MATLAB设计资料.doc

郑州轻工业学院 课 程 设 计 任 务 书 题目 基于双线性Z变换法的IIR数字带阻滤波器设计 专业、班级 电子信息工程 学号 姓名 主要内容、基本要求、主要参考资料等： 主要内容： 利用MATLAB软件读取一段含有噪声的 .wav格式的语音信号，然后基于FFT对该信号进行频谱分析；基于含噪语音信号的频谱确定滤波器的参数，利用双线性Z变换法设计IIR数字带阻滤波器，并利用所设计的滤波器对信号进行滤波处理。比较滤波前后语音信号的时域波形及频谱，分析滤波前后的语音变化。 基本要求： 1、基于含噪语音信号的频谱确定滤波器的参数； 2、基于双线性Z变换法分别设计一个巴特沃斯IIR数字带阻滤波器和切比雪夫IIR数字带阻滤波器； 3、掌握利用wavread函数读取、播放 .wav格式语音信号的方法； 4、对语音信号进行滤波，绘制滤波前后信号的时域波形及频谱； 5、回放语音信号，分析滤波前后的语音变化。 主要参考资料： 1、从玉良.数字信号处理原理及其MATLAB实现[M].北京：电子工业出版社.2009.7 2、胡广书.数字Z变换法的IIR数字带阻滤波器设计 姓 名： 院 （系）： 电子信息工程 专业班级： 电信工程 学 号： 指导教师： 蔡超峰 成 绩： 时间： 2015 年 6 月29日至 2015 年 7 月 3 日 目 录 1引言 2 2课程设计要求 4 2.1课程设计题目 4 2.2课程设计目的 4 2.3设计要求 4 2.4数字滤波器的基本概念 5 2.5数字滤波器设计的基本步骤 5 2.5.1确定指标 5 2.5.2模型逼近 5 2.5.3实现性能分析和计算机仿真 5 3 IIR数滤波器设计的原理与方法字 6 3.1 IIR数字滤波器设计的原理 6 3.2 IIR 数字滤波器设计的基本方法 7 4 IIR带阻滤波器的MATLAB 设计 8 4.1 IIR带阻滤波器的设计流程 8 5 IIR带阻滤波器的仿真结果及波形 12 6 IIR带阻滤波器的仿真结果分析 14 总结 16 参考文献 18 1.引言 在现代通信系统中，由于信号中经常混有各种复杂成分，所以很多信号的处理和分析都是基于滤波器而进行的。数字滤波器可以理解为是一个计算程序或算法，将代表输入信号的数字时间序列转化为代表输出信号的数字时间序列，并在转化过程中使信号按预定的形式变化。数字滤波器有多种分类，根据数字滤波器冲激响应的时域特征，可将数字滤波器分为两种即无限长冲激响应(IIR)滤波器和有限长冲激响应(FIR)滤波器。但是，传统的数字滤波器的设计使用繁琐的公式计算，改变参数后需要重新计算，从而在设计滤波器尤其是高阶滤波器时工作量很大。利用MATLAB信号处理箱(Signal Processing Toolbox)可以快速有效地实现数字滤波器的设计与仿真。IIR数字滤波器具有无限宽的冲激响应与模拟滤波器相匹配，所以IIR滤波器的设计可以采取在模拟滤波器设计的基础上进一步变换的方法。其设计方法主要有经典设计法、直接设计法和最大平滑滤波器设计法在对滤波器实际设计时，整个过程的运算量是很大的。设计完成后对已设计的滤波器的频率响应要进行校核要得到幅频、相频响应特性，运算量也是很大的。平时所要设计的数字滤波器，阶数和类型并不一定是完全给定的很多时候要根据设计要求和滤波效果不断地调整，以达到设计的最优化。在这种情况下，滤波器设计就要进行大量复杂的运算，单纯的靠公式计算和编制简单的程序很难在短时间内完成。利用MATLAB强大的计算功能进行计算机辅助设计，可以快速有效地设计数字滤波器，大大地简化了计算量。数字滤波器的实用型式很多，大略可分为有限冲激响应型和无限冲激响应型两类，可用硬件和软件两种方式实现。在硬件实现方式中，它由加法器、乘法器等单元所组成，这与电阻器、电感器和电容器所构成的模拟滤波器完全不同。数字信号处理系统很容易用数字集成电路制成，显示出体积小、稳定性高、可程控等优点。数字滤波器也可以用软件实现。软件实现方法是借助于通用数字计算机按滤波器的设计算法编出程序进行数字滤波计算　滤波器是指能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器，与带阻滤波器的概念相对。一个模拟带阻滤波器的例子是电阻-电感-电容电路(RLC circuit)