數(shù)字濾波器的設計

1緒論11課程設計背景數(shù)字濾波器是數(shù)字信號處理的基礎，用來對信號進行過濾、檢測與參數(shù)估計等處理，在通信、圖像、語音、雷達等許多領域都有著十分廣泛的應用。尤其在圖像處理、數(shù)據(jù)壓縮等方面取得了令人矚目的進展和成就。由此可見，數(shù)字濾波器的設計尤為重要。目前數(shù)字濾波器的設計有許多現(xiàn)成的高級語言設計程序，但他們都存在設計效率較低，不具有可視圖形，不便于修改參數(shù)等缺點，而MATLAB為數(shù)字濾波的研究和應用提供了一個直觀、高效、便捷的利器。他以矩陣運算為基礎，把計算、可視化、程序設計融合到了一個交互式的工作環(huán)境中。尤其是MATLAB工具箱使各個領域的研究人員可以直觀方便地進行科學研究與工程應用。其中的信號處理工具箱、圖像處理工具箱、小波工具箱等更是為數(shù)字濾波研究的蓬勃發(fā)展提供了可能。本次課程設計主要介紹基于MATLAB環(huán)境的IIR數(shù)字濾波器和FIR數(shù)字濾波器的設計，然后將設計結(jié)果應用于語音信號的處理，針對處理結(jié)果進一步分析了濾波器性能的。12課程設計目的了解IIR、FIR數(shù)字濾波器的工作原理。掌握IIR、FIR數(shù)字濾波器的設計思路及方法步驟，學會設計各種低通、高通、帶通濾波器。鍛煉自己解決問題和動手能力。13課程設計內(nèi)容131課程設計預習題1設計卷積運算的演示程序1可輸入任意兩個序列X1N、X2N，指定X1N為自己的學號X1N2,0,0,7,5,7,1,7,0,2,2,4。2X2N的內(nèi)容和長度自選。例如X2N1,243,617,1293,2217,3225,4088,4587,4587,4088,3225,2217,1293,617,243,10000。3分別動態(tài)演示兩個序列進行線性卷積X1NX2N和圓周卷積X1NX2N的過程；要求分別動態(tài)演示翻轉(zhuǎn)、移位、乘積、求和的過程；4圓周卷積默認使用兩個序列中的最大長度，但卷積前可以指定卷積長度N用以進行混疊分析；A改變圓周卷積長度N，根據(jù)實驗結(jié)果分析2類卷積的關系。B在計算機操作系統(tǒng)下選一段聲音文件XP系統(tǒng)在“CWINDOWSMEDIA”，讀取文件取10MS的聲音數(shù)據(jù)產(chǎn)生時域序列X1N,序列內(nèi)容自定義。利用X2N1,243,617,1293,2217,3225,4088,4587,4587,4088,3225,2217,1293,617,243,1。利用FFT實現(xiàn)快速卷積，驗證時域卷積定理，并與直接卷積進行效率對比（驗證時采用MATLAB子函數(shù)）。2編寫程序演示采樣定理（時域采樣、頻譜周期延拓），同時演示采樣頻率小于2FC時，產(chǎn)生的混疊效應1對下面連續(xù)信號進行采樣，A為幅度因?qū)W號，NANATUAETXATA,2,SIN00子，A為衰減因子，為模擬角頻率，其中N為學號例如，王墨同學N232要求輸入采樣頻率FS（根據(jù)程序處理需要指定范圍）后，在時域演示信號波形、采樣脈沖及采樣后信號；在頻域演示不同采樣頻率下對應信號的頻譜。132課程設計題1利用WINDOWS下的錄音機或其他軟件，進行語音信號的采集（WAV）；2語音信號的頻譜分析，畫出采樣后語音信號的時域波形和頻譜圖；3產(chǎn)生噪聲信號并加到語音信號中，得到被污染的語音信號，并回放語音信號；4污染信號的頻譜分析，畫出被污染的語音信號時域波形和頻譜；5根據(jù)有關的頻譜特性，采用間接法設計IIR數(shù)字濾波器，并畫出相應濾波器的幅頻、相頻圖（設計3個IIR濾波器）A模擬濾波器類型切比雪夫濾波器（低通、帶通、高通）B總體要求MATLAB原程序仿真波形技術(shù)指標6根據(jù)有關的頻譜特性，采用直接法設計FIR數(shù)字濾波器，并畫出相應濾波器的幅頻、相頻圖（設計3個FIR濾波器）A濾波器類型KAISER窗（低通、帶通、高通）B總體要求MATLAB原程序仿真波形技術(shù)指標窗函數(shù)7用自己設計的這些濾波器分別對被不同噪聲污染的信號進行濾波；8分析得到信號的頻譜，畫出濾波后信號的時域波形和頻譜，并對濾波前后的信號進行對比，分析信號的變化；9回放語音信號。