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1、二○一*～二○一*学年第一学期信息科学与工程学院课程设计报告书课程名称：数字信号处理课程设计班级：学号：姓名：指导教师：二○一*年一月一、需求分析：1、设计题目(1)已知一段语音信号中混入了一频率的正弦型干扰信号。语音信号的采样频率为。要求设计窄带滤波器滤除语音信号中的干扰信号，通过计算机仿真对滤波器的性能和滤波效果进行分析。(2)针对一个含有5Hz、15Hz和30Hz的混合正弦波信号，试设计滤波系统，滤除5Hz和30Hz的正弦分量，阻带的最小衰减不小于50dB。要求：①确定采样频率、采样长度N，对进行采样；②分别设
2、计IIR、FIR带通数字滤波器；③通过计算机仿真对滤波器的性能进行分析。二、原理分析和设计：（1）设计窄带滤波器滤除语音信号中的干扰信号解：干扰信号的数字频率为 由式（1-110）可得 取，由式（1-111）可得 解上述方程得的值为1.0619和0.9417。当的值为1.0619时，系统有一个极点在单位圆外，当的值为0.9417时，系统的二个极点在单位圆内。为了保证系统的稳定，取＝0.9417。由和的值可得系统函数为 （2）设计滤波系统，滤除混合正弦波信号中5Hz和3
3、0Hz的正弦分量解：①确定采样频率、采样长度N，对进行采样由于故信号的周期为因此，截取信号的持续时间最好为0.4的整数倍。信号的最高频率为30Hz，因此采样频率需满足：，由采样定理，取采样频率和采样间隔分别为：，，三、详细设计：1、详细程序清单，并对程序有注释说明；（1）设计窄带滤波器滤除语音信号中的干扰信号fn=1200;W3dB=0.06;fs=22050;%语音信号的采样频率[x,fs,bits]=wavread('C:UsersAdministratorDesktopkugou.wav');t=0:1
4、/22050:(length(x)-1)/22050;noise=sin(2*pi*1200*t);%正弦干扰信号,即噪声信号的函数X=x(:,1)'+noise;%噪音与原始信号叠加sound(X,fs,bits);%对加载的语音信号进行回放pause;W0=2*pi*fn/fs;%干扰信号的数字频率Omegabeta=cos(W0);alpha=min(roots([1-2/cos(0.06)1]));%求解alpha,并取值较小的使得系统稳定a=[1,-beta*(1+alpha),alpha];b=[1-2*
5、beta1]*(1+alpha)/2;H=freqs(b,a);%求解系统函数y=filter(b,a,X);sound(y,fs,bits);subplot(3,1,1);plot(y);title('原始信号频谱函数')gridon;subplot(3,1,2);plot(X);title('加载正弦干扰信号后的频谱函数')gridon;subplot(3,1,3);plot(abs(H));title('filter')gridon;(2)fs=220;%采样频率N=1000;%采样点数t=[0:N-1]/fs
6、;%时间x=sin(2*pi*t*5)+sin(2*pi*t*15)+sin(2*pi*t*30);figure(1)subplot(211)plot(t,x);title('原始信号的时域波形图');axis([01-33]);gridon;xlabel('时间/s');subplot(212)Y=fft(x,N);F=[0:N-1]*fs/N;plot(F,abs(Y));%原始信号的频谱title('原始信号的频谱');gridon;xlabel('频率/Hz')Wp=[1416]/(fs/2);%带通滤波器的
7、通带截止频率Ws=[1218]/(fs/2);%带通滤波器的阻带截止频率Ap=3;%带通滤波器的通带最大衰减As=50;%带通滤波器的阻带最小衰减[N1Wn]=buttord(Wp,Ws,Ap,As);%产生滤波器阶数和截止频率[B,A]=butter(N1,Wn);%产生系统函数系数[h,w]=freqz(B,A);%滤波器的频率响应figure(2);subplot(211);plot(w*fs/(2*pi),20*log(h));gridon;title('IIR滤波器幅频特性');xlabel('频率/Hz'
8、);subplot(212);plot(w*fs/(2*pi),angle(h));gridon;title('IIR滤波器相频特性');xlabel('频率/Hz');y=filter(B,A,x);%原始信号经滤波器后的信号figure(3);subplot(211);plot(t,y);%经滤波后的信号的时域波形图title('IIR滤波
