课程设计--- 设计切比雪夫I型低通滤波器.docVIP

PAGE 19 课 程 设 计 设计题目 设计切比雪夫I型低通滤波器 课程名称 数字信号处理课程设计 姓名/班级 学 号 0809121094________________________ 指导教师 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 一、引 言 3 1.1 课程设计目的 3 1.2 课程设计的要求 3 二 、设计原理 4 2.1 IIR滤波器 4 2.2 切比雪夫I型滤器 5 2.2.1 切比雪夫滤波器简介 5 2.2.2切比雪夫滤波器原理 5 2.3 双线性变换法 7 三、设计步骤 8 3.1设计流程图 8 3.2语言信号的采集 9 3.3语音信号的频谱分析 10 3.4滤波器设计 12 3.5完整的滤波程序及滤波效果图 14 3.6结果分析 18 四、出现的问题及解决方法 18 五、课程设计心得体会 18 六、参考文献 19 摘要 随着信息和数字时代的到来，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。在现代通信系统中，由于信号中经常混有各种复杂成分，因此很多信号的处理都是基于滤波器而进行的。所以，数字滤波器在数字信号处理中起着举足轻重的作用。而数字滤波器的设计都要以模拟滤波器为基础的，这是因为模拟滤波器的理论和设计方方法都已发展的相当成熟， 且有典型的模拟滤波器供我们选择。如切比雪夫滤波器。 本次课程设计将运用MATLAB设计一个基于切比雪夫低通滤波器，并出所设计滤波器的幅度及幅度衰减特性。 关键词：模拟低通 滤波 切比雪夫 一、引 言 用麦克风采集一段8000Hz，8k的单声道语音信号，绘制波形并观察其频谱，给定通带截止频率为2000Hz，阻带截止频率为2100Hz，通带波纹为1dB，阻带波纹为60dB，用双线性变换法设计的一个满足上述指标的切比雪夫I型IIR滤波器，对该语音信号进行滤波去噪处理。 1.1 课程设计目的 《数字信号处理》课程设计是在学生完成数字信号处理和MATLAB的结合后的基本实验以后开设的。本课程设计的目的是为了让学生综合数字信号处理和MATLAB并实现一个较为完整的小型滤波系统。这一点与验证性的基本实验有本质性的区别。开设课程设计环节的主要目的是通过系统设计、软件仿真、程序安排与调试、写实习报告等步骤，使学生初步掌握工程设计的具体步骤和方法，提高分析问题和解决问题的能力，提高实际应用水平。 1.2 课程设计的要求 （1）学会 MATLAB 的使用，掌握 MATLAB 的程序设计方法； （2）滤波器指标必须符合工程实际，根据模拟滤波器的性能指标，确定数字滤波器指标； （3）采用双线性变换法，设计满足上述性能指标要求的切比雪夫I型数字低通滤波器； （4）设计完后应检查其频率响应曲线是否满足指标； （5）处理结果和分析结论应该一致，而且应符合理论； （6）独立完成课程设计并按要求编写课程设计报告书； 二 、设计原理 用麦克风采集一段语音信号，绘制波形并观察其频谱，给定相应技术指标，用脉冲响应不变法设计的一个满足指标的切比雪夫IIR滤波器，对该语音信号进行滤波去噪处理，比较滤波前后的波形和频谱并进行分析。 2.1 IIR滤波器 从离散时间来看，若系统的单位抽样(冲激)响应延伸到无穷长，称之为“无限长单位冲激响应系统”，简称为IIR系统。 无限长单位冲激响应（IIR）滤波器有以下几个特点: 1.系统的单位冲激响应h(n)是无限长； 2.系统函数H(z)在有限z平面（0∞）； 3.结构上存在着输出到输入的反馈，也就是结构上是递归型的。 IIR滤波器采用递归型结构，即结构上带有反馈环路。同一种系统函数H（z）可以有多种不同的结构，基本网络结构有直接Ⅰ型、直接Ⅱ型、级联型、并联型四种，都具有反馈回路。同时，IIR数字滤波器在设计上可以借助成熟的模拟滤波器的成果，巴特沃斯(Butterworth)滤波器、切比雪夫(Chebyshev)滤波器、椭圆(Cauer)滤波器、贝塞尔(Bessel)滤波器等，这些典型的滤波器各有特点。有现成的设计数据或图表可查，在设计一个IIR数字滤波器时，我们根据指标先写出模拟滤波器的公式，然后通过一定的变换，将模拟滤波器的公式转换成数字滤波器的公式。 2.2 切比雪夫I型滤器 2.2.1 切比雪夫滤波器简介 切比雪夫滤波器（又译车比雪夫滤波器）是在通带或阻带上频率响应幅度等波纹波动的滤波器。在通带波动的为“I型切比雪夫滤波器”，在阻带波动的为“II型切比雪夫滤波器”。切比雪夫滤波器在过渡带比巴特沃斯滤波器的衰减快，但频率响应的幅频特性不如后者平坦。