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郑州轻工业学院
课程设计说明书
题目:基于双线性变换法的IIR数字高通滤波器设计
郑州轻工业学院
课 程 设 计 任 务 书
题目 基于双线性变换法的IIR数字高通滤波器设计
专业、班级 电子信息工程08级 2班 学号 姓名
主要内容、基本要求、主要参考资料等:
主要内容:
首先依据给定的性能指标,采用双线性变换法设计IIR数字高通滤波器;然后利用MATLAB软件的wavread函数读取 .wav格式的语音信号,并利用所设计的滤波器对音频信号进行滤波处理,画出滤波前后信号的时域波形及频谱;最后回放语音信号,分析滤波基本要求:
1、滤波器技术指标为:
fp=3200Hz; Ap=1dB; fs=3000Hz; As=100dB
2、采用双线性变换法设计IIR数字低通滤波器;
3、掌握利用wavread函数读取 .wav格式语音信号的方法;
4、对语音信号进行滤波,并画出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.数字信号处理理论、算法与实现[M].北京:清华大学出版社.2003,8
完 成 期 限: 2010.6.24—2010.6.28
指导教师签名:
课程负责人签名:
2013年 6
目录
TOC \o 1-3 \h \z \u 摘 要 h 1
1 数字滤波器 h 2
1.1 数字滤波器介绍 h 2
1.2 IIR数字滤波器设计原理 h 3
1.2.1切比雪夫滤波器 h 3
1.2.2双线性变换法 h 6
2数字滤波器设计实现 h 9
2.1 设计步骤 h 9
2.2 程序流程图 h 10
2.3音频信号部分程序 h 11
2.4仿真结果 h 12
2.4.1滤波器性能仿真 h 12
2.4.2滤波器除噪性能 h 12
3总结 h 14
参考文献 h 15
附录 h 16
摘 要
随着信息时代和数字世界的到来,数字信号处理已成为当今一门极其重要的学科和技术领域。在数字信号处理中起着重要的作用并已获得广泛应用的是数字滤波器(DF,Digital Filter)。数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统,通过对抽样数据进行数学处理来达到频域滤波的目的。
本次主要利用matlab的信号处理工具箱设计一个数字高通IIR滤波器,并用此滤波器处理一段音频信号。文中主要介绍了用双线性变换法设计切比雪夫Ⅰ型高通数字滤波器的实现方法。
关键字:数字信号处理 数字滤波器 切比雪夫Ⅰ 双线性变换 MATLAB
1 数字滤波器
1.1 数字滤波器介绍
数字滤波器是具有一定传输选择特性的数字信号处理装置,其输入、输出均为数字信号,实质上是一个由有限精度算法实现的线性时不变离散系统。它的基本工作原理是利用离散系统特性对系统输入信号进行加工和变换,改变输入序列的频谱或信号波形,让有用频率的信号分量通过,抑制无用的信号分量输出。数字滤波器和模拟滤波器有着相同的滤波概念,根据其频率响应特性可分为低通、高通、带通、带阻等类型,与模拟滤波器相比,数字滤波器除了具有数字信号处理的固有优点外,还有滤波精度高(与系统字长有关)、稳定性好(仅运行在0与l两个电平状态)、灵活性强等优点。
时域离散系统的频域特性:,其中、分别是数字滤波器的输出序列和输入序列的频域特性(或称为频谱特性),是数字滤波器的单位取样响应的频谱,又称为数字滤波器的频域响应。输入序列的频谱经过滤波后,因此,只要按照输入信号频谱的特点和处理信号的目的, 适当选择,使得滤波后的满足设计的要求,这就是数字滤波器的滤波原理。
数字滤波器根据其冲激响应函数的时域特性,可分为两种,即无限长冲激响应(IIR)数字滤波器和有限长冲激响应(FIR)数字滤波器。IIR 数字滤波器的特征是,具有无限持续时间冲激响应,需要用递归模型
来实现,其差分方程为: (1-1)
系统函数为:
(1-2)
设计IIR滤波器的任务就是寻求一个物理上可实现的系统函数H(z),使其频率响应H(z)满足所希望得
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