2課程設計的基本原理21IIR濾波器的設計原理IIR數(shù)字濾波器的設計一般是利用目前已經(jīng)很成熟的模擬濾波器的設計方法來進行設計，通常采用模擬濾波器原型有巴特沃斯濾波器、切比雪夫濾波器、橢圓濾波器等。IIR數(shù)字濾波器單位取樣響應是時寬無限的HN，即。數(shù)字濾波器按照實現(xiàn)的方法和結(jié)構(gòu)形式分為遞歸型或非遞歸型兩類。遞歸型數(shù)字濾波器的當前輸出YN是輸入XN的當前值和以前各輸入值XN，XN1，及以前各輸出值YN，YN1，的函數(shù)。一個N階遞歸型數(shù)字濾波器IIR濾波器的差分方程如公式21所示21NIMIINYANXBY10其中，式中的系數(shù)至少有一項不為零。說明必須將延時的輸出序列進行反饋。遞歸系統(tǒng)的傳統(tǒng)函數(shù)定義如公式22所示22NIIMIIZABZH10遞歸系統(tǒng)的傳遞函數(shù)HZ在Z平面上不僅有零點，而且有極點。非遞歸型數(shù)字濾波器當前的輸出值YN僅為當前及以前的輸入序列的函數(shù)，而與以前的各個輸出值無關，因此從結(jié)構(gòu)上看非遞歸系統(tǒng)沒有反饋環(huán)路。IIR濾波器目前最通用的方法是利用已經(jīng)很成熟的模擬濾波器的設計方法來進行設計。本次設計要求設計切比雪夫濾波器，下面介紹切比雪夫濾波器的設計原理。契比雪夫濾波器通帶下降斜率大，在MATLAB下可使用CHEBY1函數(shù)設計出契比雪夫I型IIR濾波器。CHEBY1函數(shù)可設計低通、高通、帶通和帶阻契比雪夫I型濾IIR波器，其通帶內(nèi)為等波紋，阻帶內(nèi)為單調(diào)。契比雪夫I型的下降斜度比II型大，但其代價是通帶內(nèi)波紋較大。CHEBY1函數(shù)的用法為B,ACHEBY1N,RP,WN,/FTYPE/在使用CHEBY1函數(shù)設計IIR濾波器之前，可使用CHEBLORD函數(shù)求出濾波器階數(shù)N和截止頻率WN。CHEBLORD函數(shù)可在給定濾波器性能的情況下，選擇契比雪夫I型濾波器的最小階和截止頻率WN。CHEBLORD函數(shù)的用法為N,WNCHEBLORDWP,WS,RP,RS其中WP和WS分別是通帶和阻帶的拐角頻率（截止頻率），其取值范圍為0至1之間。當其值為1時代表采樣頻率的一半。RP和RS分別是通帶和阻帶區(qū)的波紋系數(shù)。22FIR濾波器的設計原理FIR數(shù)字濾波器的單位取樣響應是時寬有限的HN，即。一個N階的非遞歸型數(shù)字濾波器FIR濾波器的差分方程如公式23所示231010KNKNXBNXHNY差分方程式中的系數(shù)等于單位取樣響應的序列值HN，其系統(tǒng)函數(shù)HZ可以表示為公式24所示的形式2410NKKZBHHZ是的多項式，因此它的極點只能在Z平面的原點上。FIR濾波器通常采用窗函數(shù)方法來設計。窗設計的基本思想是，首先選擇一個適當?shù)睦硐脒x頻濾波器（它總是具有一個非因果，無限持續(xù)時間脈沖響應），然后街區(qū)（加窗）它的脈沖響應得到線性相位和因果FIR濾波器。我們用表示理想的選頻濾波器，它在通帶上具有單位增益和線性相位，在阻JWEHD帶上具有零響應。一個帶寬WC0X2X2MX21M1YNSUMX1X2IFNM3SUBPLOT7,1,4MNSTEMX2YLABELSHIFTENDNN1ENDSUBPLOT717STEMYYLABELYMATLAB軟件仿真得圓周卷積圖如圖32所示圖32圓周卷積圖313卷積翻轉(zhuǎn)求和設計卷積翻轉(zhuǎn)求和的程序如下M1WAVREADCWINDOWSMEDIACHORDWAV,10M1M1M1M11,M2124361712932217322540884587458740883225221712936172431SUBPLOT711STEMM1YLABELX1NSUBPLOT712STEMM2YLABELX2NYCONVM1,M2SUBPLOT713STEMYYLABELYNMAXLENGTHM1,LENGTHM2X1FFTM1,25X2FFTM2,25SUBPLOT714STEMX1YLABELX1SUBPLOT715STEMX2YLABELX2Y1X1X2SUBPLOT716STEMY1YLABELY1Y2FFTYSUBPLOT717STEMY2YLABELY2MATLAB軟件仿真得圓周卷積圖如圖33所示圖33卷積翻轉(zhuǎn)求和圖32語音信號的采集及分析對于不同的濾波器，應當選取與之相應的語音信號，那樣經(jīng)過濾波器處理后的效果比較好。如采用“CWINDOWSMEDIADINGWAV”聲作為語音信號，那么語音信號采樣程序如下X,FS,BITSWAVREADCWINDOWSMEDIADINGWAVXX,1FIGURE1SUBPLOT2，1，1PLOTXSOUNDX,FS,BITSTITLE語音信號時域波形圖YFFTX,600FFS/3001600SUBPLOT2，1，2PLOTF1300,ABSY1300TITLE語音信號頻譜圖經(jīng)過MATLAB仿真軟件運行后得到原始語音信號的時域波形和其頻譜如下圖34所示0123X104020150100500050101502低低低低低低低低低低0123X104051015202530低低低低低低低低圖34原始語音信號時域波形和頻譜圖33加噪聲干擾后的語音信號分析噪聲可自行選擇，不過干擾頻率要選取適當，否則經(jīng)過濾波器處理后不能得到較為理想的語音信號。加噪聲干擾的程序如下X0,FS,BITSWAVREADCWINDOWSMEDIADINGWAVX0X0,1SOUNDX0,FS,BITSNLENGTHX0XFFTX0,600FFS/3001600T01/30000N1/30000NOISE1005COS2PI100TNOISEZEROS0,500,NOISE1NOISEFFTNOISE,1200SOUNDNOISE,FS,BITSSIGNALX0NOISESOUNDSIGNAL,FS,BITSSIGNALFFTSIGNAL,1200SUBPLOT321PLOTX0TITLE原始語音信號時域波形SUBPLOT322PLOTF1300,ABSX1300TITLE原始語音信號頻譜SUBPLOT323PLOTNOISETITLE噪聲信號時域波形SUBPLOT324PLOTF1300,ABSNOISE1300TITLE噪聲信號頻譜SUBPLOT325PLOTSIGNALTITLE受噪聲污染后語音信號時域波形SUBPLOT326PLOTF1300,ABSSIGNAL1300TITLE受噪聲污染后語音信號頻譜用MATLAB軟件運行以上程序得含噪聲語音信號的時域波形和頻譜圖如圖35所示0123X10402002低低低低低低低低低低0123X10402040低低低低低低低低0123X1040050005低低低低低低低低0123X10402040低低低低低低0123X10405005低低低低低低低低低低低低低低0123X104050100低低低低低低低低低低低低圖35原始語音信號與加噪聲語音信號34數(shù)字濾波器的設計341IIR數(shù)字濾波器的設計步驟（1）確定所需類型數(shù)字濾波器的技術(shù)指標；（2）按照雙線性變換法或者脈沖響應不變法把給定的濾波器的邊界頻率轉(zhuǎn)換成相應類型模擬濾波器的邊界頻率；（3）根據(jù)模擬濾波器技術(shù)指標設計為相應的模擬低通濾波器；（4）用（2）中所選的方法把模擬濾波器轉(zhuǎn)換為數(shù)字濾波器；如果要設計的濾波器是高通、帶通或帶阻濾波器，則首先把它們的技術(shù)指標轉(zhuǎn)化為模擬低通濾波器的技術(shù)指標，設計為數(shù)字低通濾波器，最后通過頻率轉(zhuǎn)換的方法來得到所要的濾波器。342FIR濾波器的窗函數(shù)設計步驟FIR濾波器的設計方法有許多種，如窗函數(shù)設計法、頻率采樣設計法和最優(yōu)化設計法等。窗函數(shù)設計法的基本原理是用一定寬度窗函數(shù)截取無限脈沖響應序列獲得有限長的脈沖響應序列，主要設計步驟為1通過傅里葉逆變換獲得理想濾波器的單位脈沖響應HDN。