数字信号处理滤波器设计

滤波器设计

课程设计题目

一、FIR（选取合适的窗函数及窗长度）

通带0~6000Hz

通带波动±0.01

阻带8500Hz~Fs/2

阻带波动-70dB

抽样频率44100Hz

二、IIR（可选巴特沃斯、切比雪夫Ⅰ型、切比雪夫Ⅱ型）

1、设计数字低通滤波器，满足以下指标：

通带边带频率2000Hz

通带波动0.01

阻带边界频率2700Hz

阻带波动0.05

抽样频率11025Hz

要求：

1、求出h(n) 和H(ejω)。(a)用H(ejω)直接画出幅度响应曲线（dB）及相位响应曲线; (b)做h(n) 的FFT, 有此画出幅度响应曲线（dB）及相位响应曲线；(c)并两种方法的结果进行比较。(d)验证你的设计结果满足设计指标。

FIR和IIR滤波器设计过程

FIR滤波器的设计：

1.设计步骤：

（1）写出理想低通滤波器的传输函数和单位脉冲响应。

?d n=

1

H e jw e jw dw

π

?π

=

1

e jw dw

w c

?w c

=

sin?(w c n)

（2）根据题目已有的模拟滤波器频率进行归一化求得数字滤波器的频率，并对题目所给的通带波动和阻带波动进行转换，可求得通带截止频率w p=0.8549Hz，阻带截止频率w s=1.2110Hz，通带波动a p=0.174dB，阻带衰减a s=70dB，（3）选择用布莱克曼窗函数来设计FIR滤波器，通过查阅资料可知道布莱克曼

窗的过渡带宽为11π

M

，最小衰减为74dB，则可以通过matlab中ceil函数向上取整的方式以及阻带频率和通带频率之差所求的过渡带频率来确定滤波器的长度,在经过调试可以取得N=99。当然，在设计中可以之间用blackman()这个函数，但是在这里我们会利用布莱克曼窗函数的公式构造布莱克曼窗：

w n=[0.42?0.5cos

2πn

N?1

+0.08cos?(

4πn

N?1

)]R N(n)

（4）通过求得的矩形窗函数和单位脉冲响应?

d

n进行时域上的乘积即可求得FIR滤波器的时域响应，再利用DTFT直接求出H(e jw)，并且可以画出幅度响应

曲线（dB）及相位响应曲线。

X e jw=DTFT x n=x(n)

∞

n=?∞

e?jwn

（5）根据时域所求的函数做FFT并由此画出幅度响应曲线（dB）及相位响应曲线，对这两种方法的结果进行比较并验证设计结果是否满足设计指标。

3. 设计过程：

（1）求出h(n)，并做h(n)的DTFT从而直接求出H(e jw)的幅度曲线响应（dB）

和相位响应曲线。由设计步骤中可以知道?

d n=sin?(w c n)

πn

以及自己通过公式所构

造的布莱克曼窗函数即可求得h(n)。然后将h(n)经过DTFT即可求得H(e jw)，进而求得幅度曲线响应和相位响应曲线。

波形如下：

图一布莱克曼窗函数的波形

图二理想滤波器冲击响应hd[n]的波形

图三h(n)的波形

h(n)的前100个值

Columns 1 through 13

-0.0000 -0.0000 -0.0000 -0.0000 0.0000 0.0001 0.0000 -0.0001 -0.0002 -0.0001 0.0002 0.0004 0.0003

Columns 14 through 26

-0.0003 -0.0008 -0.0005 0.0005 0.0014 0.0010

-0.0008 -0.0023 -0.0016 0.0012 0.0036 0.0026 -0.0016

Columns 27 through 39

-0.0053 -0.0041 0.0021 0.0077 0.0062 -0.0026

-0.0109 -0.0093 0.0031 0.0154 0.0139 -0.0035 -0.0220

Columns 40 through 52

-0.0211 0.0039 0.0327 0.0340 -0.0043 -0.0549

-0.0648 0.0045 0.1391 0.2729 0.3288 0.2729 0.1391

Columns 53 through 65

0.0045 -0.0648 -0.0549 -0.0043 0.0340 0.0327

0.0039 -0.0211 -0.0220 -0.0035 0.0139 0.0154 0.0031

Columns 66 through 78

-0.0093 -0.0109 -0.0026 0.0062 0.0077 0.0021

-0.0041 -0.0053 -0.0016 0.0026 0.0036 0.0012 -0.0016

Columns 79 through 91

-0.0023 -0.0008 0.0010 0.0014 0.0005 -0.0005

-0.0008 -0.0003 0.0003 0.0004 0.0002 -0.0001 -0.0002

Columns 92 through 99

-0.0001 0.0000 0.0001 0.0000 -0.0000 -0.0000

-0.0000 -0.0000

图四H(e jw)的幅度响应曲线

图四H(e jw)的相位响应曲线

（2）根据时域所求的函数h(n)做FFT并由此画出幅度响应曲线（dB）及相位响应曲线。

图五H(e jw)的幅度响应曲线

图六H(e jw)的相位响应曲线

由题目可知滤波器的指标：通带波动为0.174dB，阻带衰减为-70dB，通带截止频率为0.8549Hz，阻带截止频率为1.2110Hz。

通过DTFT直接求H(e jw)所得到的FIR滤波器的指标是：通带波动为

0.001dB，阻带衰减为-73.14dB。通过FFT求H(e jw)所得到的FIR滤波器的指标是：通带波动为0.0014dB，阻带衰减为-75dB。

图七H(e jw)的幅度响应曲线(|H e jw|)

