)，濾波器的通帶相應(yīng)的發(fā)生改變，而在更換語音信號(hào)時(shí)忘記了這一點(diǎn)，以至于對(duì)有些語音信號(hào)不能達(dá)到消噪的目的而苦惱不解。當(dāng)然，在整個(gè)過程中，由于不細(xì)心出現(xiàn)了各種小問題，最終在老師的指導(dǎo)下一一糾正。</p><p>　　3.6.3、加噪聲過程：</p>

69、<p>　　根據(jù)語音信號(hào)的中心頻率和頻譜分布情況，將話音信號(hào)調(diào)制到中心頻率為11025HZ的載波上，再加入高頻噪聲，噪聲為22000Hz的余弦信號(hào)。原先所加的噪聲頻率在語音信號(hào)的的頻帶內(nèi)，不利于帶通濾波器的濾波處理，這樣就會(huì)導(dǎo)致濾波器無法濾除和語音信號(hào)相混雜的噪聲，達(dá)不到濾波的效果，經(jīng)過查閱資料之后之后，將噪聲改為高頻信號(hào)。</p><p><b>　　第二節(jié) 運(yùn)行結(jié)果：</b>

70、</p><p><b>　　N =</b></p><p><b>　　34</b></p><p><b>　　rp =</b></p><p><b>　　0.1155</b></p><p><b>　　rs =&

71、lt;/b></p><p><b>　　33</b></p><p>　　第三節(jié) 結(jié)果分析</p><p>　　第二節(jié)為源程序執(zhí)行結(jié)果，根據(jù)結(jié)果可知濾波器階數(shù)N為34，實(shí)際通帶衰減、實(shí)際阻帶衰減分別為0.1155dB、33dB，均符合設(shè)計(jì)濾波器的數(shù)字指標(biāo)，輸出結(jié)果還得出了實(shí)際脈沖響應(yīng)。與此同時(shí)，根據(jù)波形可以看出濾波器相頻特性為線性，

72、滿足FIR線性相位，根據(jù)幅度衰減波形可以看出是帶通濾波器，可知，所得結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求，滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)，所得濾波器設(shè)計(jì)正確。</p><p><b>　　第4小結(jié)</b></p><p>　　頻率采樣法設(shè)計(jì)帶通濾波器相對(duì)來說比較簡單，但是阻帶失真衰減很大，增加采樣點(diǎn)數(shù)N不能改善阻帶最小衰耗。改善阻帶衰耗的唯一辦法是加寬過渡帶。</p><p>　　

73、頻率采樣法特別適用于設(shè)計(jì)窄帶選頻濾波器。因?yàn)檫@時(shí)只有少數(shù)幾個(gè)非零值的，計(jì)算量大為降低。但由于頻率抽樣點(diǎn)的分布必須符合一定規(guī)律，在規(guī)定通、阻帶截止頻率方面不夠靈活。比如當(dāng)截止頻率不是整數(shù)倍時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大逼近誤差，因而該方法的應(yīng)用不及窗口法普遍。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實(shí)際問題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)。本次課程設(shè)計(jì)的題目是基于頻域抽樣法的FIR數(shù)字帶通濾波器設(shè)計(jì)，

74、通過仔細(xì)閱讀課本相關(guān)章節(jié)和借閱MATLAB教程書籍，為實(shí)際設(shè)計(jì)打好了理論基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上，通過自己動(dòng)手設(shè)計(jì)完成了課程設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　通過這次課設(shè)，我們更進(jìn)一步理解數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)原理，學(xué)會(huì)了數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)的方法和一般步驟，能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字濾波器，實(shí)現(xiàn)了把理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際動(dòng)手能力的過程。我還從本次課程設(shè)計(jì)中體會(huì)到了MATLAB軟件的強(qiáng)大功能，了解到它在各種工程計(jì)算中的重要作用，為我以后進(jìn)一步學(xué)習(xí)

75、打下了良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　當(dāng)然這次課程設(shè)計(jì)也暴露了我的一些問題，比如學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)教程不夠快，數(shù)字信號(hào)處理基礎(chǔ)不夠扎實(shí)，雖然MATLAB使用的語言和語法都繼承于C語言，但還是花了不少時(shí)間學(xué)習(xí)其中的函數(shù)，最后才能把課程設(shè)計(jì)順利完成。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　劉令普.數(shù)字信號(hào)處理[M].哈爾濱

76、：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2002。 </p><p>　　2 鄧重一.濾波器的過去、現(xiàn)在與未來[J].世界電子元器件.2003，13(4)：48～49</p><p>　　3 鄧重一.濾波技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀[J].中國儀器儀表.2004，(02)：1～4</p><p>　　4 Oppenheim A V,Schafer R W.Digital signal