2由性能指標確定窗函數(shù)WN和窗口長度N。3求得實際濾波器的單位脈沖響應HN，HN即為所設計FIR濾波器系數(shù)向量BN。35濾波處理語音信號在MATLAB中,函數(shù)SOUND可以對聲音進行回放。其調(diào)用格式如下所示SOUNDX,FS,BITS，可以用來感覺濾波前后的聲音信號有何變化。4設計程序的調(diào)試和運行結(jié)果41切比雪夫低通濾波器處理語音信號411切比雪夫低通濾波器的設計切比雪夫低通濾波器的各項技術(shù)指標如下所示FP1000FC800FK30000RP1RS10切比雪夫低通濾波器的設計程序如下所示FP1000FC800FK30000RP1RS10WP2PIFP/FKWS2PIFC/FKWAP2TANWP/2WAS2TANWS/2N,WCCHEB1ORDWAP,WAS,RP,RS,SB,ACHEBY1N,RP,WC,SBZ,AZBILINEARB,A,1H,WFREQZBZ,AZ,1024,FKPLOTW,ABSHTITLE切比雪夫低通濾波器的幅頻特性AXIS05000012GRIDON經(jīng)MATLAB軟件運行得到切比雪夫低通濾波器的幅頻特性如圖41所示05001000150020002500300035004000450050000020406081低低低低低低低低低低低低低低圖41切比雪夫低通濾波器幅頻特性412切比雪夫低通濾波器對語音信號的處理程序見附錄A。程序采用語音信號為CWINDOWSMEDIADINGWAV；程序采用噪聲信號為NOISE1005COS2PI300TMATLAB軟件仿真得到加噪聲語音信號在經(jīng)過濾波器處理前后的時域波形和頻域圖如圖42所示圖42切比雪夫低通濾波器對語音信號處理圖42切比雪夫高通濾波器處理語音信號421切比雪夫高通濾波器的設計切比雪夫低通濾波器的各項技術(shù)指標如下所示FP1000FC800FK30000RP1RS10切比雪夫高通濾波器的設計程序如下所示FP1000FC800FK30000RP1RS10WP2PIFP/FKWS2PIFC/FKWAP2TANWP/2WAS2TANWS/2N,WCCHEB1ORDWAP,WAS,RP,RS,SCHEBY1N,AP,WS,BANDPASSB,ACHEBY1N,RP,WC,HIGH,SBZ,AZBILINEARB,A,1H,WFREQZBZ,AZ,1024,FKPLOTW,ABSHTITLE切比雪夫高通濾波器的幅頻特性AXIS05000012GRIDON經(jīng)MATLAB軟件運行得到切比雪夫高通濾波器的幅頻特性如圖43所示05001000150020002500300035004000450050000020406081低低低低低低低低低低低低低低圖43切比雪夫高通濾波器的幅頻特性422切比雪夫高通濾波器對語音信號的處理程序見附錄B。程序采用語音信號為CWINDOWSMEDIADINGWAV；程序采用噪聲信號為NOISE1005COS2PI10TMATLAB軟件仿真得到加噪聲語音信號在經(jīng)過濾波器處理前后的時域波形和頻域圖如圖44所示圖44切比雪夫高通濾波器對語音信號處理圖43切比雪夫帶通濾波器處理語音信號431切比雪夫帶通濾波器的設計切比雪夫低通濾波器的各項技術(shù)指標如下所示FSL500FPL800FPU2500FSU3000FK20000RP1RS10切比雪夫帶通濾波器的設計程序如下所示FSL500FPL800FPU2500FSU3000FK20000RP1RS10WP2PIFPL,FPU/FKWS2PIFSL,FSU/FKWAP2TANWP/2WAS2TANWS/2N,WCCHEB1ORDWAP,WAS,RP,RS,SB,ACHEBY1N,RP,WC,BANDPASS,SBZ,AZBILINEARB,A,1H,WFREQZBZ,AZ,1024,FKFIGURE1PLOTW,ABSHTITLE切比雪夫帶通濾波器的幅頻特性AXIS08000012GRIDON通過MATLAB軟件運行以上程序得切比雪夫帶通濾波器的幅頻特性如圖45所示0100020003000400050006000700080000020406081低低低低低低低低低低低低低低圖45切比雪夫帶通濾波器的幅頻特性432切比雪夫帶通濾波器對語音信號的處理程序見附錄C。