數(shù)字信號處理課程設(shè)計---應(yīng)用 matlab對信號進行頻譜分析及濾波

1、<p>　　課 程 設(shè) 計（論文）報 告 書</p><p>　　課程名稱 數(shù)字信號處理 </p><p>　　題 目 應(yīng)用Matlab對信號進行頻譜分析及濾波 </p><p>　　分 院 電 信 分 院 　　 　 </p>&l

2、t;p>　　專業(yè)班級 09電信3班 </p><p>　　學(xué)　　號 　　 </p><p>　　學(xué)生姓名 　　 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　2012年06月08日

3、 </p><p>　　課 程 設(shè) 計（論文）任 務(wù) 書</p><p>　　一、課程設(shè)計（論文）題目 應(yīng)用 Matlab對信號進行頻譜分析及濾波。 </p><p>　　二、課程設(shè)計（論文）工作：自 2012 年 06 月 04 日起至 2012 年 06 月 08 日止。</p&g

4、t;<p>　　三、課程設(shè)計（論文）的內(nèi)容要求：</p><p>　　1、在Matlab軟件平臺下，利用函數(shù)wavread對語音信</p><p>　　號進行采樣，并記錄下采樣頻率和采樣點數(shù)。 </p><p>　　2、在Matlab軟件平臺下，畫出語音信號的時域波形，利用函數(shù)fft對信號進行快速傅里葉變換，得到信號的頻譜特性，對其

5、進行分析。 </p><p>　　3、制作一個IIR數(shù)字濾波器。IIR數(shù)字濾波器因具有結(jié)構(gòu)</p><p>　　簡單、占用存儲空間少、運算速度快，能夠用較低的階數(shù)實現(xiàn)較好的選頻特性等特點，得到了廣泛的應(yīng)用。數(shù)字濾</p><p>　　波器的設(shè)計與實現(xiàn)，掌握數(shù)字信號處理的工作原理及設(shè)計方法：熟悉雙線性變換法設(shè)

6、計IIR數(shù)字濾波器的原理與方 </p><p>　　法，掌握利用數(shù)字濾波器對信號進行濾波的方法。 </p><p>　　4、畫出濾波器分析后的語音信號的波形及頻譜。 </p><p><b>　　目　錄</b></p><p>　　第1章設(shè)計過程及步驟........................

7、..4</p><p>　　1.1 語音信號的采集...........................4</p><p>　　1.2 語音信號的頻譜分析.......................4</p><p>　　1.3 設(shè)計數(shù)字濾波器和畫出其頻譜響應(yīng)...........5</p><p>　　1.4 用濾波器對信號進行濾波...

8、................7</p><p>　　1.5 濾波器分析后的語音信號的波形及頻譜.......7</p><p>　　第2章設(shè)計心得................................8</p><p>　　參考文獻(xiàn).........................................9</p><p&

9、gt;　　致謝............................................9</p><p>　　第1章 設(shè)計過程及步驟</p><p>　　1.1 語音信號的采集</p><p>　　我們利用Windows下的錄音機，錄制了一段開槍發(fā)出的聲音，時間在10 s內(nèi)。接著在C盤保存為WAV格式，然后在Matlab軟件平臺下．利用函數(shù)wavre

10、ad對語音信號進行采樣，并記錄下了采樣頻率和采樣點數(shù)，在這里我們還通過函數(shù)sound引入聽到采樣后自己所錄的一段聲音。通過wavread函數(shù)和sound的使用，我們完成了本次課程設(shè)計的第一步。其程序如下：</p><p>　　[x,fs,bite]=wavread('c:data.wav',[1000 20000]);</p><p>　　sound(x,fs,bite);

11、</p><p>　　1.2 語音信號的頻譜分析</p><p>　　首先我們畫出語音信號的時域波形；然后對語音信號進行頻譜分析，在Matlab中，我們利用函數(shù)fft對信號進行快速傅里葉變換，得到信號的頻譜特性性。到此，我們完成了課程實際的第二部。其程序如下：</p><p><b>　　n=1024;</b></p><p

12、>　　subplot(2,1,1);</p><p>　　y=plot(x(50:n/4));</p><p><b>　　grid on ;</b></p><p>　　title('時域信號')</p><p>　　X=fft(x,256);</p><p>　　subp

13、lot(2,1,2);</p><p>　　plot(abs(fft(X)));</p><p><b>　　grid on ;</b></p><p>　　title('頻域信號');</p><p>　　運行程序得到圖形如下：</p><p>　　圖1 語音信號的頻譜分析圖&l