77、processing[M].Englewood Cliffs,NJ：Prentice-Hall,1975。</p><p>　　6 王世一.數(shù)字信號(hào)處理[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2005。</p><p>　　7 李行一.數(shù)字信號(hào)處理[M].重慶：重慶大學(xué)出版社,2002。</p><p>　　8 劉正士，王勇，陳恩偉，葛運(yùn)建.一種數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法

78、及其應(yīng)用[J].中國機(jī)械工程.2006，17(1)：88～91</p><p>　　9 丁磊，潘貞存，叢偉.基于MATLAB信號(hào)處理工具箱的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)與仿真[J].繼電器. 2003, 31 (9)：49～51</p><p>　　10 張亞妮，基于MATLAB的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)[J]，遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào) 2005.24(5)：716～718</p><p>

79、;　　11 劉波.MATLAB信號(hào)處理[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006。</p><p>　　12 劉衛(wèi)國，陳昭民，張穎.Matlab程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社，2002。</p><p>　　13郭仕劍.matlab7.x數(shù)字信號(hào)處理[M].北京:人民郵電出版社,2006.12</p><p>　　14陳懷琛.數(shù)字信號(hào)處理教程--Matlab

80、釋義與實(shí)現(xiàn)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2004.12</p><p>　　15顏允圣.數(shù)字信號(hào)處理器--體系結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,2005.6</p><p>　　16薛年喜.Matlab在數(shù)字信號(hào)處理中的應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,2002</p><p>　　17高西全,丁玉美.數(shù)字信號(hào)處理[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2

81、008.8</p><p>　　18 基于Matlab的FIR 數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[C].李洋洋，江亮亮編著.黑龍江：信息科學(xué)，2008.</p><p>　　19]趙剛. 基于數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)的討論[ J ]. 南開大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版) , 2003 (3) : 101 - 103.</p><p><b>　　附錄</b></p&

82、gt;<p><b>　　語音程序：</b></p><p>　　filename='111';</p><p>　　[s,fs,nbits]=wavread(filename);</p><p>　　sound(s,fs,nbits); %回放語音信號(hào)</p><p>　　n = leng

83、th (s) ; %求出語音信號(hào)的長度</p><p>　　t=0:1/fs:(n-1)/fs;</p><p>　　Y=fft(s); %傅里葉變換</p><p><b>　　figure(1)</b></p><p>　　subplot(2,1,1);plot(s);title('原始信號(hào)

84、波形');grid on</p><p>　　subplot(2,1,2);plot(abs(Y));title('原始信號(hào)頻譜')</p><p>　　sound(s,fs);</p><p><b>　　grid on</b></p><p>　　3.2帶通濾波器程序：</p>

85、<p><b>　　N=40;</b></p><p>　　alfa=(40-1)/2;</p><p><b>　　k=0:N-1;</b></p><p>　　w1=(2*pi/N)*k;</p><p>　　T1=0.109021; T2=0.59417456;</p>

86、<p>　　hrs=[zeros(1,5),T1,T2,ones(1,7),T2,T1,zeros(1,9),T1,T2,ones(1,7),T2,T1,zeros(1,4)];</p><p>　　hdr=[0,0,1,1,0,0]; wd1=[0,0.2,0.35,0.65,0.8,1];</p><p>　　k1=0:floor((N-1)/2); k2=flo

87、or((N-1)/2)+1:N-1;</p><p>　　angH=[-alfa*(2*pi)/N*k1,alfa*(2*pi/N*(N-k2))];</p><p>　　H=hrs.*exp(j*angH);</p><p>　　h=real(ifft(H));</p><p>　　[db,mag,pha,grd,w] = freqz_m(

88、h,1);</p><p>　　[Hr,ww,a,L] =Hr_Type2(h);</p><p>　　subplot(2,2,1)</p><p>　　plot(w1(1:21)/pi,hrs(1:21),'o',wd1,hdr)</p><p>　　axis([0,1,-0.1,1.1]);</p><

89、p>　　title('帶通：N=40，T1=0.109021， T2=0.59417456')</p><p>　　ylabel('Hr(k)');</p><p>　　set(gca,'XTickMode','manual','XTick',[0,0.2,0.35,0.65,0.8,1])</p&

90、gt;<p>　　set(gca,'YTickMode','manual','YTick',[0,0.059,0.109,1]);</p><p>　　grid %繪制帶網(wǎng)格的圖像</p><p>　　subplot(2,2,2); </p><p>　　stem(k,h);</p>&l

