基于matlab数字均衡器设计.docx

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1、表 1频率的音感特征30~60Hz沉闷如没有相当大的响度，人耳很难感觉。60~100Hz沉重80Hz附近能产生极强的“重感”效果，响度很高也不会给人舒服的感觉，可给人以强烈的刺激作用。100~200Hz丰满 200~500Hz力度易引起嗡嗡声的烦闷心理。500~1KHz明朗800Hz附近如提升10dB，会明显产生一种嘈杂感，狭窄感。1K~2KHz透亮2800Kz附近明亮感关系最大。2K~4Kz尖锐6800Hz形成尖啸，锐利的感觉。4K~8Kz清脆3400Hz易引起听觉疲劳。8K~16Kz纤细＞7.5KHz音感清彻纤细

2、。30~60Hz沉闷如没有相当大的响度，人耳很难感觉。 2．设计原理2.1数字滤波器2.1.1 数字滤波器的原理简介数字滤波器的功能是把输入序列通过一定的运算，变换成输出序列。数字滤波器一般可用两种方法实现：一种是根据描述数字滤波器的数学模型或信号流程图，用数字硬件构成专用的数字信号处理机，即硬件方式；另一种是编写滤波器运算程序，在计算机上运行，即软件方式。考虑到软件的灵活性及易于实现，本文采用软件方式实现数字滤波器。数字滤波器有无限冲激响应(IIR)和有限冲激响应(FIR)两种。下面分别介绍：(1)IIR滤波器II

3、R滤波器的特点是：单位冲激响应h(n)是无限长的；系统函数H(z)在有限长Z平面（0<

4、Z

5、<∞)有极点存在；结构上存在输出到输入的反馈，也即结构上是递归型的；因果稳定的IIR滤波器其全部极点一定在单位圆内。其系统函数为                                                                     (1)   计算机上实现时则需要用到差分方程的形式，如下                                                      

6、   (2) IIR滤波器有四种基本的网络结构(具体参看文献[3])，直接I型、直接II型、级联型与并联型。其中直接I型需要2N个延迟单元，而直接II型只需要N个延迟单元。因此，用软件实现时，直接II型少占用存储单元。级联型则是将N阶IIR系统函数分解成二阶因式连乘积，并联型则是将系统函数化成部分分式之和，则可得到IIR数字滤波器的并联结构。(2)FIR滤波器IIR滤波器的特点是：系统的单位冲激响应h(n)是个有限长序列；系统函数

7、H(z)

8、在

9、z

10、>0处收敛，极点全部在z=0处(即FIR一定为稳定系统)；结构上主要

11、是非递归结构，没有输出到输入反馈。但有些结构中（例如频率抽样结构）也包含有反馈的递归部分。其系统函数的一般形式为                                                                                   (3) 对应的差分方程为                                                                             (4) FIR系统的基本结构有直接型、级联型、快速卷积型、频率取样

12、型等。2.1.2 FIR与IIR滤波器的比较与选择IIR滤波器可以用比FIR滤波器少的阶数来满足相同的技术指标，这样，IIR滤波器所用的存储单元和所用的运算次数都比FIR滤波器少。FIR滤波器可得到严格的相位，而IIR滤波器不能得到。事实上，IIR滤波器的选频特性越好，它的相位的非线性就越严重。因此在需要严格线性相位的情况下应该选择FIR滤波器。IIR滤波器可利用模拟滤波器现成的设计公式、数据和表格，因而计算工作量较小，对计算工具要求不高。FIR滤波器没有现在的设计公式，对计算工具要求较高，需要借助计算机来设计。另外

13、，IIR滤波器主要是设计规格化的、频率特性为分段常数的标准低通、高通、带通、带阻和全通滤波器，而FIR滤波器可设计出理想正交变换器、理想微分器、线性调频器等各种网络，适应性较广。总之，IIR和FIR这两种滤波器各有特点，在实际应用中空间选择中哪种滤波器，就从多方面的因素来考虑。例如用于语音通信的滤波器，对相位要求不是主要的，因此选用IIR滤波器较为合适，可以充分发挥其经济和高效的特点。而图像信号处理和数据传输等以波形携带信息的系统，对相位的线性要求较高，因此采用FIR滤波器较好。对于数字均衡器，一方面是用于处理语言信

14、号，另一方面需要用到频率特性分段的带通滤波器，因此应该IIR滤波器。下面介绍IIR滤波器的设计方法。2.1.3 IIR数字滤波器的设计方法实际中的数字滤波器都是用有限精度算法实现的线性非移变离散系统，设计IIR数字滤波器的方法主要有两种：一种是利用模拟滤波器的理论来设计，另一种是计算机辅助设计，即使用最优化技术设计。利用模拟滤波器的设计理论来设