MATLAB课程设计论文-FIR数字高通滤波器设计.docx

郑州轻工业学院课程设计说明书题目：FIR数字高通滤波器设计姓名：院（系）：电子信息工程学院专业班级：学号：指导教师：成绩：时间： 2017 年 6 月 12 日至 2017 年 6 月 16 日郑州轻工业学院课程设计任务书题目 FIR数字高通滤波器设计主要内容、基本要求、主要参考资料等：主要内容：利用MATLAB软件读取一段含有噪声的.wav格式的语音信号，然后利用FFT对该信号进行频谱分析；基于频谱分析的结果确定滤波器的参数，然后利用窗函数法设计一个FIR数字高通滤波器，并利用所设计的滤波器对信号进行滤波处理。比较滤波前后语音信号的时域波形及频谱，分析滤波前后的语音变化。基本要求：1、基于对含噪语音信号的频谱分析确定滤波器的参数；2、分别采用矩形窗、汉明窗和布莱克曼窗设计FIR数字高通滤波器；3、掌握利用wavread函数读取、播放 .wav格式语音信号的方法；4、对语音信号进行滤波，绘制滤波前后信号的时域波形及频谱；5、回放语音信号，分析滤波前后的语音变化。主要参考资料：1、从玉良.数字信号处理原理及其MATLAB实现[M].北京：电子工业出版社.2009.72、胡广书.数字信号处理理论、算法与实现[M].北京：清华大学出版社.2003,8完成期限：2017.6.12—2017.6.16指导教师签名：课程负责人签名：2017年6月9日1基本要求：1、基于含噪语音信号的频谱确定滤波器的参数；2、分别采用矩形窗、汉明窗和布莱克曼窗设计FIR数字高通滤波器；3、掌握利用wavread函数读取、播放 .wav格式语音信号的方法；4、对语音信号进行滤波，绘制滤波前后信号的时域波形及频谱；5、回放语音信号，分析滤波前后的语音变化。2课程设计的目的1、通过课程设计把自己在大学中所学的知识应用到实践当中。2、深入了解利用Matlab设计FIR数字滤波器的基本方法。3、在课程设计的过程中掌握程序编译及软件设计的基本方法。4、提高自己对于新知识的学习能力及进行实际操作的能力。5、锻炼自己通过网络及各种资料解决实际问题的能力。3主要设计内容用MATLAB软件读取一段含有噪声的 .wav格式的语音信号，然后基于FFT对该信号进行频谱分析；基于含噪语音信号的频谱确定滤波器的参数，利用窗函数法设计一个FIR数字高通滤波器，并利用所设计的滤波器对信号进行滤波处理。比较滤波前后语音信号的时域波形及频谱，分析滤波前后的语音变化。4设计原理FIR 滤波器具有严格的相位特性，对于信号处理和数据传输是很重要的。目前FIR滤波器的设计方法主要有三种：窗函数法、频率取样法和切比雪夫等波纹逼近的最优化设计方法。常用的是窗函数法和切比雪夫等波纹逼近的最优化设计方法。本实验中的窗函数法比较简单，可应用现成的窗函数公式，在技术指标要求高的时候是比较灵活方便的。4.1FIR数字滤波器的设计原理?一个截止频率为c?(rad/s)的理想数字低通滤波器，其传递函数的表达式是：?(4-1)由上式可以看出，这个滤波器在物理上是不可实现的，因为冲激响应具有无限性和因果性。为了产生有限长度的冲激响应函数，我们取样响应为h(n)，长度为N，其系数函数为H(z)：H(z)= (4-2)用h(n)表示截取hd(n)后冲激响应，h(n)= w(n) h_d(n),w(n)为窗函数，长度为N。当T=（N-1）/2时，截取的一段h(n)对（N-1）/2对称，可保证所设计的滤波器具有线性相位。4.2窗函数的设计原理基本思路：从时域出发设计 h(n)逼近理想(n)。设理想滤波器的单位响应在时域表达为hd(n),则(n)一般是无限长的，且是非因果的，不能直接作为FIR 滤波器的单位脉冲响应。要想得到一个因果的有限长的滤波器单位抽样响应 h(n)，最直接的方法是先将hd(n)往右平移，再迕行截断，即截取为有限长因果序列：h(n)=(n)w(n)，并用合适的窗函数迕行加权作为 FIR 滤波器的单位脉冲响应。按照线性相位滤波器的要求，线性相位FIR数字低通滤波器的单位抽样响应h(n)必须是偶对称的。对称中心必须等于滤波器的延时常数，即用矩形窗设计的FIR低通滤波器，所设计滤波器的幅度函数在通带和阻带都呈现出振荡现象，且最大波纹大约为幅度的9%，返个现象称为吉布斯效应。为了消除吉布斯效应，一般采用其他类型的窗函数。(1).矩形窗：矩形窗最简单，但其 -21dB 的阻带最小衰减在实际应用中远远不够。另外，矩形窗还会造成很强的吉布斯效应。长度为N的矩形窗定义为：(n)=（4-3）幅度函数：（4-4）(2). 汉明窗：汉明窗与汉宁窗相比主瓣宽度保持不变，但最大旁瓣幅度减小为 -41dB，阻带最小衰减降低为 -53dB。长度为N的汉明窗