91、t;p>　　axis([-1,N,-0.4,0.4])</p><p>　　title('脈沖響應(yīng)'); ylabel('h(n)'); text(N+1,-0.4,'n')</p><p>　　subplot(2,2,3); plot(ww/pi,Hr,w1(1:21)/pi,hrs(1:21),'o');</

92、p><p>　　axis([0,1,-0.1,1.1]);title('振幅響應(yīng)')</p><p>　　xlabel('頻率 （單位：pi）'); ylabel('Hr(w)')</p><p>　　set(gca,'XTickMode','manual','XTick',

93、[0,0.2,0.35,0.65,0.8,1]);</p><p>　　set(gca,'YTickMode','manual','YTick',[0,0.059,0.109,1]);</p><p><b>　　grid</b></p><p>　　subplot(2,2,4); plot(w/

94、pi,db); axis([0,1,-100,10]);</p><p><b>　　grid</b></p><p>　　title('幅度響應(yīng)');xlabel('頻率 （單位：pi）'); ylabel('分貝')</p><p>　　set(gca,'XTickMode',

95、'manual','XTick',[0,0.2,0.35,0.65,0.8,1])</p><p>　　set(gca,'YTickMode','manual','YTick',[-60;0]);</p><p>　　set(gca,'YTickLabelMode','manual

96、9;,'YTickLabels',[60;0]);</p><p><b>　　總程序：</b></p><p>　　%設(shè)計(jì)一個(gè)通帶為0.35π到0.65π，阻帶下截止為0.2π，上截止為0.8π</p><p><b>　　Clear;</b></p><p><b>　

97、　N=40;</b></p><p>　　alfa=(40-1)/2;</p><p><b>　　k=0:N-1;</b></p><p>　　w1=(2*pi/N)*k;</p><p>　　T1=0.109021; T2=0.59417456;</p><p>　　hrs=[ze

98、ros(1,5),T1,T2,ones(1,7),T2,T1,zeros(1,9),T1,T2,ones(1,7),T2,T1,zeros(1,4)];</p><p>　　hdr=[0,0,1,1,0,0]; wd1=[0,0.2,0.35,0.65,0.8,1];</p><p>　　k1=0:floor((N-1)/2); k2=floor((N-1)/2)+1:N-1;&

99、lt;/p><p>　　angH=[-alfa*(2*pi)/N*k1,alfa*(2*pi/N*(N-k2))];</p><p>　　H=hrs.*exp(j*angH);</p><p>　　h=real(ifft(H));</p><p>　　[db,mag,pha,grd,w] = freqz_m(h,1);</p>&l

100、t;p>　　[Hr,ww,a,L] =Hr_Type2(h);</p><p><b>　　figure(1)</b></p><p>　　subplot(2,2,1)</p><p>　　plot(w1(1:21)/pi,hrs(1:21),'o',wd1,hdr)</p><p>　　axis(

101、[0,1,-0.1,1.1]);</p><p>　　title('帶通：N=40，T1=0.109021， T2=0.59417456')</p><p>　　ylabel('Hr(k)');</p><p>　　set(gca,'XTickMode','manual','XTick'

102、,[0,0.2,0.35,0.65,0.8,1])</p><p>　　set(gca,'YTickMode','manual','YTick',[0,0.059,0.109,1]);</p><p>　　grid %繪制帶網(wǎng)格的圖像</p><p>　　subplot(2,2,2); </p><

103、;p>　　stem(k,h);</p><p>　　axis([-1,N,-0.4,0.4])</p><p>　　title('脈沖響應(yīng)'); ylabel('h(n)'); text(N+1,-0.4,'n')</p><p>　　subplot(2,2,3); plot(ww/pi,Hr,w1(1:21)

104、/pi,hrs(1:21),'o');</p><p>　　axis([0,1,-0.1,1.1]);title('振幅響應(yīng)')</p><p>　　xlabel('頻率 （單位：pi）'); ylabel('Hr(w)')</p><p>　　set(gca,'XTickMode',&

105、#39;manual','XTick',[0,0.2,0.35,0.65,0.8,1]);</p><p>　　set(gca,'YTickMode','manual','YTick',[0,0.059,0.109,1]);</p><p><b>　　grid</b></p>&l

106、t;p>　　subplot(2,2,4); plot(w/pi,db); axis([0,1,-100,10]);</p><p><b>　　grid</b></p><p>　　title('幅度響應(yīng)');xlabel('頻率 （單位：pi）'); ylabel('分貝')</p><p&g

