IIR数字滤波器设计课程设计.doc

理工大学计算机科学与技术学院
课程设计
课程名称 Matlab在通信中的应用
课题名称 IIR数字滤波器设计
专业通信工程
班级通信
学号
姓名
指导教师
成绩:


2012年 6 月 27 日
摘要
IIR数字滤波器是一类重要的滤波器,它用较低的阶数就可以很好地实现频率选择特性,因此在通信、语言与信号处理,得到了广泛的应用。因此,IIR数字滤波器设计一直是数字信号处理领域中重要的研究课题,其MATLAB实现常用方法有:

用数字滤波器的单位脉冲响应序列h(n)模仿模拟滤波器的冲激响应ha(t),让h(n)正好等于ha(t)的采样值,即h(n)=ha(nT),其中T为采样间隔。

s平面与z平面之间满足以下映射关系:
s平面的虚轴单值地映射于z平面的单位圆上,s平面的左半平面完全映射到z平面的单位圆内。双线性变换不存在混叠问题。
双线性变换时一种非线性变换,这种非线性引起的幅频特性畸变可通过预畸而得到校正。
关键词:
IIR数字滤波器; MATLAB ;脉冲响应不变法; 双线性变化法;
目录
一设计目的 4
二设计原理及要求 4
三功能模块 5 5 5 5
四程序及结果 6 6 9
五流程图 12
六心得体会 13
七参考文献 14
一、设计目的
综合运用数字信号处理的理论知识进行频谱分析和滤波器设计,通过理论推导得出相应结论,再利用 MATLAB 作为编程工具进行计算机实现,从而加深对所学知识的理解,建立概念。
;
;
,了解双线性变换法及脉冲响应不变法的特点;
。
二、设计原理及要求
IIR数字滤波器的系统函数为的有理分式:
设计IIR滤波器的系统函数,就是要确定的阶数N及分子分母多项式的系数和,使其满足指定的频率特性。,因此IIR滤波器设计的方法之一是:先设计一个合适的模拟滤波器,然后将模拟滤波器通过适当的
由于模拟滤波器的设计有许多简单而严谨的设计公式和大量的图表可以利用变换转换成满足给定指标的数字滤波器。
1、 MATLAB 的使用,掌握 MATLAB 的程序设计方法。
2、 Windows 环境下语音信号采集的方法。
3、数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法。
4、TLAB 设计 FIR 和 nR 数字滤波器的方法。
5、用 MATLAB 对信号进行分析和处理
三、功能模块

使用MATLAB绘出采样后的语音信号的时域波形和频谱图。根据频谱图求出其带宽,并说明语音信号的采样频率不能低于多少赫兹。

在MATLAB软件平台下,给原始的语音信号叠加上噪声,噪声类型分为如下几种:(1)白噪声;(2)单频噪色(正弦干扰);(3)多频噪声(多正弦干扰);(4)其它干扰,可设置为低频、高频、带限噪声,或Chirp干扰、冲激干扰。绘出叠加噪声后的语音信号时域和频谱图,在视觉上与原始语音信号图形对比,也可通过Windows播放软件从听觉上进行对比,分析并体会含噪语音信号频谱和时域波形的改变。

以巴特沃兹巴特为例,设计其低通、高通、通带、带阻、滤波器设计为例完成设计目标,用MATLAB绘出滤波器频率响应、滤波后的的语音信号时域波形、信号频谱。
设计步骤:
(1)设计技术指标
(2)归一化处理
(3)获得数字滤波器的最小阶次N和滤波器的固有Wn
[N,Wn]=buttord(wp,ws,Rp,Rs);
(4)设计巴特沃兹滤波器,调用系统函数:
[B,A]=butter(N,Wn,…);
(5)数字滤波器的频率响应:[H,W]=freqz(B,A,…);
(6)显示频率响应。
(7)滤波后的的语音信号时域波形、信号频谱。
四、程序及结果:
:
[x1,fs,bits]=wavread('e:\');%打开酷狗时的音频文件
[x1,fs,bits]=wavread('e:\');
t=0:(size(x1)-1);
figure(1);
subplot(4,1,1);plot(t,x1);
title('原始语音信号时域波形');
subplot(4,1,2);y1=fft(x1,40000);plot(abs(y1));
title('原始语音信号频谱');