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1、西南科技大学课 程 设 计 报 告课程名称： 数字通信课程设计 设计名称： 正弦信号的谱分析及提取 姓 名： 丁 雍 学 号: 20054223 班 级： 通信0501 指导教师： 李 艳 起止日期： 2008.8.27-2008.8.31 西南科技大学信息工程学院制课 程 设 计 任 务 书学生班级： 通信0501 学生姓名： 丁 雍 学号： 20054223 设计名称： 正弦信号的谱分析及提取 起止日期： 2008.8.27-2008.8.31 指导教师： 李艳 设计要求： （1）、录制一段音频（如歌曲，说话声等），采用Matlab工具对此音频信号用FFT作谱分析。（2）、录制一段加入噪声
2、的音频（如在歌声中加入尖锐的口哨声或者其他噪声），采用Matlab工具对此音频信号用FFT作谱分析。（3）、选择合适的指标，设计FIR数字滤波器，将音频中加入的噪声信号减弱或滤除。扩展要求：（4）、将处理后的音频信号重新生成.wav文件，收听该音频，根据效果调整滤波器指标重新设计滤波器。课 程 设 计 学 生 日 志时间设计内容2008.8.27上午上网以及看以前学过的教程matlab、现代通信原理、数字信号处理，查阅相关资料。2008.8.27下午分析设计要求，计算各项设计中的参数，查阅资料解决。2008.8.28书写程序，把各个功能按模块化格式编写小程序，并实现其部分功能。2008.8.2
3、9把各个模块整理成一个完整的程序，并调试，看各项功能的实现是否可完成208.8.30检查错误，并修改程序中的不足和不符合题目要求的程序，检查各项指标是否完成。2008.8.31完成程序的设计，答辩。课 程 设 计 考 勤 表周星期一星期二星期三星期四星期五课 程 设 计 评 语 表指导教师评语： 成绩： 指导教师： 年 月 日设 计 题 目 一、正弦信号的谱分析及提取一、 设计目的和意义（1）、录制一段音频（如歌曲，说话声等），采用Matlab工具对此音频信号用FFT作谱分析。（2）、录制一段加入噪声的音频（如在歌声中加入尖锐的口哨声或者其他噪声），采用Matlab工具对此音频信号用FFT作谱
4、分析。（3）、选择合适的指标，设计FIR数字滤波器，将音频中加入的噪声信号减弱或滤除。扩展要求：（4）、将处理后的音频信号重新生成.wav文件，收听该音频，根据效果调整滤波器指标重新设计滤波器二、 设计原理（1）、利用matlab的绘图功能画出两个正弦信号，并将两个正弦信号叠加形成一个复合的函数，然后通过图形显示窗口显示三个图形的时域波形。（2）、将合成信号通过FFT变换，然后显示出频谱图，观察频域并行图，并分析波形；（3）、设计低通滤波器，滤出合成信号中的低频分量，并恢复原始低频信号时域波形图。（4）、设计高通滤波器，滤出合成信号中的高频分量，并恢复原始高频信号时域波形图。三、 详细设计步骤
5、（1）、读取音频信号，调用wavread函数，并调用sound函数使音频信号发声，具体的程序如下：filename=input(input the file name:,s); y,fs,nbits=wavread(filename); siz=wavread(filename,size);fid,message=fopen(filename,r); snd=importdata(filename); sound(snd.data,snd.fs);其中也求出了音频信号的采样频率fs。然后画出信号的时域波形，观察其形状。 图一（音频信号和加了噪音的信号的时域波形）（2）、根据以上求得的采样频率对
6、音频信号FFT变换，然后通过图形显示其频谱图。然后加如噪声信号，噪声信号为与语音信号等时长的随即数列，由randn函数产生，通过图形显示，并与音频信号对比。图二（语音和合成语音的频谱图）（3）、低通滤波器的设计，我选择我熟悉的Butterword滤波器对合成信号中的低频分滤出，具体步骤为：1、设通带截止频率fp=460Hz,阻带截止频率fs=4000Hz,带内最大衰减rp=3,阻带最小衰减rs=100，由这些参数算出滤波器的阶数N和零极点，并算出分子分母系数a,b。题目中的滤波器的传递函数可以表示为： 1 H(s) = - s3 + 3*s2+2*s+1 2、 通过filter函数把合成音频信
7、号中的低频信号部分提取出来，然后显示其时域波形，但是由于缺少录音机设备，不能人为外加噪声信号，但是加入的randn噪音信号在整个频带都有分量，即它既有高频分量又有低频分量，所以很难把原始的语音信号提取出来。最终恢复的信号非常模糊，基本能看见原语音信号的原形。图三（滤出的语音信号失真）四、设计结果及分析设计结果都可以用图形显示出来，完整显示了语音信号的时域波形，并且通过FFT变换完整显示出频域波形，在噪音处理方面没有做到最佳，由于没有录音机样的设备，使得在加入噪音信号时候有困难，最后选择了用随机序列代替噪音信号，致使使最终在音频信号的提取上没有完成。五、体会设计过过程中大多数遇到问题都要查阅资料，特别是遇到计算问题更是如此，不过在学习和实践的过程中，我确实掌握了许多以前都不知道的MATLAB功能以及信号的合成和提取等很多知识，使自己的认识达到了更高的一步。六、参考文献（1）钟翎，王峰.MATLAB仿真技术与应用教程，国防科技大学出版社（第二版） 2005.（2）、张威。MATLAB基础与编程入门，西安电子科技大学出版社（第三版）2006.2（3）、刘树棠译。信号与系统，西安交通大学出版社（第一版） 2006.5（4）、王划一。自动控制原理 国防工业出版社（第一版） 2003.4