107、t;　　set(gca,'XTickMode','manual','XTick',[0,0.2,0.35,0.65,0.8,1])</p><p>　　set(gca,'YTickMode','manual','YTick',[-60;0]);</p><p>　　set(gca,'YT

108、ickLabelMode','manual','YTickLabels',[60;0]);</p><p>　　[s,fs,nbits]=wavread('sj.wav');%信號(hào)de 取樣頻率為44100HZ</p><p><b>　　x=s(:,1);</b></p><p>　　s

109、ound(x,fs);</p><p>　　L=length(x);</p><p>　　f=fs*(0:L-1)/L;</p><p>　　t=0:1/fs:(L-1)/fs; %將所加噪聲信號(hào)的點(diǎn)數(shù)調(diào)整到與原始信號(hào)相同</p><p>　　d=0.03*abs(max(x))*[cos(2*pi*22000*t)]'; %噪聲為5

110、00和3300Hz的余弦信號(hào)</p><p>　　dz=[cos(2*pi*11025*t)]';</p><p><b>　　xd=x.*dz;</b></p><p><b>　　xz=xd+d;</b></p><p>　　sound(xz,fs); %播放加噪聲后的語音信號(hào)</

111、p><p>　　X=fft(x); %求信號(hào)的頻譜</p><p>　　XD=fft(xd); %信號(hào)調(diào)制后的頻譜</p><p>　　XZ=fft(xz);</p><p><b>　　figure(2)</b></p><p>　　subplot(3,1,1);plot(t,x)</p&g

112、t;<p>　　title('未加噪的信號(hào)'); xlabel('time s');ylabel('幅度 ');</p><p>　　subplot(3,1,2);plot(t,xd)</p><p>　　title('調(diào)制后的信號(hào)'); xlabel('time s');ylabel('

113、幅度 ');</p><p>　　subplot(3,1,3);plot(t,xz)</p><p>　　title('調(diào)制加噪后的信號(hào)'); xlabel('time n');ylabel('fuzhi n');</p><p><b>　　figure(3)</b></p>

114、<p>　　subplot(3,1,1);</p><p>　　plot(f,abs(X));</p><p>　　title('原始語音信號(hào)頻譜');</p><p>　　xlabel('頻率（單位：Hz）');</p><p>　　ylabel('幅度');</p>

115、<p>　　subplot(3,1,2);</p><p>　　plot(f,abs(XD));</p><p>　　title('調(diào)制后的信號(hào)頻譜');</p><p>　　xlabel('頻率（單位：Hz）');</p><p>　　ylabel('幅度');</p>

116、;<p>　　subplot(3,1,3);</p><p>　　plot(f,abs(XZ));</p><p>　　title('加噪后的信號(hào)頻譜');</p><p>　　xlabel('頻率（單位：Hz）');</p><p>　　ylabel('幅度');</p&g

117、t;<p>　　y = fftfilt(h,xd);</p><p><b>　　Y=fft(y);</b></p><p>　　sound(3*y,fs);</p><p><b>　　figure(4)</b></p><p>　　subplot(2,1,1);plot(t,3*y

118、)</p><p>　　title('濾波后的信號(hào)'); xlabel('time s');ylabel('幅度');</p><p>　　subplot(2,1,2);plot(f,abs(Y));</p><p>　　title('濾波后的信號(hào)頻譜'); xlabel('頻率（單位：Hz）&

119、#39;);ylabel('幅度');</p><p>　　窗函數(shù)設(shè)計(jì)帶通濾波器 </p><p>　　wpl=0.4*pi;wpu=0.6*pi;</p><p>　　wsl=0.2*pi;wsu=0.8*pi;</p><p>　　Bt=min((wpl-wsl),(wsu-wpu));

120、 %過渡帶寬</p><p>　　N=ceil(6.6*pi/Bt)+1</p><p>　　n=0:1:N-1;</p><p>　　a=(N-1)/2;</p><p>　　wcl=(wsl+wpl)/2;</p><p>　　wcu=(wsu+wpu)/2;</p><p>　　hd

121、=(sin(wcu*(n-a))-sin(wcl*(n-a)))./(pi*(n-a)); %理想脈沖響應(yīng)</p><p>　　wn=0.54-0.46*cos(2*pi*n/(N-1)); %hamming窗時(shí)域函數(shù)</p><p>　　h=hd.*wn; %實(shí)際沖擊&

122、lt;/p><p>　　[H,w]=freqz(h,1); %h頻率響應(yīng)</p><p>　　db=20*log10(abs(H)/max(abs(H)));</p><p>　　dw=2*pi/1000; %頻率分辨率</p><p>