由图六可以知道这个滤波器两个正负尖峰频率差值为：

1.2612-0.80381=0.45739Hz

设计的的FIR滤波器的过渡带宽为：

1.2110-0.8549=0.3561Hz

图八DTFT和FFT所求的幅度响应(dB)曲线

由该图可以看出DTFT所求幅度响应（dB）的曲线和FFT所求的幅度

响应（dB）的曲线是基本一致的。

图八DTFT和FFT所求的相位响应曲线

综上所述：1. 所设计的布莱克曼窗FIR滤波器在阻带衰减上接近了-70(dB)的指标，但是在通带波动上0.02(dB)略小于所要求的0.174(dB)的指标。2. FIR 滤波器的过渡带宽小于两个正负尖峰频率差值，满足要求。3. DTFT和FFT两种方法所设计的滤波器结果及指标基本没有区别，但是DTFT的计算量会比FFT 相对大，而FFT所求的幅度和相位响应的波形是对称的，需要经过处理才能达到要求。4. DTFT所算出来的指标会相对来说会更接近于题目中要求的指标。

IIR滤波器的设计：

1.设计步骤：

（1）选择采用冲激响应不变法设计巴特沃斯低通滤波器，已知通带边带频率为2000Hz，阻带边带频率为2700Hz，通带波动为0.01，阻带波动为0.05，抽样

频率为11025Hz，根据对频率的归一化以及对阻带波动通带波动转换成（dB）的形式可得，Wp=1.1398Hz，Ws=1.5387Hz，Rp=0.087（dB）,As=26(dB)。（2）计算样本模拟滤波器的阶次

N≥（lg 100.1A s?1

0.1R p

)/[2lg?(

Ωs

Ωp

)]

可求得N=17。

（3）发现Rp≠3(dB)，Ωp≠Ωs，由于巴特沃斯滤波器归一化低通原型的通带截止频率Ωc=1，去归一化成任意截止频率时必须是3（dB）衰减处的Ωc，利用通带或者阻带满足衰减指标的公式去求得3(dB)衰减的截止频率。

Ωc≥Ωp/100.1R p?1

2N

Ωc≤Ωs/100.1R p?1

2N

在这里选择的是阻带满足衰减指标的公式，可求得Ωc=3.8003e+03。

（4）根据Ωc和阶数N求模拟低通滤波器的系统函数分子分母系数。

（5）冲激响应不变法利用模拟低通滤波器的系统函数和采样频率转换成数字低通滤波器的系统函数。

（6）利用数字低通滤波器的系统函数的分子分母系数求得冲激响应即数字低通滤波器的时域响应。

（7）根据所求的时域响应作FFT以求得在频率上的响应。

（8）检测步骤（5）中的求得的模拟滤波器系统函数分子分母系数以及数字滤波器系统函数分子分母系数来检验衰减指标。

3. 设计过程：

（1）将要求的各种指标代入巴特沃斯函数中以求得阶数和3（dB）衰减的截止

频率，并由此确定模拟滤波器系统函数的分子分母系数，再利用impinvar将模拟滤波器系统函数的分子分母系数转换成数字滤波器系统函数的分子分母系数。然后利用freqz（）函数求出数字滤波器频域上的幅度响应曲线（dB）和相位响应曲线。

图一H(e jw)的幅度响应曲线

图二H(e jw)的相位响应曲线

（2）将（1）中所求的数字滤波器系统函数的分子分母的系数利用imz函数即可求得系统的冲激响应即时域函数h(n)。

图三h(n)的波形

h(n)的前100个值

Columns 1 through 13

-0.0000 -0.0000 0.0000 0.0000 0.0004 0.0051

0.0309 0.1083 0.2434 0.3610 0.3352 0.1315 -0.1050

Columns 14 through 26

-0.1764 -0.0533 0.0924 0.0972 -0.0112 -0.0796 -0.0356

0.0415 0.0494 -0.0062 -0.0414 -0.0165 0.0239

Columns 27 through 39

0.0250 -0.0060 -0.0226 -0.0067 0.0144 0.0124

-0.0050 -0.0123 -0.0022 0.0086 0.0060 -0.0037 -0.0066

Columns 40 through 52

-0.0004 0.0050 0.0028 -0.0026 -0.0035 0.0003

0.0029 0.0012 -0.0017 -0.0018 0.0004 0.0016 0.0005

Columns 53 through 65

-0.0010 -0.0009 0.0004 0.0009 0.0002 -0.0006

-0.0004 0.0003 0.0005 0.0000 -0.0004 -0.0002 0.0002

Columns 66 through 78

0.0003 -0.0000 -0.0002 -0.0001 0.0001 0.0001

-0.0000 -0.0001 -0.0000 0.0001 0.0001 -0.0000 -0.0001

Columns 79 through 91

-0.0000 0.0000 0.0000 -0.0000 -0.0000 0

0 0 0 0 0 0 0

Columns 92 through 104

0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0

（3）根据时域所求的函数h(n)做FFT并由此画出幅度响应曲线（dB）及相位响应曲线。

图四H(e jw)的幅度响应曲线

图五H(e jw)的相位响应曲线

由题目可知滤波器的指标：通带波动为0.087dB，阻带衰减为26dB，通带截止频率为1.1398Hz，阻带截止频率为1.5387Hz。

由于求利用impz函数求h(n)只是数字滤波器的单位冲激响应逼近模拟滤波器的单位冲激响应的过程，再进行FFT变换所得到的数字滤波器的指标误差相对较大，所以在这里只检验直接求频域响应所得到的数字滤波器的指标。

