吹管音乐滤波去噪—使用TUKEYWIN设计的FIR滤波器.doc

吹管音乐滤波去噪 —使用TUKEYWIN设计的FIR滤波器 学生姓名： 指导老师： 摘 要 本课程设计主要是设计TUKEYWIN窗设计一个FIR滤波器，对一段含噪吹管音乐信号进行滤波去噪处理并。本课程设计仿真平台为MATLAB。首先最后。可知。TUKEYWIN窗；MATLAB 1 引言 本课程设计主要解决在含噪情况下对吹管音乐信号的滤波去噪处理，处理时采用的是利用窗口设计法选择Tukeywin窗设计的FIR滤波器。通过课程设计了解FIR滤波器设计的原理和步骤，掌握用Matlab语言设计滤波器的方法及编程。通过观察音乐信号滤波前后的时域波形的比较，加深对滤波器作用的理解。 1.1 课程设计目的 熟悉Matlab语言环境，掌握Matlab语言的编程规则，利用TUKEYWIN窗函数设计法来设计符合要求的FIR滤波器来实现音乐信号的滤波去噪。并绘制滤波前后的时域波形和频谱图。根据图形分析判断滤波器设计的正确性。通过本次课程设计熟悉利用 TUKEYWIN窗函数法设计FIR滤波器的过程。增强自己独立解决问题的能力，提高自己的动手能力。加深对理论知识联系实际问题的理解。为以后的工作奠定坚实的基础。 1.2 课程设计要求 （1）滤波器指标必须符合工程实际。 （2）设计完后应检查其频率响应曲线是否满足指标。 （3）处理结果和分析结论应该一致，而且应符合理论。 （4）独立完成课程设计并按要求编写课程设计报告书。 1.3课程设计平台 MATLAB软件包括五大通用功能：数值计算功能（Nemeric）；符号运算功能（Symbolic）；数据可视化功能（Graphic）；数据图形文字统一处理功能（Notebook）和建模仿真可视化功能（Simulink）。其中，符号运算功能的实现是通过请求MAPLE内核计算并将结果返回到MATLAB命令窗口。该软件有三大特点：一是功能强大；二是界面友善、语言自然；三是开放性强。 目前，Mathworks公司已推出30多个应用工具箱。MATLAB在线性代数、矩阵分析、数值及优化、数理统计和随机信号分析、电路与系统、系统动力学、信号和图像处理、控制理论分析和系统设计、过程控制、建模和仿真、通信系统、以及财政金融等众多领域的理论研究和工程设计中得到了广泛应用。 MATLAB在信号与系统中的应用主要包括符号运算和数值计算仿真分析。由于信号与系统课程的许多内容都是基于公式演算，而MATLAB借助符号数学工具箱提供的符号运算功能能基本满足信号与系统课程的需求。例如，解微分方程、傅里叶正反变换、拉普拉斯正反变换、z正反变换等。MATLAB在信号与系统中的另一主要应用是数值计算与仿真分析，主要包括函数波形绘制、函数运算、冲激响应与阶跃响应仿真分析、信号的时域分析、信号的频谱分析、系统的S域分析、零极点图绘制等内容。数值计算仿真分析可以帮助学生更深入理解信号与系统的理论知识，并为将来使用MATLAB进行信号处理领域的各种分析和实际应用打下基础[1]。 2 设计原理 窗函数设计法的基本思想是用FIRDF逼近希望的滤波特性。设希望逼近的滤波器的频率响应函数为，其单位脉冲响应用表示。为了设计简单方便，通常选择为具有片段常数特性的理想滤波器。因此是无限长非因果序列，不能直接作为FIRDF的单位脉冲响应。窗函数设计法就是截取为有限长的一段因果序列，并用合适的窗函数进行加权作为FIRDF的单位脉冲响应[2]。 2.1 FIR滤波器 FIR滤波器FIR滤波器FIR滤波器FIR滤波器IRDF的阶数高得多。所以在要求线性相位滤波的应用场合，一般都用FIR滤波器单位脉冲响应hd(n)。 W(n)和长度N。 （4）求得实际滤波器的单位脉冲响应h(n)， h(n)即为所设计FIR滤波器系数向量b(n)。 常见的窗函数性能表如下图2.1所示： 图2.1 常见窗函数性能表 名称 滤波器 过渡带宽 最小阻带衰减 名称 滤波器 过渡带宽 最小阻带衰减 矩形 1.8π/M 21dB PARZENWIN π/M 56dB 巴特利特 6.1π/M25dB FLATTOPWIN 19.6π/M 108dB 汉宁 6.2π/M 44dB GAUSSWIN π/M 60dB 汉明 6.6π/M 51dB BARTHANNWIN π/M 40dB 布莱克曼 11π/M 74dB BLACKMANHARRIS 16.1π/M 109d BOHMANWIN 5.8π/M 51.5dB CHEBWIN 15.2π/M 113dB NUTTALLWIN 15.4π/M 108dB TUKEYWIN 2.4π/M 22dB 2.3 Tukeywin窗 w =tukeywin(M)在数组w中产生M点的Tukeywin窗函数。 由上面查表可知：Tukeywin窗的