fir的滤波器设计.doc

华北水利水电学院 ---数字信号处理课程设计 设计题目：基于matlab的FIR滤波器设计 目录 FIR滤波器设计内容………………………………2 设计原理……………………………………………2 设计具体步骤……………………………………………4 采集语音信号……………………………………4 语音信号的采样及频谱分析……………………4 噪声的添加………………………………………4 设计FIR滤波器…………………………………5 语音信号的滤波…………………………6 对比滤波前后信号的的波形及频谱，对滤波前后的语音信号进行比较…………………………6 7.GUI设计…………………………………8 总结………………………………………9 参考文献……………………………………………9 一．FIR滤波器设计内容 录制一段语音信号，并对录制的信号进行采样；画出采样后语音信号的时域波形和频谱图，及加噪声后的时域波形和频谱图；采用窗函数法设计滤波器，并画出滤波器的频率响应；然后用自己设计的滤波器对采集的信号进行滤波，画出滤波后信号的时域波形和频谱，并对滤波前后的信号进行对比，分析信号的变化；回放语音信号；设计一个合适的滤波器，能够把该噪声滤除；最后，设计一个信号处理系统界面。 二．设计原理 FIR(Finite Impulse Response)滤波器：有限长单位冲激响应滤波器，是数字信号处理系统中最基本的元件，它可以在保证任意幅频特性的同时具有严格的线性相频特性，同时其单位抽样响应是有限长的，因而滤波器是稳定的系统。 　　有限长单位冲激响应（FIR）滤波器有以下特点： 　　(1) 系统的单位冲激响应h (n)在有限个n值处不为零； 　　(2) 系统函数H(z)在|z|0处收敛，极点全部在z = 0处（因果系统）； 　　(3) 结构上主要是非递归结构，没有输出到输入的反馈，但有些结构中（例如频率抽样结构）也包含有反馈的递归部分。 滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其它频率成分。在测试装置中，利用滤波器的这种选频作用，可以滤除干扰噪声或进行频谱分析。 根据滤波器的选频作用分类 ⑴　低通滤波器 　　从0～f2频率之间，幅频特性平直，它可以使信号中低于f2的频率成分几乎不受衰减地通过，而高于f2的频率成分受到极大地衰减。 ⑵　高通滤波器 与低通滤波相反，从频率f1～∞，其幅频特性平直。它使信号中高于f1的频率成分几乎不受衰减地通过，而低于f1的频率成分将受到极大地衰减。 ⑶　带通滤波器 它的通频带在f1～f2之间。它使信号中高于f1而低于f2的频率成分可以不受衰减地通过，而其它成分受到衰减。 ⑷　带阻滤波器 与带通滤波相反，阻带在频率f1～f2之间。它使信号中高于f1而低于f2的频率成分受到衰减，其余频率成分的信号几乎不受衰减地通过。 5、设计流程图 采集语音信号——采样及频谱分析——添加噪声并分析——设计滤波器——对语音信号滤波——比较滤波前后的波形、频谱及语音变化。 三．具体实现 采集语音信号 语音信号的采样及频谱分析 3.噪声的添加 fs=8000; %抽样频率 [x,fs,bits]=wavread(f:\ 23);%播放原始信号 wavplay(x,fs); %播放原始信号 N=length(x);%返回采样点数 subplot(3,2,1); plot(x); title(原始信号的时域波形);%加标题 y0=fft(x);%快速傅立叶变换 subplot(3,2,2); plot(abs(y0));%原始信号的频谱图 title(原始信号的频谱图);%加标题 t=[0:1/8000:N/8000-1/8000]; y=cos(6000*pi*t);%噪声为3khz的余弦信号 wavplay(y,fs); %播放噪声信号 subplot(3,2,3); plot(y); title(噪声信号的时域波形); y1=fft(y);%快速傅立叶变换 subplot(3,2,4); plot(abs(y1));%原始信号的频谱图 title(噪声信号的频谱图); z=x+y; wavplay(z,fs); %播放叠加信号 subplot(3,2,5); plot(z);%叠加信号的时域波形 title(叠加信号的时域波形); y2=fft(z);%快速傅立叶变换 subplot(3,2,6); plot(abs(y2));axis([0 40000 0 1000]);%叠加信号的频谱图 title(叠加信号的频谱图); 4．设计FIR滤波器 f=[0.2,0.6]; a=[1,0]; As=100; dev=10^(-As/20)*ones(1,length(a)); [M,Wc,beta,ftype]=