利用书上检验衰减指标的代码并将参数代入可求得：通带波动为0.0634dB，阻带衰减为26dB，非常接近题目中要求的指标。

图六直接求和FFT所求的幅度响应（dB）曲线

图七直接求和FFT所求的相位响应曲线

由以上两幅图可以知道直接求所得到的幅度响应曲线及相位响应曲线在

w/pi=0~0.7这个范围内的波形基本保持一致，但是在w/pi＞0.7之后FFT所得

到的幅度响应的曲线的谐波较多，而且呈现的也不是线性相位。

综上所述，直接求H(e jw)所设计的低通滤波器基本能够满足题目要求的指标，在比较了直接求H(e jw)和FFT设计的数字低通滤波器后，认为在设计低通巴特沃斯滤波器上还是用直接求H(e jw)的方式较为精确。

设计过程中遇到的问题和解决方法：

1. FIR滤波器中在求窗长度的时候11pi/(ws-wp)得不到整数。

解决方法：用ceil函数向上取整的方式得到整数。

2. 在做FFT变换的时候发现结果是呈对称的形式而且曲线呈现的波形不够完整。解决方法：首先将波形的范围延长一倍，然后采用想要的x的范围去限制matlab 画出的y的波形，就可以得到想要的一般的波形。

3. 如何克服矢量维度不一致的问题。

解决方法：先看两个矢量的维度是多少，然后可以在那个维度少的矢量后边用补零函数进行调整使得两个函数的矢量一致。

心得体会：

通过这次设计FIR滤波器和IIR滤波器的经历，我真心觉得自己的matlab 水平真的有了一个质的飞跃，我承认网络上有很多类似的资料，但是要真正达到题目的要求还是需要自己动脑去做的。感觉这个过程就像是建立模型和代码实现的过程，我也是按照书本上两个滤波器的模型来设计并且实现的，整个过程发现了不少的问题，有些是关于课程的问题，比如加窗类型的选择以及调试，在达到过渡带小于正负尖峰之间那个指标的过程真的是调了很久，最后才确立了布莱克曼窗，参数也是改了好多遍。有些是关于matlab的基础问题，因为我接触matlab 的时间不多，一开始比较吃力，但是我觉得经过了这个项目之后确实对matlab 有了进一步的认识，其实挺希望这个项目能稍微增加难度然后放在课程一开始让学生研究，我觉得这样的效果会更好。

程序源代码：

FIR滤波器

close all

f1=6000; %通带截止频率

f2=8500; %阻带截止频率

f=44100; %抽样频率

wp=2*pi*f1/f %归一化

ws=2*pi*f2/f

alphap=0.174; %通带波动dB

alphas=70; %阻带衰减dB

c=11*pi; %Blackman窗过渡带宽

wc=(ws+wp)/2;

delt_w=ws-wp;

M=ceil(c/delt_w);

N=1*M+1 %窗长度

n=0:M;%利用课本公式得到布莱克曼窗

win=(0.42-0.5*cos((2*pi*n)/(N-1))+0.08*cos((4*pi*n)/(N-1))); win1=win.'

figure(1)

n=-0.5*M:0.5*M; %低通滤波器的时域响应

hd=sin(wc*n)./(pi*n);

hd(find(n==0))=wc*cos(wc*0)/pi;

ht=hd.*win1'; %加窗过程

plot(n,ht,'.-') %画冲激响应系数图

xlabel('n','FontSize',12);

ylabel('ht','fontsize',12);

grid on

figure(2)

% [h,w]=freqz(ht,1,1024);%离散时间傅里叶变换得到幅度

% W=w/pi;

H=20*log10(abs(h));

% hold on

% plot(W,H);

k=1:1024;

n=0:M;

w=(pi/1024)*k;

W=w/pi;

h=ht*(exp(-j*pi/1024)).^(n'*k);%DTFT变换

plot(w/pi,20*log10(abs(h)));

xlabel(['w/pi']);

ylabel('幅度响应曲线dB');%直接求所得到的频率幅度响应

grid on

hold on

line([0,1],[-70,-70],'color','r');%标出相应的限制范围

line([0,1],[-0.174,-0.174],'color','r');

dotp=round(mean(find(w>wp-0.1&w

dots=round(mean(find(w>ws-0.1&w

plot(W(dotp),H(dotp),'.r','MarkerSize',10);%对应处打上显目的红点

plot(W(dots),H(dots),'.r','MarkerSize',10);

text(W(dotp),H(dotp),['[','',num2str(round(W(dotp)*1000)/1000),...

',',num2str(round(H(dotp)*1000)/1000),'dB]'],'FontSize',15);%标示wp在频响图

%中的位置，从中可以%看来相应增益

text(W(dots),H(dots),['[','',num2str(round(W(dots)*100)/100),...

