《数字信号处理课程设计(上传)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字信号处理课程设计(上传)（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 二一*二一*学年第 一 学期信息科学与工程学院课程设计报告书课程名称： 数字信号处理课程设计 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 二一* 年 一月 一、需求分析：1、设计题目(1) 已知一段语音信号中混入了一频率 的正弦型干扰信号。语音信号的采样频率为012fHz。要求设计窄带滤波器滤除语音信号中的干扰信号，通过计算机仿真对滤波器的性能和205sfHz滤波效果进行分析。 (2) 针对一个含有5Hz、15Hz和30Hz 的混合正弦波信号 ，试设计滤波系统，滤除5Hz和30Hz 的正弦()xt分量，阻带的最小衰减不小于50dB。要求： 确定采样频率 、采样长度 N，对 进行采样；sf ()
2、xt 分别设计 IIR、FIR 带通数字滤波器； 通过计算机仿真对滤波器的性能进行分析。二、原理分析和设计：（1）设计窄带滤波器滤除语音信号中的干扰信号解：干扰信号的数字频率 为03419.02sradsf由式（1-110）可得2.0co取 ，由式（1-111 ）可得06.3dB1)/(32dB解上述方程得 的值为 1.0619 和 0.9417。当 的值为 1.0619 时，系统有一个极点在单位圆外，当的值为 0.9417 时，系统的二个极点在单位圆内。为了保证系统的稳定，取 0.9417。由 和 的 值可得系统函数为210947823.970)( zzzHBS （2）设计滤波系统，滤除混合
3、正弦波信号 中 5Hz 和 30Hz 的正弦分量)(tx解：确定采样频率 、采样长度 N，对 进行采样sf t0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5x 104-1-0.500.51 信信信信信信信0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5x 104-2-1012 信信信信信信信信信信信信信0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000.99811.0021.004 filter由于 6:31)02(:)15(:Hz)52( Hzz故信号 的周期为txs4.因此，截取信号的持续时间最好为 0.4 的整数倍。信号 的最高频率为 30
4、Hz，因此采样频率需满足：)(t，Hzfs6032msT7.16)302(由采样定理，取采样频率和采样间隔分别为：， ，s ms4.4.TN三、详细设计：1、详细程序清单，并对程序有注释说明；（1）设计窄带滤波器滤除语音信号中的干扰信号fn=1200;W3dB=0.06;fs=22050; %语音信号的采样频率x,fs,bits=wavread(C:UsersAdministratorDesktopkugou.wav);t=0:1/22050:(length(x)-1)/22050;noise=sin(2*pi*1200*t);%正弦干扰信号,即噪声信号的函数X=x(:,1)+noise; %
5、噪音与原始信号叠加sound(X,fs,bits); %对加载的语音信号进行回放pause; W0=2*pi*fn/fs; %干扰信号的数字频率 Omegabeta=cos(W0);alpha=min(roots(1-2/cos(0.06) 1); %求解 alpha,并取值较小的使得系统稳定a=1,-beta*(1+alpha),alpha;b=1 -2*beta 1*(1+alpha)/2;H=freqs(b,a) ;%求解系统函数y=filter(b,a,X);sound(y,fs,bits);subplot(3,1,1);0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.
