matlab 滤波器.doc

matlab_滤波器1、设计原理设计数字滤波器的任务就是寻求一个因果稳定的线性时不变系统,并使系统函数H(z)具有指定的频率特性。
2、设计内容:
以Matlab实现语音信号的低通滤波器设计为例:
(1)语音信号的采集
利用Windows下的录音机,录制一段自己的话音,时间在1 s内。然后在Matlab软件平台下,利用函数wavread对语音信号进行采样,记住采样频率和采样点数。通过wavread函数的使用,我们很快理解了采样频率、采样位数等概念。
。
(2)语音信号的频谱分析
首先画出语音信号的时域波形;然后对语音号进行快速傅里叶变换,得到信号的频谱特性。
程序如下:
clc;clear;close all;
fs=22050; %语音信号采样频率为22050
x1=wavread(''); %读取语音信号的数据,赋给变量x1
sound(x1,22050); %播放语音信号
y1=fft(x1,1024); %对信号做1024点FFT变换
f=fs*(0:511)/1024;
figure(1);
plot(x1) %做原始语音信号的时域图形
title('原始语音信号');xlabel('time n');ylabel('fuzhi n');
figure(2);freqz(x1) %绘制原始语音信号的频率响应图
title('频率响应图')
figure(3);subplot(2,1,1);
plot(abs(y1(1:512))) %做原始语音信号的FFT频谱图
title('原始语音信号FFT频谱');
subplot(2,1,2);
plot(f,abs(y1(1:512)));
title('原始语音信号频谱')
xlabel('Hz');ylabel('fuzhi');
波形如下:

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注意:原始语言信号FFT频谱和原始语言信号频谱的区别是:前者是频率为1递增的频谱,而后者是以f=fs*(0:511)/1024递增;另外,后者是在“不小于原始信号的频率(采样定理)”上完全展开的频谱。
(3)给原始的语音信号加上一个高频余弦噪声,频率为5kHz。画出加噪后的语音信号时域和频谱图,与原始信号对比,可以很明显的看出区别。
程序如下:
%给原始的语音信号加上一个高频余弦噪声,频率为5kHz。画出加噪后的语音信号时域和频谱图,与原始信号对比,可以很明显的看出区别。
fs=22050;
x1=wavread('');
f=fs*(0:511)/1024;
t=0:1/22050:(size(x1)-1)/22050; %将所加噪声信号的点数调整到与原始信号相同
Au=;
d=[Au*cos(2*pi*5000*t)]'; %噪声为5kHz的余弦信号
x2=x1+d;
sound(x2,22050); %播放加噪声后的语音信号
y2=fft(x2,1024);
figure(1)
plot(t,x2)
title('加噪后的信号');
xlabel('time n');
ylabel('fuzhi n');
figure(2)
subplot(2,1,1);
plot(f,abs(y1(1:512)));
title('原始语音信号频谱');
xlabel('Hz');
ylabel('fuzhi');
subplot(2,1,2);
plot(f,abs(y2(1:512)));
title('加噪后的信号频谱');
xlabel('Hz');
ylabel('fuzhi');
波形如下:

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(4)双线性变换法设计Butterworth滤波器
程序如下:
fs=22050;
x1=wavread('');
t=0:1/22050:(size(x1)-1)/22050;
Au=;
d=[Au*cos(2*pi*5000*t)]';
x2=x1+d;
wp=*pi;
ws=*pi;
Rp=1;
Rs=15;
Fs=22050;
Ts=1/Fs;
wp1=2