',',num2str(round(H(dots)*100)/100),'dB]'],'fontsize',15); %标示ws在频响图

%的位置

hold off

figure(3)

plot(W,angle(h));

axis([0,0.5,-4,4]);

xlabel(['w/pi']);

ylabel('相位响应曲线');%直接求所得到的相位响应曲线

grid on

figure(4)

y=20*log10(abs(fft(ht,1024)));%FFT求得的频域响应

x=(0:1023)/(512);

y1 = y(x>=0&x<=1);

plot(x(x>=0&x<=1),y1);%对所求的对称图形进行处理

xlabel(['w/pi']);

ylabel('幅度响应曲线dB');%FFT求得的频域响应曲线

grid on

hold on;

plot(0.3856,-75,'.r','MarkerSize',10);%标出

plot(0.2722,-0.0014,'.r','MarkerSize',10);

text(0.3856,-75,['[0.3856','-75','dB]'],'FontSize',15);

text(0.2722,-0.0014,['[0.2722','-0.0014','dB]'],'FontSize',15);

line([0,1],[-70,-70],'color','r');%标出相应的限制范围

line([0,1],[-0.174,-0.174],'color','r');

figure(5)

y2=angle(fft(ht,1024));

x=(0:1023)/(512);

y3 = y2(x>=0&x<=1);

plot(x(x>=0&x<=1),y3);

axis([0,0.5,-4,4]);

数字信号处理期末试卷(含答案)

一、 填空题（每题2分，共10题） 1、 1、 对模拟信号（一维信号，是时间的函数）进行采样后，就是 信号，再 进行幅度量化后就是 信号。 2、 2、 )()]([ω j e X n x FT =，用)(n x 求出)](Re[ω j e X 对应的序列 为 。 ３、序列)(n x 的N 点DFT 是)(n x 的Z 变换在 的N 点等间隔采样。 ４、)()(5241n R x n R x ==，只有当循环卷积长度L 时，二者的循环卷积等于线性卷积。 ５、用来计算N ＝16点DFT ，直接计算需要_________ 次复乘法，采用基2FFT 算法，需要________ 次复乘法，运算效率为__ _ 。 ６、FFT 利用 来减少运算量。 ７、数字信号处理的三种基本运算是： 。 ８、FIR 滤波器的单位取样响应)(n h 是圆周偶对称的，N=6， 3)3()2(2 )4()1(5.1)5()0(======h h h h h h ，其幅度特性有什么特性？ ，相位有何特性？ 。 ９、数字滤波网络系统函数为 ∑=--= N K k k z a z H 111)(，该网络中共有 条反馈支路。 １０、用脉冲响应不变法将)(s H a 转换为)(Z H ，若)(s H a 只有单极点k s ，则系统)(Z H 稳定的条件是 （取s T 1.0=）。 二、 选择题（每题3分，共6题） 1、 1、 )6 3()(π-=n j e n x ，该序列是 。 A.非周期序列 B.周期 6π = N C.周期π6=N D. 周期π2=N 2、 2、 序列 )1()(---=n u a n x n ，则)(Z X 的收敛域为 。 A. a Z < B. a Z ≤ C. a Z > D. a Z ≥ 3、 3、 对)70()(≤≤n n x 和)190()(≤≤n n y 分别作20点DFT ，得)(k X 和)(k Y ， 19,1,0),()()(Λ=?=k k Y k X k F ，19,1,0)],([)(Λ==n k F IDFT n f ， n 在 范围内时，)(n f 是)(n x 和)(n y 的线性卷积。 A.70≤≤n B.197≤≤n C.1912≤≤n D.190≤≤n 4、 4、 )()(101n R n x =，) ()(72n R n x =，用DFT 计算二者的线性卷积，为使计算量尽可 能的少，应使DFT 的长度N 满足 。 A.16>N B.16=N C.16

利用DSP实现数字滤波器

DSP技术及应用课程设计报告课设名称：利用DSP实现数字滤波器 学院：信息工程 专业：通信工程 班级：2012159 学号：201215925 姓名：高亮 辅导老师：李珺陈俊峰 时间：2015年12月29

目录 一.绪论 (1) 1.1设计背景 (1) 1.2设计要求 (1) 1.3设计思路简介 (1) 二.系统开发平台与环境 (1) 1.1CCS开发环境 (1) 三. FIR滤波器设计过程 (2) 3.1FIR滤波器基本理论 . (2) 3.2FIR滤波器的MATLAB实现 (4) 四FIR滤波器的DSP实现 (10) 五.CCS仿真图及结果 (12) 六.总结 (14) 七.参考文献 (15)

一. 绪论 1.1设计背景 在信号处理中，滤波占有十分重要的地位。数字滤波是数字信号处理的基本方法。数字滤波与模拟滤波相比有很多优点，它除了可避免模拟滤波器固有的电压漂移、温度漂移和噪声等问题外，还能满足滤波器对幅度和相位的严格要求。低通有限冲激响应滤波器(低通FIR滤波器)有其独特的优点，因为FIR系统只有零点，因此，系统总是稳定的，而且容易实现线性相位和允许实现多通道滤波器。 DSP（数字信号处理器）与一般的微处理器相比有很大的区别，它所特有的系统结构、指令集合、数据流程方式为解决复杂的数字信号处理问题提供了便利，本文选用TMS320C54X作为DSP处理芯片，通过对其编程来实现FIR滤波器。 对数字滤波器而言,从实现方法上,有FIR滤波器和无限冲激响应(IIR)滤波器之分。由于FIR滤波器只有零点,因此这一类系统不像IIR系统那样易取得比较好的通带与阻带衰减特性。但是FIR系统有自己突出的优点:①系统总是稳定的;②易实现线性相位;③允许设计多通带(阻带)滤波器。其中后两项是IIR系统不易实现的。 1.2设计要求 利用C语言在CCS环境中编写一个FIR滤波器程序，并能利用已设计好的滤波器对常用信号进行滤波处理。 1.3设计思路简介 在TMS320C54x系统开发环境CCS（Code Composer Studio）下对FIR 滤波器的DSP实现原理进行讨论。利用C语言设计相应的滤波器，通过实验仿真，从输入信号和输出信号的时域和频域曲线可看出在DSP上实现的FIR滤波器能完成预定的滤波任务。 二．系统开发平台与环境 1.1 CCS开发环境