6、8 0.9 1-202信信信信信信信信信信信信/s0 50 100 150 200 2500200400600 信信信信信信信信信/Hzplot(y);title(原始信号频谱函数)grid on;subplot(3,1,2);plot(X);title(加载正弦干扰信号后的频谱函数)grid on;subplot(3,1,3);plot(abs(H);title(filter)grid on;(2)fs=220;%采样频率N=1000;%采样点数t=0:N-1/fs;%时间x=sin(2*pi*t*5)+sin(2*pi*t*15)+sin(2*pi*t*30);figure(1)subpl
7、ot(211)plot(t,x);title(原始信号的时域波形图);axis(0 1 -3 3);grid on;xlabel(时间/s);subplot(212)Y=fft(x,N);F=0:N-1*fs/N;plot(F,abs(Y);%原始信号的频谱title(原始信号的频谱);grid on;xlabel(频率/Hz)Wp = 14 16/(fs/2);%带通滤波器的通带截止频率Ws = 12 18/(fs/2);%带通滤波器的阻带截止频率Ap = 3;%带通滤波器的通带最大衰减As = 50;%带通滤波器的阻带最小衰减N1 Wn = buttord(Wp,Ws,Ap,As);%产生
8、滤波器阶数和截止频率0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5-101IIR信信信信信信信信信信/s0 50 100 150 200 2500200400600 IIR信信信信信信信信信信/Hz0 20 40 60 80 100 120-1500-1000-5000500 IIR信信信信信信信信信/Hz0 20 40 60 80 100 120-4-2024 IIR信信信信信信信信信/HzB,A = butter(N1,Wn);%产生系统函数系数h,w=freqz(B,A);%滤波器的频率响应figure(2);subplot(211);plot(w*fs/(2*pi),2
9、0*log(h);grid on;title(IIR 滤波器幅频特性 );xlabel(频率/Hz);subplot(212);plot(w*fs/(2*pi),angle(h);grid on;title(IIR 滤波器相频特性 );xlabel(频率/Hz);y = filter(B,A,x);%原始信号经滤波器后的信号figure(3);subplot(211);0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5-1.5-1-0.500.511.5 FIR信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信0 50 100 150 200 2500200400600 FIR信 信 信
10、信 信 信 信 信 信plot(t,y);%经滤波后的信号的时域波形图title(IIR 滤波后信号的频谱 );grid on;axis(0 5 -1.5 1.5);xlabel(时间/s);Y1=fft(y,N);subplot(212);plot(F,abs(Y1);%经滤波后的信号的频谱title(IIR 滤波后信号的频谱 );xlabel(频率/Hz);grid on;Wc=14 16/(fs/2);%FIR 截止频率b=fir1(127,Wc);%采用默认哈明窗，经计算 127 阶，产生滤波器系数 figure(4)h1,w1=freqz(B,A)%滤波器的频率响应y2=filter
11、(b,1,x);Y2=fft(y2,N);%滤波信号的 FFTfigure(4)0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5-1.5-1-0.500.511.5 FIR信信信信信信信信信信信0 50 100 150 200 2500200400600 FIR信信信信信信信信信0 20 40 60 80 100-1000-5000FIR信信信信信信信信信/Hz0 20 40 60 80 100 120-4-2024 FIR信信信信信信信信信/Hzsubplot(211)plot(w1*fs/(2*pi),20*log(abs(h1)title(FIR 滤波器幅频特性)xlabe
12、l(频率/Hz);axis(-5 115 -1200 250)grid on;subplot(212)plot(w1*fs/(2*pi),angle(h1)title(FIR 滤波器相频特性)xlabel(频率/Hz)grid on;figure(5)subplot(211)plot(t,y2);grid on;title(FIR 滤波后信号的时域波形图)axis(0 5 -1.5 1.5);subplot(212)plot(F,abs(Y2)title(FIR 滤波后信号的频谱图)grid on;四、调试分析过程描述：对程序调试过程中存在问题的思考 实验（ 1）中在比较滤波前后 kugou.
13、wav 文件放音效果时，发现两次放音几乎同时进行。这是由于运行 程序时，matlab 软件是直接完成程序内容，需要人工控制程序的进行才能解决问题。经检查后知道用 pause 语句可以方便地实现两次放音隔开。 实验（1）中在加载噪声信号时，多次出现噪声加载不成功。通过和同学的讨论得知需要把原来错误 的语句 z=x+c1 改成 z=x(:,1)+c1。并且要保证噪声 noise 的长度与原信号的长度一致，才能完成加载。 实验（2）中应注意正确地选择采样频率以及采样点数。采样频率和采样点数选择不合适，会使得出 的图像无法更加形象地表现信号和系统的频谱特性 实验（2）中 FIR 滤波器的设计在加窗过程
14、中可以选择其他的如 kaiser 窗。五、总结：包括课程设计过程中的学习体会与收获、对本次课程设计的认识等内容。提交课程设计报告。设计报告内容包括设计任务，设计要求，详细程序清单，运行结果或性能指标分析等内容。设计报告及书写内容要求：课程设计任务完成后，每位同学必须独立书写一份课程设计报告。课程设计报告的内容应包括以下五个部分：需求分析：包括设计题目、设计要求以及系统功能分析；原理分析和设计：包括理论分析和计算；详细设计：包括算法设计思路以及对应的详细程序清单，并对程序有注释说明；调试分析过程描述：包括测试数据、测试输出结果，以及对程序调试过程中存在问题的思考（列出主要问题的出错现象、出错原因、解决方法及效果等） ；
