数字信号处理_fir and iir

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1、数字信号处理实验报告设计数字低通IIR和FIR滤波器对语音信号进行滤波处理班级：物联网1104班学号：0307110210姓名：李少军指导老师：潘国锋一、实验内容1.选择一个.wav格式的语音信号作为分析的对象，对其进行频谱分析。2.设计FIR和IIR数字滤波器，并对带噪语音信号进行滤波，分析滤波后信号的时域和频域特征。二、实验目的1.学会使用Matlab来分析音频信号的时域和频域特性。2.熟悉用双线性变换法设计IIR和FIR数字滤波器的原理与方法。3.学会设计各种IIR数字滤波器，学会根据滤波需求确定滤波器指标参数。4.掌握IIR

2、FIR数字滤波器的MATLAB实现方法。5.通过观察滤波器输入输出信号的时域波形及其频谱，建立数字滤波的概念。三、实验原理1.IIR滤波器：利用双线性变换设计IIR滤波器（只介绍巴特沃斯数字低通滤波器的设计），首先要设计出满足指标要求的模拟滤波器的传递函数，然后由通过双线性变换可得所要设计的IIR滤波器的系统函数。如果给定的指标为数字滤波器的指标，则首先要转换成模拟滤波器的技术指标，这里主要是边界频率的转换，对指标不作变化。边界频率的转换关系为。接着，按照模拟低通滤波器的技术指标根据相应设计公式求出滤波器的阶数和截止频率；根据阶数

3、查巴特沃斯归一化低通滤波器参数表，得到归一化传输函数；最后，将代入去归一，得到实际的模拟滤波器传输函数。之后，通过双线性变换法转换公式，得到所要设计的IIR滤波器的系统函数。2.FIR滤波器：如果所希望的滤波器的理想频率响应函数为jH(e)，则d其对应的单位脉冲响应为1jwjwnh(n)H(e)edwdd2窗函数设计法的基本原理是用有限长单位脉冲响应h(n)逼近h(n)。由于h(n)往往是无限长序列，且是非因果的，dd所以用窗函数w(n)将h(n)截断，并进行加权处理，得到：dh(n)h(n)w(n)dh(n)就作

4、为实际设计的FIR数字滤波器的单位脉冲响应序列，其频率响应函数jH(e)为dN1jwjwnH(e)h(n)en0式中，Ｎ为所选窗函数w(n)的长度。用窗函数法设计的滤波器性能取决于窗函数w(n)的类型及窗口长度N的取值。设计过程中，要根据对阻带最小衰减和过渡带宽度的要求选择合适的窗函数类型和窗口长度。设待求滤波器的过渡带用w表示，它近似等于窗函数主瓣宽度。因过渡带w近似与窗口长度成反比，NA/w，A决定于窗口形式。例如，矩形窗A=4π，海明窗A=8π等。按照过渡带及阻带衰减情况，选择窗函数形式。原则是在保证阻带衰

5、减满足要求的情况下，尽量选择主瓣窄的窗函数。这样选定窗函数类型和窗口长度N后，求出单位脉冲响jj应hh(n)(n)w(n)，再求出H(e)。H(e)是否满足要求，ddd要进行验算。一般在h(n)的尾部加零使长度满足２的整数次幂，以便用FFT计算jH(e)。如果要观察细节，补零点数dj增多即可。如果H(e)不满足要求，则要重新选择窗函数d类型和长度N，再次验算，直至满足要求。如果要求线性相位特性，则h(n)还必须满足：h(n)h(N1n)根据上式中的正、负号和长度N的奇偶性又将线性相位FIR滤波器分成四类。要根据所

6、设计的滤波特性正确选择其中一类。例如，要设计线性相位低通特性，可选择hn(n)h(N1)一类，而不能选hn(n)h(N1)一类。四、实验详细Matlab代码%**************原语音信号的时域图*******************[y,Fs,nbits]=wavread('DoReMi.wav');figure(1);subplot(121);plot(y);%做原始语音信号的时域图形title('原始语音信号');xlabel('时间t');ylabel('音量n');%**************原语音

7、信号的频域图*******************y1=fft(y);y1=fftshift(y1);%平移，是频率中心为0derta_Fs=Fs/length(y);%设置频谱的间隔，分辨率subplot(122);plot([-Fs/2:derta_Fs:Fs/2-derta_Fs],abs(y1));%画出原始语音信号的频谱图title('原始语音信号的频谱');%****2.低通滤波器的设计%****设计指标：%****fp=1000Hz，fs=1200Hz，As=100db,Ap=1dB%****(1)低通IIR滤波器%*

8、***IIR滤波器(频域)****Ft=8000;Fp=1000;Fs=1200;wp=2*pi*Fp/Ft;ws=2*pi*Fs/Ft;fp=2*Ft*tan(wp/2);Fs=2*Fs*tan(wp/2);[n11,wn11]=b