数字信号处理课程设计报告

抽样定理的应用 摘要 抽样定理表示为若频带宽度有限的，要从抽样信号中无失真地恢复原信号，抽样频率应大于2倍信号最高频率。抽样频率小于2倍频谱最高频率时，信号的频谱有混叠。抽样频率大于2倍频谱最高频率时，信号的频谱无混叠。 语音信号处理是研究用数字信号处理技术和语音学知识对语音 信号进行处理的新兴学科，是目前发展最为迅速的学科之一，通过语音传递信息是人类最重要，最有效，最常用和最方便的交换信息手段，所以对其的研究更显得尤为重要。 Matlab语言是一种数据分析和处理功能十分强大的计算机应用 软件，它可以将声音文件变换成离散的数据文件，然后用起强大的矩阵运算能力处理数据。这为我们的本次设计提供了强大并良好的环境！ 本设计要求通过利用matlab对模拟信号和语音信号进行抽样，通过傅里叶变换转换到频域，观察波形并进行分析。 关键词：抽样Matlab

目录 一、设计目的： (2) 二、设计原理： (2) 1、抽样定理 (2) 2、MATLAB简介 (2) 3、语音信号 (3) 4、Stem函数绘图 (3) 三、设计内容： (4) 1、已知g1(t)=cos(6πt),g2(t)=cos(14πt),g3(t)=cos(26πt),以抽样频率 fsam=10Hz对上述三个信号进行抽样。在同一张图上画出g1(t)，g2(t)，g3(t)及其抽样点,对所得结果进行讨论。 (4) 2、选取三段不同的语音信号，并选取适合的同一抽样频率对其进 行抽样，画出抽样前后的图形，并进行比较，播放抽样前后的语音。 (6) 3、选取合适的点数，对抽样后的三段语音信号分别做DFT，画图 并比较。 (10) 四、总结 (12) 五、参考文献 (13)

数字信号处理滤波器的设计

《数字信号处理》课程设计报告 设计课题滤波器设计与实现 专业班级电信1101班 姓名 学号 201105 报告日期2013年12月

《数字信号处理》 课程设计任务书 题目滤波器设计与实现 学生姓名甘源滢学号201105020103 专业班级电信1101班 设计内容与要求一、设计内容： 设计一个模拟低通巴特沃斯滤波器，技术指标：通带截止频率1000rad，通带最大衰减1dB；阻带起始频率5000rad，阻带最小衰减30dB，画出其幅度谱和相位谱。 二、设计要求 1 设计报告一律按照规定的格式，使用A4纸，格式、封面统一给出模版。 2 报告内容 （1）设计题目及要求 （2）设计原理(包括工作原理、涉及到的matlab函数的说明) （3）设计内容（设计思路，设计流程、仿真结果） （4）设计总结（收获和体会） （5）参考文献 （6）程序清单 起止时间2013年12 月16日至2013年12月23 日指导教师签名2013年12月10日系（教研室）主任签名2013年12 月12 日学生签名2013年12月13日

目录 1课题描述 (1) 1.1报告介绍 (1) 2设计原理 (2) 2.1巴特沃斯低通模拟滤波器的设计原理 (2) 2.2低通巴特沃斯滤波器的设计步骤如下 (3) 2.3函数说明 (3) 2.3.1buttord函数 (3) 2.3.2butter函数 (4) 2.4模拟低通滤波器的性能指标 (4) 3设计内容 (5) 3.1MATLAB简介 (5) 3.2巴特沃斯滤波器的设计步骤 (6) 3.3对巴特沃斯低通模拟滤波器的仿真 (6) 4实验结果分析 (7) 5实验心得体会 (7) 6程序清单 (8) 7参考文献 (9) 1.课题描述 1.1报告介绍 模拟滤波器的理论和设计方法已经发展的相当成熟，且有多种典型的滤波器供我们选择，如巴特沃斯(butterworth)滤波器,切比雪夫(chebyshev)滤波器，椭圆(ellipse)滤波器，贝塞尔(bessel)滤波器等。这些滤波器都有着严格的设计公式，现成的曲线和图表供设计人员使用，而且所设计的系统函数都满足电路实现条件。这些典型的滤波器各有特点：巴特沃斯滤波器具有单调下降到幅频特性；切比雪夫滤波器的幅频特性在带通或者阻带有等波纹特性，可以提高选择性；贝塞尔滤波器通带内有较好的线性相位特性；椭圆滤波器的选择性相对前三种是