程序采用語音信號為CWINDOWSMEDIADINGWAV；程序采用噪聲信號為NOISE005COS2PI150T003SIN2PI10TMATLAB軟件仿真得到加噪聲語音信號在經(jīng)過濾波器處理前后的時域波形和頻域圖如圖46所示圖46切比雪夫帶通濾波器對語音信號處理圖44HAMMING窗函數(shù)的設計HAMMING窗函數(shù)的設計程序如下FS8000FP1000FC1200AS100AP1WP2PIFP/FSWS2PIFC/FSBTWSWPN0CEIL66PI/BT求濾波器長度NN0MODN01,2WCWPWS/2/PIHNFIR1N1,WC,HAMMINGNHDFFTHN,1024W_HAMHAMMINGNSTEMW_HAMTITLE哈明WN用MATLAB軟件運行以上程序得到HAMMING窗如圖47所示02040608010012014000102030405060708091低低WN圖47哈明窗圖形45HAMMING窗低通濾波器處理語音信號451HAMMING窗低通濾波器的設計HAMMING窗低通濾波器的各項設計指標如下所示FP7500,FC8500RP1RS10HAMMING窗低通濾波器的設計程序如下所示FP7500,FC8500WP2PIFP/FSWS2PIFC/FSBTWSWPN0CEIL66PI/BTNN0MODN01,2WCWPWS/2/PIHNFIR1N1,WC,HAMMINGNXCONVHN,XSOUNDX,FS,BITSX1FFTX,1200FREQZHN,1,512用MATLAB運行程序得哈明窗低通濾波器的幅頻和相頻圖如圖48所示001020304050607080916000400020000NORMALIZEDFREQUENCYRAD/SAMPLEPHASEDEGREES0010203040506070809115010050050NORMALIZEDFREQUENCYRAD/SAMPLEMAGNITUDEDB圖48HAMMING窗低通濾波器幅頻相頻圖452HAMMING窗低通濾波器對語音信號的處理程序見附錄D。程序采用語音信號為CWINDOWSMEDIAWINDOWSXP注銷音；程序采用噪聲信號為ZS0005COS2PI10000T/1024在MATLAB環(huán)境下仿真得到加噪聲語音信號在經(jīng)過濾波器處理前后的時域波形和頻域圖如圖49所示0246X10405005低低低低低低低低低0123X104050100低低低低低低低0246X10405005低低低低低低低低低低050001000002040低低低低低低低低低低0246X10405005低低低低低低低低050001000002040低低低低低低低低圖49HAMMING窗低通濾波器對語音信號的處理圖46HAMMING窗高通濾波器處理語音信號461HAMMING窗高通濾波器的設計HAMMING窗高通濾波器的各項性能指標如下所示FP2000,FS1500RP1RS10HAMMING窗低通濾波器的設計程序如下所示FP2000,FS1500WP2PIFP/FSWS2PIFS/FSBTWPWSN0CEIL66PI/BTNN0MODN01,2WCWPWS/2/PIHNFIR1N1,WC,HIGH,HAMMINGNXCONVHN,XX1FFTX,512SOUNDX,FS,BITSFREQZHN,1,512通過MATLAB運行程序得哈明窗高通濾波器的幅頻如圖410001020304050607080911500010000500005000NORMALIZEDFREQUENCYRAD/SAMPLEPHASEDEGREES0010203040506070809115010050050NORMALIZEDFREQUENCYRAD/SAMPLEMAGNITUDEDB圖410HAMMING窗高通濾波器幅頻相頻圖462HAMMING窗高通濾波器對語音信號的處理程序見附錄E。