DSP研究性学习数字滤波器设计013北交大解说.doc

《数字信号处理》课程研究性学习报告 姓名 　　　　初步草稿 学号 同组成员 指导教师 时间 数字滤波器设计专题研讨 【目的】 (1) 掌握IIR和FIR数字滤波器的设计方法及各自的特点。 (2) 掌握各种窗函数的时频特性及对滤波器设计的影响。 (3) 培养学生自主学习能力，以及发现问题、分析问题和解决问题的能力。 【研讨题目】中等题 Dhexian.wav是对频率为293.66, 369.99, 440Hz的D大调和弦以8000Hz抽样所得的数字音乐信号，试设计一数字滤波器从和弦中分离出440Hz的音符。要求： （1）设计IIR数字高通滤波器，通过实验研究不同、过渡带、对滤波器设计的影响，确定本题最合适的滤波器指标。 （2）能否用IIR数字带通滤波器从和弦中分离出440Hz的音符？试参照（1）确定的最合适的高通滤波器指标，给出数字带通滤波器的指标。设计IIR数字带通滤波器，并将结果与高通滤波器比较，给出你的结论。 （3）用窗函数法设计FIR数字高通滤波器，分别利用矩形窗、汉纳窗、哈明窗、布莱克曼窗、凯泽窗截断。讨论用窗函数法设计FIR数字高通滤波器时如何确定滤波器的指标，比较相同过渡带时用矩形窗、汉纳窗、哈明窗、布莱克曼窗、凯泽窗设计滤波器的阶数。 （4）采用Parks-McClellan算法，设计FIR数字高通滤波器。试参照（1）确定的最合适的高通滤波器指标，给出FIR数字高通滤波器的指标。将设计结果与（1）中的IIR数字滤波器，从幅度响应、相位响应、滤波器阶数等方面进行比较。 【温磬提示】 在IIR数字滤波器的设计中，不管是用双线性变换法还是冲激响应不变法，其中的参数T的取值对设计结果没有影响。但若所设计的数字滤波器要取代指定的模拟滤波器时，则抽样频率（或抽样间隔T）将对设计结果有影响。 【设计步骤】:首先以8000Hz抽样时，293.66, 369.99, 440Hz对应的数字频率分别为0.07341*pi,0.0924975*pi,0.11*pi。此处在设计低通滤波器时，Wp显然要小于0.11*pi，而Ws要大于0.0924975*pi。另外此处设计的IIR滤波器均为BW型滤波器，采用双线性变换法。 【仿真结果】：考虑到一般滤波器对通阻带截频的要求，我们可以先让As=0.5,Ap=15(此两个指标暂不作考虑） 【结果分析】 1.Wp=0.11*pi,Ws=0.092497*pi,Ap=0.5,As=15 音乐滤波后的频谱关键位置放大看 评价：听声音感觉滤波前后有一些变化，嘈杂、浑浊的声音变得较为清脆，显然是频谱成分减少了。仔细观察滤波前后音乐的频谱，440Hz的信号保留了，但300—400Hz间也有部分信号没有被滤掉，尽管其幅度较小。猜测是阻带截频太小导致此情况，所以增大阻带截频。 改变Ws Wp= 0.11*pi Ws=0.0944975 Ap=0.5,As=15 音乐滤波后的频谱关键位置放大看 评价：听声音感觉和上次一样，滤波前后有一些变化，嘈杂、浑浊的声音变得较为清脆，显然是频谱成分减少了。仔细观察滤波前后音乐的频谱，440Hz的信号保留了，但300—400Hz间也有部分信号没有被滤掉，但其幅度较上次有所减小。 Wp= 0.11*pi Ws=0.0954975 Ap=0.5,As=15 音乐滤波后的频谱关键位置放大看 评价：听声音感觉滤波前后有一些变化，嘈杂、浑浊的声音变得较为清脆，显然是频谱成分减少了。仔细观察滤波前后音乐的频谱，440Hz的信号保留了，但300—400Hz间的信号基本被滤掉，剩下的部分幅度很小，结果较为满意。 Wp= 0.11*pi Ws=0.0964975 Ap=0.5,As=15 音乐滤波后的频谱关键位置放大看 评价：听声音感觉不如前几次效