數(shù)字信號處理課程設(shè)計報告----iir濾波器的設(shè)計

1、<p>　　《 數(shù) 字 信 號 處 理 》</p><p><b>　　課程設(shè)計報告</b></p><p>　　設(shè)計題目： IIR濾波器的設(shè)計 </p><p>　　專 業(yè)： </p><p>　　班 級：

2、 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2010年 月 日<

3、/p><p><b>　　1、設(shè)計目的</b></p><p>　　1、掌握IIR 濾波器的參數(shù)選擇及設(shè)計方法；</p><p>　　2、掌握IIR 濾波器的應(yīng)用方法及應(yīng)用效果；</p><p>　　3、提高Matlab 下的程序設(shè)計能力及綜合應(yīng)用能力。</p><p>　　4、了解語音信號的特點。&

4、lt;/p><p><b>　　2、設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　1、學(xué)習(xí)并掌握課程設(shè)計實驗平臺的使用，了解實驗平臺的程序設(shè)計方法；</p><p>　　2、錄制并觀察一段語音信號的波形及頻譜，確定濾波器的技術(shù)指標；</p><p>　　3、根據(jù)指標設(shè)計一個IIR 濾波器，得到該濾波器的系統(tǒng)響應(yīng)和差分方程，并根據(jù)差分

5、方程將所設(shè)計的濾波器應(yīng)用于實驗平臺，編寫相關(guān)的Matlab 程序；</p><p>　　使用實驗平臺處理語音信號，記錄結(jié)果并進行分析。</p><p><b>　　3、設(shè)計內(nèi)容</b></p><p><b>　　3.1設(shè)計步驟</b></p><p>　　1、學(xué)習(xí)使用實驗平臺，參見附錄1。<

6、/p><p>　　2、使用錄音機錄制一段語音，保存為wav 格式，錄音參數(shù)為：采樣頻率8000Hz、16bit、單聲道、PCM 編碼，如圖1 所示。</p><p><b>　　圖1 錄音格式設(shè)置</b></p><p>　　在實驗平臺上打開此錄音文件，觀察并記錄其波形及頻譜（可以選擇一段較為穩(wěn)定的語音波形進行記錄）。</p><

7、;p>　　3、根據(jù)信號的頻譜確定濾波器的參數(shù)：通帶截止頻率Fp、通帶衰減Rp、阻帶截止頻率Fs、阻帶衰減Rs。</p><p>　　4、根據(jù)技術(shù)指標使用matlab 設(shè)計IIR 濾波器，得到系統(tǒng)函數(shù)及差分方程，并記錄得到系統(tǒng)函數(shù)及差分方程，并記錄其幅頻響應(yīng)圖形和相頻響應(yīng)圖形。要求設(shè)計</p><p><b>　　第 1頁 </b></p><

8、;p>　　出的濾波器的階數(shù)小于7，如果不能達到要求，需要調(diào)整技術(shù)指標。</p><p>　　5、記錄濾波器的幅頻響應(yīng)和系統(tǒng)函數(shù)。在matlab 中，系統(tǒng)函數(shù)的表示公式為：</p><p>　　因此，必須記錄系數(shù)向量a 和b。系數(shù)向量a 和b 的可以在Matlab 的工作空間（WorkSpace）中查看。</p><p>　　6、根據(jù)濾波器的系統(tǒng)函數(shù)推導(dǎo)出濾波器

9、的差分方程。</p><p>　　7、將設(shè)計的濾波器應(yīng)用到實驗平臺上。根據(jù)設(shè)計的濾波器的差分方程在實驗平臺下編寫信號處理程序。根據(jù)運行結(jié)果記錄處理前后的幅頻響應(yīng)的變化情況，并試聽處理前后聲音的變化，將結(jié)果記錄，寫入設(shè)計報告。</p><p><b>　　3.2實驗程序</b></p><p><b>　?。?）Rs=40;</b

10、></p><p><b>　　Fs=1400;</b></p><p><b>　　Rp=0.7;</b></p><p><b>　　Fp=450;</b></p><p><b>　　fs=8000;</b></p><p&