程序采用語音信號為CWINDOWSMEDIAWINDOWSXP關機；程序采用噪聲信號為ZS0008COS2PI400T/30000在MATLAB環(huán)境下仿真得到加噪聲語音信號在經(jīng)過濾波器處理前后的時域波形和頻域圖如圖411所示02468X104101低低低低低低低低低0123X10402040低低低低低低低02468X104101低低低低低低低低低低0123X10402040低低低低低低低低低低02468X10401001低低低低低低低低0123X1040510低低低低低低低低圖411HAMMING窗高通濾波器對語音信號的處理圖47HAMMING窗高通濾波器處理語音信號471HAMMING窗帶通濾波器的設計HAMMING窗帶通濾波器的各項技術(shù)指標如下所示FP11000,FS1500FP21500,FS22000RP1RS10HAMMING窗帶通濾波器的設計程序如下所示FP11000,FS1500FP21500,FS22000WS12PIFS1/FSWP12PIFP1/FSWP22PIFP2/FSWS22PIFS2/FSBT1WP1WS1N0CEIL66PI/BT1NN0MODN01,2WCWP1WS1/2/PI,WP2WS2/2/PIHNFIR1N1,WC,HAMMINGNXCONVHN,XSOUNDX,FS,BITSX1FFTX,1000FREQZHN,1,256用MATLAB運行以上程序得哈明窗帶通濾波器的幅頻和相頻圖如圖412所示0010203040506070809110000500005000NORMALIZEDFREQUENCYRAD/SAMPLEPHASEDEGREES0010203040506070809115010050050NORMALIZEDFREQUENCYRAD/SAMPLEMAGNITUDEDB圖412HAMMING窗帶通濾波器幅頻相頻圖472HAMMING窗高通濾波器對語音信號的處理程序見附錄E。程序采用語音信號為CWINDOWSMEDIAWINDOWSXP電話撥入聲；程序采用噪聲信號為ZS0002COS2PI200T/30000002COS2PI4000T/30000在MATLAB環(huán)境下仿真得到加噪聲語音信號在經(jīng)過濾波器處理前后的時域波形和頻域圖如圖413所示0051152X10401001低低低低低低低低低0200040006000800001020低低低低低低低0051152X10402002低低低低低低低低低低0200040006000800001020低低低低低低低低低低0051152X1040050005低低低低低低低低0200040006000800001020低低低低低低低低圖413HAMMING窗帶通濾波器對語音信號的處理圖5課程設計的思考與體會51課程設計思考1雙線性變換法中和之間的關系是非線性的，在實驗中你注意到這種非線性關系了嗎從哪幾種數(shù)字濾波器的幅頻特性曲線中可以觀察到這種非線性關系答在頻率和之間存在著嚴重的非線性，雙線性變換消除混疊的這個特點是靠頻率的嚴重非線性而得到的。從用雙線性變換法設計的低通、高通和帶通濾波器都可以觀察到這種非線性關系。2能否利用公式完成脈沖響應不變法的數(shù)字濾波器設計為什么答能。因為在脈沖響應不變法的數(shù)字濾波器設計中，由一個較為復雜的模擬系統(tǒng)函數(shù)（或單位脈沖響應）求出數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)（或單位脈沖響應）是一個很麻煩的變換過程。因為乘積的Z變換并不等于各部分變換的乘積，所以在這里不宜采用級聯(lián)分解。但各項和的Z變換是線性關系，因而用部分分式表達系統(tǒng)函數(shù)，特別適合于對復雜模擬系統(tǒng)的變換。所以，脈沖響應不變法的設計過程可以為HA（S）HA（T）HA（NT）H（Z）。52課程設計心得課程設計心得在兩周的課程設計中，我體會到了做設計的艱辛與快樂，在我們堅持不懈的努力之下，在各位老師的幫助下，我終于在規(guī)定時間內(nèi)，出色的完成了各項設計任務。