14、t;/p><p>　　1.3 設(shè)計數(shù)字濾波器和畫出其頻譜響應(yīng)</p><p>　　緊接著著我們做了一個數(shù)字濾波器：采樣頻率10Hz，通帶截止頻率fp=3Hz，阻帶截止頻率fs=4Hz通帶衰減小于1dB，阻帶衰減大于20dB，我們主要使用雙線性變換法由模擬濾波器原型設(shè)計數(shù)字濾波器 。程序最后我們還利用Matlab中的函數(shù)freqz畫出了該濾波器的頻率響應(yīng)。其程序如下：</p>&l

15、t;p>　　%采樣頻率10Hz，通帶截止頻率fp=3Hz，阻帶截止頻率 fs=4Hz </p><p>　　%通帶衰減小于1dB，阻帶衰減大于20dB </p><p>　　%使用雙線性變換法由模擬濾波器原型設(shè)計數(shù)字濾波器 </p><p>　　T=0.1; FS=1/T; </p><p>　　fp=3;fs=4; </p&g

16、t;<p>　　wp=fp/FS*2*pi; </p><p>　　ws=fs/FS*2*pi; </p><p>　　Rp = 1; % 通帶衰減 </p><p>　　As = 20; % 阻帶衰減 </p><p><b>　　% 頻率預(yù)畸 </b></p><p>　　Ome

17、gaP = (2/T)*tan(wp/2); % Prewarp Prototype Passband freq </p><p>　　OmegaS = (2/T)*tan(ws/2); % Prewarp Prototype Stopband freq </p><p>　　%設(shè)計butterworth低通濾波器原型 </p><p>　　N=ceil((log1

18、0((10^(Rp/10)-1)/(10^(As/10)-1)))/(2*log10(OmegaP/OmegaS) )); </p><p>　　OmegaC = OmegaP/((10^(Rp/10)-1)^(1/(2*N))); </p><p>　　[z,p,k] = buttap(N); %獲取零極點參數(shù) </p><p>　　p = p*OmegaC; &

19、lt;/p><p>　　k = k*OmegaC^N; </p><p>　　B = real(poly(z)); </p><p><b>　　b0 = k; </b></p><p>　　cs = k*B; </p><p>　　ds = real(poly(p)); % 雙線性變換 </p

20、><p>　　[b,a] = bilinear(cs,ds,FS); % 繪制結(jié)果 </p><p>　　freqz(b,a,512,FS)</p><p>　　運行程序得到圖形如下：</p><p>　　圖2 濾波器的頻譜響應(yīng)圖</p><p>　　1.4 用濾波器對信號進行濾波</p><p>

21、　　我們做的是IIR濾波器，所以我們利用函數(shù)filter對信號進行濾波。其程序如下：</p><p>　　z=filter(b,a,x);</p><p>　　subplot(2,1,1);</p><p><b>　　plot(z);</b></p><p>　　title('濾波后信號波形');<

22、;/p><p>　　Z=fft(z,256);</p><p>　　subplot(2,1,2);</p><p>　　plot(abs(Z));</p><p>　　title('濾波后信號頻譜');</p><p>　　1.5 濾波器分析后的語音信號的波形及頻譜</p><p>

23、　　運行2.4程序得到濾波后的語音信號的波形及頻譜圖如下：</p><p>　　圖3 濾波器對聲音信號濾波后圖形</p><p><b>　　第2章 設(shè)計心得</b></p><p>　　通過本次課程設(shè)計，讓我真切的體會到無論做什么都要有耐心跟信心，有了一分的耕耘可能會有一分的收獲，不付出基本上是不可能會有所收獲。對于學(xué)習(xí)來說：更重要的是在實踐

24、中成長，實踐不僅僅是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，而且在實踐中更能鍛煉人的能力，理論上是怎么回事，但是在實踐中往往不再是這么回事，實踐伴隨太多不確定的因素。因而我們更應(yīng)該在實踐中去成長，鍛煉個人的動手能力、遇事解決問題的能力，才能更好的把自己培養(yǎng)成為社會需要的人才。我想這也是作為一個大學(xué)生應(yīng)該達(dá)到的一個目標(biāo)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[

25、1] 數(shù)字信號處理/王世一編著.-2版.-北京：北京理工大學(xué)出版社，2010.10 重印</p><p>　　[2] MATLAB程序設(shè)計及應(yīng)用/蔣珉編著.—北京：北京郵電大學(xué)出版社，2010.3</p><p>　　[3] 周耀華、汪凱仁編著.數(shù)字信號處理.上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，1992</p><p>　　[4] 關(guān)肇直、許文源、賈沛璋編著.信號分析與處理.北京

26、：科學(xué)出版社，1986</p><p>　　[5] 謝承錕編著.信號處理器.北京：國防工業(yè)出版社，1990</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　僅以此文感謝孜孜不倦的xx老師，在他耐心的指導(dǎo)與我們個人的努力之下，讓我們完成了本次課程設(shè)計。感謝在此期間同行相伴的同學(xué)們，因為大家讓我們有了這段難忘的經(jīng)歷。謝謝！</