使用脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計(jì)切比雪夫I型IIR濾波器

1、如有你有幫助，請(qǐng)購(gòu)買(mǎi)下載，謝謝！語(yǔ)音信號(hào)濾波去噪脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計(jì)的并聯(lián)型切比雪夫 I 型濾波器學(xué)生姓名： 指導(dǎo)老師：摘 要 本課程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容是使用脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計(jì)的并聯(lián)型切比雪夫I型IIR濾波器，對(duì)一段含噪語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行濾波去噪處理并根據(jù)濾波前后的波形和頻譜分析濾波性 能。本課程設(shè)計(jì)仿真平臺(tái)為 MATLAB7.0 ，開(kāi)發(fā)工具是 M 語(yǔ)言編程。首先利用錄音工具 錄制一段語(yǔ)音信號(hào)，并人為加入一單頻噪聲，然后對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析以確定所加噪聲 頻率，并設(shè)計(jì)濾波器進(jìn)行濾波去噪處理，最后比較濾波前后的波形和頻譜并進(jìn)行分析。由分析結(jié)果可知，濾波器后的語(yǔ)音信號(hào)與原始信號(hào)基本一致， 即設(shè)計(jì)的切比雪夫I型II

2、R 濾波器能夠去除信號(hào)中所加單頻噪聲，達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。關(guān)鍵詞 濾波去噪；脈沖響應(yīng)不變法；切比雪夫 I型；IIR濾波器；MATLAB1 引 言本課程設(shè)計(jì)主要解決在含噪情況下對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的濾波去噪處理，處理時(shí)采用的是 利用脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計(jì)的切比雪夫 I 型 IIR 濾波器。1.1 課程設(shè)計(jì)目的（1）熟悉使用 MATLAB 語(yǔ)言來(lái)解決一些簡(jiǎn)單的課程問(wèn)題。（2）鍛煉動(dòng)手能力及獨(dú)立思考并解決問(wèn)題的能力（3）增加對(duì)書(shū)本知識(shí)的理解以及掌握，如： IIR 濾波器的工作原理，切比雪夫?yàn)V波 器的設(shè)計(jì)，脈沖響應(yīng)法的應(yīng)用等等；（4）對(duì)錄制好的音頻行加噪和過(guò)濾，比較前后語(yǔ)音變化；1.2 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）使用錄音軟件；

3、錄制一段語(yǔ)音信號(hào)， 要求為 PCM 編碼格式 單聲道 8K 8 位 7k/s 的語(yǔ)音信號(hào)，繪制波形并觀察頻譜特點(diǎn)；（2）加上噪聲并繪制加噪信號(hào)波形及觀察其頻譜特點(diǎn)；（3）設(shè)計(jì)濾波器，繪制出濾波器的頻譜并檢驗(yàn)濾波器是否合格；（4）最后使用設(shè)計(jì)好的濾波器對(duì)噪聲信號(hào)進(jìn)項(xiàng)過(guò)濾，繪制過(guò)濾后的波形及觀察濾波前后頻譜變化；（5）繪制濾波器的并聯(lián)型結(jié)構(gòu)圖;2設(shè)計(jì)原理錄制一段語(yǔ)音信號(hào)，繪制波形并觀察其頻譜，給定相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)，用脈沖響應(yīng)不變 法設(shè)計(jì)的一個(gè)滿(mǎn)足指標(biāo)的切比雪夫I型IIR濾波器，對(duì)該語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行濾波去噪處理， 比較濾波前后的波形和頻譜并進(jìn)行分析。2.1 IIR濾波器IIR濾波器具有無(wú)限長(zhǎng)脈沖響應(yīng)，一般來(lái)

4、說(shuō)，所有的模擬濾波器都有無(wú)限長(zhǎng)脈沖響應(yīng) 因此，IIR濾波器設(shè)計(jì)的基本方法是利用復(fù)值映射將大家熟知的模擬濾波器變換為數(shù)字濾 波器。這種IIR濾波器設(shè)計(jì)的基本方法存在途徑之一 如下：5頁(yè)如有你有幫助，請(qǐng)購(gòu)買(mǎi)下載，謝謝！#頁(yè)如有你有幫助，請(qǐng)購(gòu)買(mǎi)下載，謝謝！切比雪夫I型濾波器是電子濾波器的一種。它的特點(diǎn)是在通帶具有等波紋響應(yīng)。其振幅平方函數(shù)如2-1式所示：(2-1)|Ha(F)|2式中，N為整數(shù)，稱(chēng)為濾波器的階，&是通帶波紋因子（它與Rp有關(guān)）。其中N階切比 雪夫多項(xiàng)式如2-2式所示：cos( N cos 一1 ( x), 0 蘭 x 蘭 1 ,(2-2)Tn (X M-lcosh(cosh

5、(x), 1vx“ J其中x =亠c切比雪夫?yàn)V波器存在兩種可能的幅度平方響應(yīng)的形狀，當(dāng)N分別為基數(shù)和偶數(shù)時(shí)如圖2-1所示:6頁(yè)如有你有幫助，請(qǐng)購(gòu)買(mǎi)下載，謝謝！圖2-2切比雪夫I型濾波器的幅度特性2.3脈沖響應(yīng)不變法脈沖響應(yīng)不變法是一種將模擬濾波器轉(zhuǎn)化為數(shù)字濾波器的基本方法。它通過(guò)對(duì)模擬濾波器的單位沖激響應(yīng)h(t)等間隔抽樣來(lái)獲取對(duì)應(yīng)數(shù)字濾波器的單位脈沖響應(yīng)hk,即hk=h(t)|t=kT =h(kT)，其中T是等間隔抽樣。不失一般性地，假定連續(xù)時(shí)間濾波器的系統(tǒng)函數(shù)為：NAkkk _1 S - S kHc(s)(2-3)所對(duì)應(yīng)的時(shí)域脈沖響應(yīng)是:上人eskt ,tk =10,t : 0對(duì)Tdhc(t)采樣得到的離散時(shí)間濾波器的脈沖響應(yīng)是:hc(t )(2-4)Nhn =TA(nTd)八幣冶叫n二k=1N'TdA(eskTd)nu nk =1(2-5)離散時(shí)間濾波器的系統(tǒng)函數(shù)為:H(z)TA1 - eskTdz_1(2-6)7頁(yè)如有你有幫助，請(qǐng)購(gòu)買(mǎi)下載，謝謝！#頁(yè)如有你有幫助，請(qǐng)購(gòu)買(mǎi)下載，謝謝！3設(shè)計(jì)步驟語(yǔ)音信號(hào)濾波去噪一一使用脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計(jì)的并聯(lián)型切比雪夫IIR濾波器，設(shè)計(jì)流程如下圖：圖3-1