剛開始設計時，我是迷茫的，不知道設計各種數(shù)字濾波器的基本原理，不知道設計數(shù)字濾波器的大致方向及步驟，查閱了部分書籍資料后，我對數(shù)字濾波器的設計有了最初的認識，要設計一個數(shù)字濾波器，首先要知道它的各項技術(shù)指標，然后先動手設計一個模擬濾波器，再將之轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器。對于無限長數(shù)字濾波器，常用巴特沃斯和切比雪夫來設計。而對于有現(xiàn)場數(shù)字濾波器，則常用矩形窗、漢寧（HANNING）窗、海明（HAMMING）窗、布萊克曼（BLACKMAN）窗、凱澤（KAISER）窗來設計。由于平時學的都是關于濾波器設計的理論知識，沒有在實踐中真正去設計濾波器，缺乏實踐經(jīng)驗，而且對于MATLAB軟件的使用也不熟練，所以我對設計濾波器所要用到的語句都不太了解，不過在我認真翻閱書籍及與同學討論之后，我迅速熟悉了個條語句并投入到了課程設計的實踐中。在設計過程中，由于要設計低通、高同、帶通濾波器來處理加噪聲的語音信號，所以原始語音信號和噪聲信號的選擇比較關鍵，要是原始語音信號和噪聲信號選取不當，經(jīng)過濾波器處理之后就不能恢復理想的原始語音信號。在我們不斷嘗試之下，最終選取受到了合適的語音信號和噪聲信號，經(jīng)過濾波器處理能得到理想的原始的語音信號。經(jīng)過這次實習，我對數(shù)字信號處理這門課程有了進一步的認識，熟悉了各種數(shù)字濾波器的設計流程，對濾波器在實際生活中的運用也有了進一步的了解。這次課程設計讓我深刻體會到了做設計的艱辛，要查閱很多相關的資料，解決很多難題，而且需要堅韌不拔的意志。最重要的是這次實習鍛煉了我解決問題的能力，鍛煉了我學習資料、應用資源的能力，更加鍛煉了我的實際動手能力，這一點是最重要的，對我將來畢業(yè)找工作有很大的幫助。所以我十分感激帶我們課程設計的各位老師，感謝他們的悉心教導。參考文獻1丁玉美，高西全數(shù)字信號處理（第二版）M西安電子科技大學出版社，20021518，3212飛恩科技產(chǎn)品研究中心MATLAB7輔助信號處理與應用M電子工業(yè)出版社，2005375523韓利竹，王華MATLAB電子仿真與應用（第二版）M國防工業(yè)出版社，2003891004張森，張正亮，郝文化MATLAB仿真技術(shù)與實例應用教程M機械工業(yè)出版社，200475825王宏MATLAB65及其在信號處理中的應用M北京清華大學出版社，20045176李強,趙偉MATLAB數(shù)據(jù)處理與應用M北京國防工業(yè)出版社,20013350附錄附錄A切比雪夫低通濾波器處理信號切比雪夫低通濾波器處理信號采集信號并做相關分析X0,FS,BITSWAVREADCWINDOWSMEDIADINGWAVX0X0,1SOUNDX0,FS,BITSNLENGTHX0XFFTX0,600FFS/3001600T01/30000N1/30000NOISE1005COS2PI100TNOISEZEROS0,500,NOISE1NOISEFFTNOISE,1200SOUNDNOISE,FS,BITSSIGNALX0NOISESOUNDSIGNAL,FS,BITSSIGNALFFTSIGNAL,1200CHEB1ORD低通濾波器的設計FP1000FC800FK30000RP1RS10WP2PIFP/FKWS2PIFC/FKWAP2TANWP/2WAS2TANWS/2N,WCCHEB1ORDWAP,WAS,RP,RS,SB,ACHEBY1N,RP,WC,SBZ,AZBILINEARB,A,1H,WFREQZBZ,AZ,1024,FK濾波SIGNAL0FILTERBZ,AZ,SIGNALSIGNAL0FFTSIGNAL0,600SOUNDSIGNAL0,FS,BITS回放濾波的語音信號繪圖SUBPLOT221PLOTSIGNALTITLE濾波前語音信號時域波形SUBPLOT222PLOTF1300,ABSSIGNAL1300TITLE濾波前語音信號頻譜SUBPLOT223PLOTSIGNAL0TITLE濾波后語音信號時域波形SUBPLOT224PLOTF1300,ABSSIGNAL01300TITLE濾波后語音信號頻譜附錄B切比雪夫高通濾波器處理信號切比雪夫高通濾波器處理信號采集信號并做相關分析