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数字信号处理课设

第一篇：数字信号处理课设信息科学与工程学院数字信号处理课程设计实验报告课题名称：简单信号滤波演示系统学生姓名：学号：专业班级：指导老师：实验时间：2014.10.8目录第一章概述.................................3第二章第三章第四章第五章第六章1.1FIR、IIR概述.................................31.2题目要求......................................3设计分析.............................52.1算法分析......................................52.2在matlab中实现的分析........................6程序实现.......................83.1程序主体介绍..................................83.2子程序........................................93.3程序调试及运行结果............................93.4结果分析及问题分析...........................16心得体会............................17参考文献............................18源代码..............................19MATLAB第一章概述1.1FIR、IIR概述数字滤波器是指输入输出均为数字信号，通过一定的运算关系改变输入信号所含频率成分的相对比例或者滤除某些频率成分的器件。数字滤波器与模拟滤波器相比数字滤波器具有精度高、稳定、体积小、重量小、灵活等特点。主要分为两种：有限脉冲响应FIR和无限脉冲响应IIR。设计滤波器的主要要求有两种，一是幅频特性，一是相频特性。一般的滤波器主要是对幅频特性作出要求，如果对输出相频特性也有要求，就需要用到线性相位滤波器。IIR滤波器的设计主要有两类，一是借助于模拟滤波器设计进行，二是直接在频域或时域中进行设计。FIR滤波器的设计不能借助于模拟滤波器，也有两类设计方法，一是窗函数法，二是频率采样法。还有一种比较有效的方法是切比雪夫等波纹逼近法，需通过计算机辅助进行。1.2题目要求设计一个工作流程如图所示的信号滤波演示系统：图2滤波演示图⑴信号发生器—根据信号选择分为两大类：①静态型：直接输入(或从文件读取)测试信号序列；②动态型：输入由多个不同频率正弦信号叠加组合而成的模拟信号公式100sin(2f1t)100sin(2f2t)...100sin(2fnt)采样频率（Hz）以及采样点数，动态生成该信号的采样序列，作为测试信号。⑵频谱分析—使用FFT对产生的测试信号进行频谱分析并展示其幅频、相频特性，指定需要滤除或保留的频带，通过选择滤波器类型（IIR/FIR），确定对应的滤波器（低通、高通、带通、带阻）技术指标。⑶滤波器设计—根据IIR/FIR数字滤波器技术指标设计滤波器，生成相应的滤波器系数，并展示对应的滤波器幅频（衰减）、相频特性。①IIRDF设计：使用双线性变换法，可选择滤波器基型（巴特沃斯或切比雪夫型）；②FIRDF设计：使用窗口法，可选择窗口类型。⑷数字滤波—根据设计的滤波器系数，对测试信号进行滤波。①IIRDF：要求通过差分方程迭代实现滤波，未知初值置零处理；②FIRDF：要求通过快速卷积实现滤波。可以选择使用重叠相加或重叠保留法进行卷积运算，并动态展示卷积运算的详细过程。⑸输出信号分析—展示滤波后信号的幅频与相频特性，分析是否满足滤波要求。对同一滤波要求，根据输出信号频谱，对比分析各类滤波器的差异。选做部分将一段语音作为测试信号，通过频谱展示和语音播放，对比分析滤波前后语音信号的变化，进一步加深对数字信号处理的理解。第二章设计分析2.1算法分析此题目的实现可分为三个某块的设计实现：输入信号模块，设计滤波器模块，滤波模块。首先明确各模块间的数据依赖关系：在输入信号模块得到信号后，对信号进行频域分析，从而确定滤波器的相关技术指标，根据滤波器的技术指标与类型，在滤波器设计模块完成滤波器的设计，然后将滤波器的设计结果传递给滤波模块，滤波模块同时接收输入信号，从而通过运算，实现信号的滤波处理。从数据传递关系上分析，滤波模块的实现依赖于其他模块的数据输出，因此放在最后设计。先设计输入模块。因为此设计相对复杂，分模块设计，通过参数传递和接口实现分模块设计即检验，提高程序的稳定性与健壮性。输入的实现可以有两种方式：静态输入和动态输入。静态输入选择从文本输入数据，将信号取样值以矩阵的形式存放在文