11、gt;　　Wp=2*pi*Fp;Ws=2*pi*Fs;</p><p>　　[N,Wn]=buttord(Wp,Ws,Rp,Rs,'s'); </p><p>　　[b1,a1]=butter(N,Wn,'s');</p><p>　　[b,a]=bilinear(b1,a1,fs);</p><p>　　[H

12、,W]=freqz(b,a);</p><p><b>　　figure;</b></p><p>　　subplot(2,1,1);plot(W*fs/(2*pi),abs(H));grid on;title('頻率響應(yīng)');</p><p>　　xlabel('頻率');ylabel('幅值'

13、);、</p><p>　　subplot(2,1,2); plot(W,angle(H));grid on;title('頻率響應(yīng)');</p><p>　　xlabel('相位(rad)');ylabel('相頻特性');</p><p>　　3.3實驗結(jié)果（如圖）：</p><p>　　N

14、 =5 Wn=6.2987e+003</p><p>　　第 2頁 </p><p><b>　　a和b的值</b></p><p>　　b

15、 =0.0027 0.0135 0.0271 0.0271 0.0135 0.0027</p><p>　　a =1.0000 -2.5869 3.0172 -1.8697 0.6080 -0.0820</p><p>　　根據(jù)a和b值可寫出以下程序；</p><p>　　y(1)=x(1);</p>

16、<p>　　y(2)= (x(1)+x(2))/2;</p><p>　　y(3)=(x(1)+x(2)+x(3))/3;</p><p>　　y(4)=(x(1)+x(2)+x(3)+x(4))/4;</p><p>　　y(5)=( x(1)+x(2)+x(3)+x(4)+x(5))/5;</p><p>　　for n=6

17、:length(x)</p><p>　　y(n)=2.5869*y(n-1)-3.0172*y(n-2)+1.8697*y(n-3)-0.6080*y(n-4)+0.0027*x(n)+ 0.0135*x(n-1)+ 0.0271 *x(n-2)+ 0.0271 *x(n-3)+ 0.0135 *x(n-4)+0.0027*x(n-5);</p><p><b>　　END&l

18、t;/b></p><p><b>　　3.3設(shè)計結(jié)果</b></p><p><b>　　第 3頁 </b></p><p>　　處理之前的頻譜 </p><p><b>　　處理之后的頻譜&

19、lt;/b></p><p><b>　　3.4設(shè)計要求</b></p><p>　　1、本設(shè)計要求獨立完成，不分組；</p><p>　　2、上機前提前熟悉使用課程設(shè)計實驗平臺，掌握其基本的操作方法；</p><p>　　3、上機前了解課程設(shè)計實驗平臺的源代碼，掌握其程序結(jié)構(gòu)及在此平臺上添加處理程序的方法；<

20、;/p><p>　　4、設(shè)計過程中詳細記錄產(chǎn)生的圖形、參數(shù)、數(shù)據(jù)等，用于編寫課程設(shè)計報告。</p><p><b>　　3.5設(shè)計結(jié)論</b></p><p>　　本次課程設(shè)計，我采用了Rs=30，F(xiàn)s=2000，Rp=0.5，F(xiàn)p=750，fs=8000的技</p><p>　　術(shù)指標來設(shè)計IIR濾波器，對設(shè)計平臺中的錄制

21、的聲音做處理：設(shè)計出來的濾波</p><p><b>　　第 4頁 </b></p><p>　　器的階次為5，且符合設(shè)計的要求，經(jīng)過處理發(fā)現(xiàn)處理前后的時域波形及頻譜都發(fā)生了變化，濾波器處理后高頻部分的毛刺消失，頻譜圖變得平滑并且處理之后的聲音變得低沉。</p><p><b>　　4、總結(jié)</b></p>

22、<p>　　通過這次實驗，對設(shè)計數(shù)字帶通濾波器有了更深刻的理解，熟悉了Matlab的運行環(huán)境，其中巴特沃什模擬濾波器的運用也比較熟悉了。初步掌握了MTLAB語言在數(shù)字信號處理實驗中一些基本庫函數(shù)的調(diào)用和編寫基本程序等應(yīng)用，學(xué)會了模擬濾波器的設(shè)計的一般步驟及處理后的結(jié)果，并能很好的理解數(shù)字信號處理中的基本概念，基本分析方法，使理論聯(lián)系了實際，進一步認識到將所學(xué)的東西運用于實踐的重要性。</p><p>