数字信号处理完整试题库

1. 有一个线性移不变的系统，其系统函数为： 2z 2 1 )21)(2 11(2 3)(11 1<<-- - = ---z z z z H 1）用直接型结构实现该系统 2)讨论系统稳定性，并求出相应的单位脉冲响应)(n h 4．试用冲激响应不变法与双线性变换法将以下模拟滤波器系统函数变换为数字滤波器系统函数： H(s)= 3) 1)(s (s 2 ++其中抽样周期T=1s 。 三、有一个线性移不变的因果系统，其系统函数为： ) 21)(2 1 1(2 3)(111------= z z z z H 1用直接型结构实现该系统 2)讨论系统稳定性，并求出相应的单位脉冲响应)(n h 七、用双线性变换设计一个三阶巴特沃思数字低通虑波器，采样频率为kHz f s 4=（即采样周期为s T μ250=）,其3dB 截止频率为kHz f c 1=。三阶模拟巴特沃思滤波器为： 3 2 ) ()(2)(211)(c c c a s s s s H Ω+Ω+Ω+= 解1)2 111112 5 12 3) 21)(2 1 1(2 3)(------+-- = --- = z z z z z z z H …………………………….. 2分 当2 1 2> >z 时： 收敛域包括单位圆……………………………6分 系统稳定系统。……………………………….10分 1111 1211 2 111)21)(2 11(2 3)(------- -= -- - = z z z z z z H ………………………………..12分 )1(2)()2 1 ()(--+=n u n u n h n n ………………………………….15分 4.（10分）解： 3 1 11)3)(1(1)(+- +=++= s s s s s H ………………1分 1 311)(------ -= Z e s T Z e T z H T T ……………………3分

IIR数字滤波器在TI DSP上的实现

IIR数字滤波器在TI DSP上的实现 数字滤波器是对数字信号进行滤波处理以得到期望的响应特性的离散时间系统。在众多通用数字信号处理器中，美国TI公司生产的TMS320系列单片DSP 在国际上占有较大市场，这种单片DSP把高速控制器的灵活性和阵列处理器的数值计算能力结合起来。 一、IIR数字滤波器结构原理 本文IIR数字滤波器的设计方法：借助于模拟滤波器的设计方法设计出模拟滤波器，利用冲激响应不变法或双线性变换法转换成数字滤波器，然后用硬件或软件实现。 从IIR数字滤波器的实现来看，有直接型、级联型、并联型等基本网络结构。其中直接Ⅱ型仅需要N级延迟单元，且可作为级联型和并联型结构中的基本单元。本文以二阶IIR滤波器的直接实现形式表示。其系统函数H（z）可以表示为： 在编程时，可以将变量和系数都存在DARAM中，采用循环缓冲区方式寻址，共需开辟4个缓冲区，用来存放变量和系数。 二阶IIR滤波器的直接IIR 型差分方程为： （3） 二、IIR数字滤波器在C54x上的设计与实现 1.IIR数字滤波器在TMS320VC5409 DSP上的实现流程 1.1根据指标确定滤波器的类型，设计出滤波器的参数； 1.2根据DSP的特点（字长、精度等）对参数进行取舍、量化，仿真； 1.3根据仿真结果对滤波器的结构、参数再次进行调整，直到满足要求为止； 1.4在DSP上用语言实现滤波器功能。 2.IIR数字滤波器在TMS320VC5409 DSP上的实现算法 从理论上说，可以用高阶IIR数字滤波器实现良好的滤波效果[2]。但由于DSP本身有限字长和精度的因素，加上IIR滤波器在结构上存在反馈回路，是递归型的，再者高阶滤波器参数的动态范围很大。这样一来造成两个后果：结果溢出和误差增大。解决此问题的有效方法是把高阶IIR数字滤波器简化成几个2阶

数字信号处理课设+语音信号的数字滤波

语音信号的数字滤波 ——利用双线性变换法实现IIR数字滤波器的设计一．课程设计的目的 通过对常用数字滤波器的设计和实现，掌握数字信号处理的工作原理及设计方法；熟悉用双线性变换法设计 IIR 数字滤波器的原理与方法，掌握利用数字滤波器对信号进行滤波的方法，掌握数字滤波器的计算机仿真方法，并能够对设计结果加以分析。 二．设计方案论证 1.IIR数字滤波器设计方法 IIR数字滤波器是一种离散时间系统，其系统函数为 假设M≤N，当M＞N时,系统函数可以看作一个IIR的子系统和一个(M-N)的FIR子系统的级联。IIR数字滤波器的设计实际上是求解滤波器的系数和，它 是数学上的一种逼近问题，即在规定意义上（通常采用最小均方误差准则）去逼近系统的特性。如果在S平面上去逼近，就得到模拟滤波器；如果在z平面上去逼近，就得到数字滤波器。 2.用双线性变换法设计IIR数字滤波器 脉冲响应不变法的主要缺点是产生频率响应的混叠失真。这是因为从S平面到Ｚ平面是多值的映射关系所造成的。为了克服这一缺点，可以采用非线性频率压缩方法，将整个频率轴上的频率范围压缩到-π/T～π/T之间，再用z=e sT转换 平面的-π/T～π到Z平面上。也就是说，第一步先将整个S平面压缩映射到S 1 /T一条横带里；第二步再通过标准变换关系z=e s1T将此横带变换到整个Z平面上去。这样就使S平面与Z平面建立了一一对应的单值关系，消除了多值变换性，也就消除了频谱混叠现象，映射关系如图1所示。 图1双线性变换的映射关系 为了将S平面的整个虚轴jΩ压缩到S1平面jΩ1轴上的-π/T到π/T段上，可以通过以下的正切变换实现