X0,FS,BITSWAVREADCWINDOWSMEDIADINGWAVX0X0,1SOUNDX0,FS,BITSNLENGTHX0XFFTX0,600FFS/3001600T01/30000N1/30000NOISE1005COS2PI100TNOISEZEROS0,500,NOISE1NOISEFFTNOISE,1200SOUNDNOISE,FS,BITSSIGNALX0NOISESOUNDSIGNAL,FS,BITSSIGNALFFTSIGNAL,1200CHEB1ORD高通濾波器的設計FP1000FC800FK30000RP1RS10WP2PIFP/FKWS2PIFC/FKWAP2TANWP/2WAS2TANWS/2N,WCCHEB1ORDWAP,WAS,RP,RS,SCHEBY1N,AP,WS,BANDPASSB,ACHEBY1N,RP,WC,HIGH,SBZ,AZBILINEARB,A,1H,WFREQZBZ,AZ,1024,FK濾波SIGNAL0FILTERBZ,AZ,SIGNALSIGNAL0FFTSIGNAL0,600SOUNDSIGNAL0,FS,BITS回放濾波的語音信號繪圖SUBPLOT221PLOTSIGNALTITLE濾波前語音信號時域波形SUBPLOT222PLOTF1300,ABSSIGNAL1300TITLE濾波前語音信號頻譜SUBPLOT223PLOTSIGNAL0TITLE濾波后語音信號時域波形SUBPLOT224PLOTF1300,ABSSIGNAL01300TITLE濾波后語音信號頻譜附錄C切比雪夫帶通濾波器處理信號切比雪夫帶通濾波器處理信號信號采集并分析X0,FS,BITSWAVREADCWINDOWSMEDIADINGWAVX0X0,1SOUNDX0,FS,BITSNLENGTHX0XFFTX0,600FFS/102411024T01/30000N1/30000NOISE005COS2PI6000T003SIN2PI300TNOISEZEROS0,100,NOISE1NOISEFFTNOISE,1200SOUNDNOISE,FS,BITSSIGNALX0NOISESOUNDSIGNAL,FS,BITSSIGNALFFTSIGNAL,1200CHEB1ORD帶通濾波器的設計FSL500FPL800FPU2500FSU3000FK20000RP1RS10WP2PIFPL,FPU/FKWS2PIFSL,FSU/FKWAP2TANWP/2WAS2TANWS/2N,WCCHEB1ORDWAP,WAS,RP,RS,SB,ACHEBY1N,RP,WC,BANDPASS,SBZ,AZBILINEARB,A,1H,WFREQZBZ,AZ,1024,FK濾波SIGNAL0FILTERBZ,AZ,SIGNALSIGNAL0FFTSIGNAL0,1200SOUNDSIGNAL0,FS,BITS回放濾波后的語音信號繪圖SUBPLOT221PLOTSIGNALTITLE濾波前語音信號時域波形SUBPLOT222PLOTF1300,ABSSIGNAL1300TITLE濾波前語音信號頻譜SUBPLOT223PLOTSIGNAL0TITLE濾波后語音信號時域波形SUBPLOT224PLOTF1300,ABSSIGNAL01300TITLE濾波后語音信號頻譜附錄DHAMMING低通濾波器處理信號哈明窗低通濾波器處理信號X,FS,BITSWAVREADCWINDOWSMEDIAWINDOWSXP注銷音XX,1YFFTX,3260FFS/163011630產(chǎn)生噪聲信號并加到語音信號T0LENGTHX1ZS0005COS2PI10000T/1024ZSZEROS0,20000,ZS0ZS1FFTZS,1200X1XZSSOUNDX1,FS,BITSY1FFTX1,1200濾波FP7500,FC8500WP2PIFP/FSWS2PIFC/FSBTWSWPN0CEIL66PI/BTNN0MODN01,2WCWPWS/2/PIHNFIR1N1,WC,HAMMINGNXCONVHN,XSOUNDX,FS,BITSX1FFTX,1200繪圖SUBPLOT321PLOTXSOUNDX,FS,BITSTITLE語音信號時域