基于matlabGUI的IIR低通数字滤波器设计教程.docx

DSP课程设计报告 题目 基于matlab GUI的IIR低通数字滤波器设计 学院：信息工程学院 专业：通信工程 姓名：张昊东 学号：201416630  PAGE \* MERGEFORMAT 24 目录 设计的主要内容及基本求2 总体设计的基本思路2 设计方案2 3.1原始语音信号加噪处理2 3.2滤波器的设计3 3.2.1滤波器的基本知识3 3.2.2数字滤波器的选取4 3.3滤除噪声后的语音信号5 GUI的设计7 4.1 GUI界面设计概述7 4.2 GUI界面设计具体操作7 4.3 GUI界面设计演示8 5.仿真结果的分析9 6.课程设计总结9 7.参考文献9 附录10 设计的主要内容及基本要求 要求录制一段自己的语音信号后，对所采集的语音信号加入干扰噪声，设计相应的数字滤波器滤除噪声并进行验证，最后设计GUI界面。 总体设计思路 1.获取一段语音。? 2.对所获取的语音信号进行加噪处理。?3.设计数字滤波器。? 4.将加噪后的信号通过所设计的滤波器，滤除噪声。?5.验证滤除噪声后的语音信号。? 6.利用matlab?GUI设计模板设计相应的GUI界面。 3．设计方案 3.1原始语音信号加噪处理? [s,fs]=audioread (C:\Users\昊东\Desktop\zhd.wav);%读取语音信号的数据，赋给变量y 信号 频率 y1=fft(s); f=fs*(0:511)/2048;%使频谱图的坐标从零开始 t=0:1/44100:(size(s)-1)/44100; %将所加噪声信号的点数调整到与原始信号相同 Au=0.08; %幅度值 d=Au*cos(2*pi*5000*t); %加余弦信号 频率是5000hz n=d;%将噪声进行转置，以便使噪声与信号的行列相同，进行相加 x=s+n;%原始信号和噪声信号叠加 subplot(241);plot(t,s);title(原语音信号); subplot(242);plot(f,abs(y1(1:512)));title(原语音频谱); subplot(243);plot(t,x),title(加噪后时域波形);%加噪后的时域图 subplot(245),plot(t,y); title(滤波后的时域波形);%画出滤波后的时域图 y5=fft(x,2048);%进行2048点傅里叶变换 subplot(244); plot(f,abs(y5(1:512))); %加噪后的频谱图 title(加噪后的频谱); xlabel(频率/Hz); ylabel(幅值i); 3.2滤波器设计 3.2.1数字滤波器的基本知识? 数字滤波器分为FIR数字滤波器和IIR数字滤波器两种，即有限冲激响应滤波器（FIR，Finite?Impulse?Response）滤波器和无线冲激响应（IIR，Infinite?Impulse?Response）滤波器。? （一）?FIR数字滤波器?FIR的特点：? 不存在极点（z=0除外），系统函数|?z0|处收敛。系统单位冲激响应在有限个n值处不为零。结构上主要是非递归结构，没有输出到输入的反馈。故只能用较高的阶数达到高的选择性。FIR数字滤波器的幅频特性精度较之于IIR数字滤波器低，但是线性相位即不同频率分量的信号经过FIR数字滤波器后他们的时间差不变。FIR数字滤波器具有系统稳定，易实现相位控制，允许设计多带通滤波器等优点。?FIR数字滤波器的结构有四种：? 横截性；级联型结构；频率采样型结构；线性相位FIR滤波器的结构? （二）IIR数字滤波器?IIR数字滤波器的特点：? 电位冲激响应h(n)是无限长的；系统函数H(z)在有限z平面上（0?|z|∞）有极点存在；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滤波器运算结构通常由延时、乘以系数和相加等基本运算组成。 IIR数字滤波器的结构也有四种：? 直接I型；直接II型—典范型；级联型；并联型。 3.2.2数字滤波器的选取? 由原始语音信号的频谱图可以看出，语音信号的能量集中在低频部分，所以根据滤波器的特性和功能，所选择的滤波器应该具有滤除无用的高频成分的作用，所以可以选用低通滤波器。又由于IIR数字滤波器的输出不但取决于过去和现在的输入，还取决于过去的输出，所以，选择IIR数字滤波器比选择FIR数字滤波器要好。 所设计的IIR巴特沃斯数字低通滤波器如下： wp=0.08*pi;ws=0.1*pi; %两个频率的信号 Rp=1;Rs=15;Fs=44