数字信号处理课程设计

数字信号处理实验报告 设计题目：数字信号处理设计与仿真分析 学院：电子工程学院 专业： 班级： 学号： 姓名： 电子邮件： 日期： 成绩： 指导教师：

题目：数字信号处理设计与仿真分析 1. 引言 实验要求 (1) 建立两个模拟信号的数学模型s a1(t)和s a2(t)，其中s a1(t)是有用信号，s a2(t) 是干扰信号。两个信号的中心频率、信号带宽等参数由学生自己选定，要求两个信号的频谱不重叠，s a2(t)的幅度比s a1(t)的幅度高20dB ，两个信号时域叠加得到合成信号x a (t)，即 x a (t)= s a1(t)+ s a2(t) 设计计算机程序仿真产生s a1(t)、s a2(t)、x a (t)信号，分别画出三个模拟信号的时域波形和频谱图； (2) 根据x a (t)的中心频率和带宽，按照奈奎斯特采样定理选择采样频率f s ，分 别对信号s a1(t)、s a2(t)、x a (t)进行时域采样，得到离散信号s 1(n)、s 2(n)、x(n)。利用FFT 算法分析离散信号的频谱，分别画出三个离散信号的时域波形和频谱图； (3) 设计数字滤波器H(z)，要求该滤波器对干扰信号s 2(n)的衰减大于40dB 。提 出滤波器的设计指标，并设计滤波器，给出滤波器的设计结果，绘制滤波器的幅频特性和相频特性曲线，验证滤波器的设计结果是否达到设计指标要求； (4) 选择实现数字滤波器H(z)的结构，画出结构信号流图； (5) 将合成信号x(n)输入数字滤波器H(z)，按照所选择的滤波器结构，设计计 算机程序计算滤波器的输出响应y(n)，画出y(n)的时域波形和频谱图； (6) 分析、总结设计结果，提交课程设计报告。 实验目的 (1) 深入理解信号的采样过程、模拟信号与离散信号的特点、时域采样定理。 (2) 熟悉数字滤波的基本概念、数字滤波器的主要技术指标及其物理意义。 (3) 了解模拟和数字滤波器的频率变换、IIR 数字滤波器的直接(优化)设计方 法。

数字信号处理》试题库答案

1、一线性时不变系统，输入为x (n)时，输出为y (n);则输入为2x (n)时，输出为2y(n) ;输入为x (n-3)时，输出为y(n-3) ________________________________ 。 2、从奈奎斯特采样定理得出，要使实信号采样后能够不失真还原，采样频率fs与信号最咼频率f max关系为：fS> = 2f max 。 3、已知一个长度为N的序列x(n)，它的离散时间傅立叶变换为X(e jw)，它的N点 离散傅立叶变换X ( K是关于X (e jw)的_N ________ 点等间隔采样。 4、有限长序列x(n)的8点DFT为X ( K),则X (K) = _________ 。 5、用脉冲响应不变法进行IIR数字滤波器的设计，它的主要缺点是频谱的交叠 所产生的混叠_________ 现象。 6、若数字滤波器的单位脉冲响应h(n)是奇对称的，长度为N,贝陀的对称中心是(N-1)/2_______ 。 7、用窗函数法设计FIR数字滤波器时，加矩形窗比加三角窗时，所设计出的滤波 器的过渡带比较窄，阻带衰减比较小。 8、无限长单位冲激响应(IIR )滤波器的结构上有反馈环路，因此是递归型结构。 9、若正弦序列x(n)=sin(30n n /120)是周期的，则周期是N二8 。 10、用窗函数法设计FIR数字滤波器时，过渡带的宽度不但与窗的类型有关，还与窗的采样点数有关 11、DFT与DFS有密切关系，因为有限长序列可以看成周期序列的主值区间截断，而周期序列可以看成有限长序列的周期延拓。 12、对长度为N的序列x(n)圆周移位m位得到的序列用Xn(n)表示，其数学表达式为x m(n)= x((n-m)) N R(n)。 13、对按时间抽取的基2-FFT流图进行转置，并将输入变输出，输出变输入即可得到按频率抽取的基 2-FFT流图。 14、线性移不变系统的性质有交换率、结合率和分配律。

数字滤波器的MATLAB设计与DSP上的实现

数字滤波器的MAT LAB设计与 DSP上的实现 数字滤波器的MATLAB 设计与DSP上的实现 公文易文秘资源网佚名2007-11-15 11:56:42我要投稿添加到百度搜藏 摘要：以窗函数法设计线性相位FIR数字滤波器为例，介绍用MATLAB工具软件设计数字滤波器的方法和在定点DSP上的实现。实现时，先在CCS5000仿真开发，然后将程序加载到TMS320VC5409评估板上实时运行，结果实现了目标要求。文中还讨论了定标、误差、循环寻址等在DSP上实现的关键问题。关键词 摘要：以窗函数法设计线性相位 FIR数字滤波器为例，介绍用 MATLAB工具软件设计数字滤波器的方法和在定点DSP上的实现。实现时，先在 CCS5000仿真开发，然后将程序加载到 TMS320VC5 409评估板上实时运行，结果实现了目标要求。文中还讨论了定标、误差、循环寻址等在DSP上实 现的关键问题。 关键词：数字滤波器MATLAB DSP 引言 随着信息时代和数字世界的到来，数字信号处理已成为今一门极其重要的学科和技术领域。数字信号处理在通信、语音、图像、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗和家用电器等众多领域得到了广泛的应

