湖南文理學院芙蓉學院教務系統(tǒng)

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湖南文理學院

芙蓉學院

課程設計報告

課程名稱：專業(yè)課程設計

專業(yè)班級：通信1101班）

同學姓名：

指導老師：

完成時間：2022年06月16日

報告成果：

IIR高通濾波器的設計

1.課程設計目的

通過對常用數(shù)字濾波器的設計和實現(xiàn)，把握數(shù)字信號處理的工作原理及設計方法；熟識用巴特沃思設計IIR數(shù)字濾波器的原理與方法，把握利用數(shù)字濾波器對信號進行濾波的方法，把握數(shù)字濾波器的計算機仿真方法，并能夠?qū)υO計結(jié)果加以分析。

2.課題要求

（1）用巴特沃斯原型，采納雙線性變換法設計；

（2）當f?3kHz時，衰減大于30dB；

（3）當f?5kHz時，衰減小于3dB；

（4）抽樣頻率fs?20kHz。

確定系統(tǒng)函數(shù)H(z)，并用MATLAB繪出濾波器的頻率響應曲線。

3.設計原理

3.1用雙線性變換原理出

先用非線性頻率壓縮方法，將整個頻率軸上的頻率范圍壓縮到??/T~?/T之間，再用z?e轉(zhuǎn)換到Z平面上。也就是說，第一步先將整個S平面壓縮映射s1T

到S1平面的??/T~?/T一條橫帶里；第二步再通過變換關(guān)系將此橫帶變換到整個Z平面上去。這樣就使平面與Z平面建立了一一對應的單值關(guān)系，消退了多值變換性，也就消退了頻譜混疊現(xiàn)象，映射關(guān)系如圖1所示。

圖1雙線性變換的映射關(guān)系

為了將S平面的整個虛軸j?壓縮到S1平面j?1軸上??/T~?/T段，可以通

過以下的變換實現(xiàn)

Ω=cos（?p

2(1)）

表1列出了將給定的對數(shù)字濾波器接轉(zhuǎn)換為對低通模擬濾波器的和轉(zhuǎn)換公式。

表1雙線性變換和頻率預校正的計算公式

3.2數(shù)字濾波器的應用現(xiàn)狀與進展趨勢

在信號處理過程中，所處理的信號往往混有噪音，從接收到的信號中消退或

減弱噪音是信號傳輸和處理中非常重要的問題。依據(jù)有用信號和噪音的不同特性，提取有用信號的過程稱為濾波，實現(xiàn)濾波功能的系統(tǒng)稱為濾波器。在近代電信設備和各類掌握系統(tǒng)中，數(shù)字濾波器應用極為廣泛，這里只列舉部分應用最勝利的領域。

(1)語音處理

語音處理是最早應用數(shù)字濾波器的領域之一，也是最早推動數(shù)字信號處理理論進展的領域之一。該領域主要包括5個方面的內(nèi)容：第一，語音信號分析。即對語音信號的波形特征、統(tǒng)計特性、模型參數(shù)等進行分析計算；第二，語音合成。即利用專用數(shù)字硬件或在通用計算機上運行軟件來產(chǎn)生語音；第三，語音識別。即用專用硬件或計算機識別人講的話，或者識別說話的人；第四，語音增加。即從噪音或干擾中提取被掩蓋的語音信號。第五，語音編碼。主要用于語音數(shù)據(jù)壓縮，目前已經(jīng)建立了一系列語音編碼的國際標準，大量用于通信和音頻處理。近年來，這5個方面都取得了不少討論成果，并且，在市場上已消失了一些相關(guān)的軟件和硬件產(chǎn)品，例如，盲人閱讀機、啞人語音合成器、口授打印機、語音應答機，各種會說話的儀器和玩具，以及通信和視聽產(chǎn)品大量使用的音頻壓縮編碼技術(shù)。

(2)圖像處理

數(shù)字濾波技術(shù)以勝利地應用于靜止圖像和活動圖像的恢復和增加、數(shù)據(jù)壓縮、去噪音和干擾、圖像識別以及層析X射線攝影，還勝利地應用于雷達、聲納、超聲波和紅外信號的可見圖像成像。

(3)通信

在現(xiàn)代通信技術(shù)領域內(nèi)，幾乎沒有一個分支不受到數(shù)字濾波技術(shù)的影響。信源編碼、信道編碼、調(diào)制、多路復用、數(shù)據(jù)壓縮以及自適應信道均衡等，都廣泛地采納數(shù)字濾波器，特殊是在數(shù)字通信、網(wǎng)絡通信、圖像通信、多媒體通信等應用中，離開了數(shù)字濾波器,幾乎是寸步難行。其中，被認為是通信技術(shù)將來進展方向的軟件無線電技術(shù)，更是以數(shù)字濾波技術(shù)為基礎