用。在数字信号处理应用中，数字滤波器十分重要并已获得广泛应用。 1数字滤波器的设计 1.1数字滤波器设计的基本步骤 数字滤波器根据其冲激响应函数的时域特性，可分为两种，即无限长冲激响应（IIR ）滤波器和有限长冲激响应（FIR ）滤波器。IIR滤波器的特征是，具有无限持续时间冲激响应。种滤波器一般需要用递归模型来实现，因而有时也称之为递归滤波器。FIR滤波器的冲激响应只能延续一定时间， 在工程实际中可以采用递归的方式实现，也可以采用非递归的方式实现。数字滤波器的设计方法有多种，如双线性变换法、窗函数设计法、插值逼近法和Chebyshev逼近法等等。随着 MATLAB软件尤 其是MATLAB的信号处理工作箱的不断完善，不仅数字滤波器的计算机辅助设计有了可能，而且还可以使设计达到最优化。 数字滤波器设计的基本步骤如下： (1确定指标 在设计一个滤波器之前，必须首先根据工程实际的需要确定滤波器的技术指标。在很多实际应用中，数字滤波器常常被用来实现选频操作。因此，指标的形式一般在频域中给岀幅度和相位响应。幅度指标主要以两种方式给岀。第一种是绝对指标。它提供对幅度响应函数的要求，一般应用于FI R滤波器的设计。第二种指标是相对指标。它以分贝值的形式给岀要求。在工程实际中，这种指标最受欢迎。对于相位响应指标形式，通常希望系统在通频带中人有线性相位。运用线性相位响应指标进行滤波器设计具有如下优点：①只包含实数算法，不涉及复数运算；②不存在延迟失真，只有固定数量的延迟；③长度为N的滤波器(阶数为N-1)，计算量为N/2数量级。因此，本文中滤波器的设计就以线性相位FIR滤波器的设计为例。 (2)逼近

数字信号处理课设共18页文档

数字信号处理课程设计 姓名：刘倩 学号：201014407 专业：信息与计算科学 实验一：常见离散信号产生和实现 一、实验目的： 1、加深对常用离散信号的理解； 2、掌握matlab 中一些基本函数的建立方法。 二、实验原理： 1.单位抽样序列 在MATLAB 中可以利用zeros()函数实现。 如果)(n δ在时间轴上延迟了k 个单位，得到)(k n -δ即： 2．单位阶越序列 在MATLAB 中可以利用ones()函数实现。 3．正弦序列 在MATLAB 中 4．复指数序列 在MATLAB 中 5．指数序列 在MATLAB 中

实验内容：由周期为10的正弦函数生成周期为20的余弦函数。 实验代码： n=0:30; y=sin(0.2*pi*n+pi/2); y1=sin(0.1*pi*n+pi/2); subplot(121) stem(n,y); xlabel ('时间序列n');ylabel('振幅');title('正弦函数序列y=sin(0.2*pi*n+pi/2)'); subplot(122) stem(n,y1); xlabel ('时间序列n');ylabel('振幅'); title('正弦函数序列y=sin(0.2*pi*n+pi/2)'); 实验结果： 实验二：离散系统的时域分析 实验目的：加深对离散系统的差分方程、冲激响应和卷积分析方法的理解。实验原理：离散系统 其输入、输出关系可用以下差分方程描述： 输入信号分解为冲激信号， 记系统单位冲激响应 则系统响应为如下的卷积计算式：

当N k d k ,...2,1,0==时，h[n]是有限长度的（n ：[0，M]），称系统为FIR 系统；反之，称系统为IIR 系统。 在MATLAB 中，可以用函数y=filter(p,d,x)实现差分方程的仿真，也可以用函数 y=conv(x,h)计算卷积，用y=impz(p,d,N)求系统的冲激响应。 实验内容：用MATLAB 计算全解 当n>=0时，求用系数差分方程y[n]+y[n-1]-6y[n-2]=x[n]描述的一个离散时间系统对阶跃输入x[n]=8μ[n]的全解。 实验代码： n=0:7; >> [y,sf]=filter(1,[1 1 -6],8*ones(1,8),[-7 6]); >> y1(n+1)=-1.8*(-3).^n+4.8*(2).^n-2; >> subplot(121) >> stem(n,y); >> title('由fliter 函数计算结果'); >> subplot(122) >> stem(n,y1); >> title('准确结果'); 实验结果： 结果分析：有图可得由fliter 函数得出的结果与计算出的准确结果完全一致。 实验三FFT 算法的应用

数字信号处理系统的设计

《DSP技术与应用---基于TMS320C54X》 实验指导书 湘潭大学信息工程学院 姚志强 2010.09.23

TMS320VC5402 DSK使用注意事项 1) 先用并口电缆和串口线(用到的话)将TMS320VC5402DSK与PC机相连， 而后再将电源接上，打开Code Composer Studio（简称CCS）后有可能报TMS320VC5402DSK和PC机未能连上的错误，可在PC机的CMOS_BIOS重新设置并行口的特性。 2) 将TMS320VC5402DSK上的DIP Switches的5、6置ON，其它置OFF。 3) 要在关闭CCS后及在断电的情况下插拔USB电缆线和串口线。 4) 强烈建议不要带电插拨串口，插拨时至少有一端是断电的，否则串口容 易损坏。 5) TMS320VC5402DSK电路板上大多是CMOS集成电路，为防止静电击毁， 在拿出实验电缆后请立即将玻璃盖复原，任何时候都请不要用手及其它带电物体直接和电路板接触。 实验报告的撰写 1) 每个实验都单独写实验报告。 2) 实验要求和目的； 3) 实验主要内容； 4) 看懂程序代码，并画出程序流程图； 5) 作出硬件描述（如果与DSK板硬件有关）； 6）实验结果和心得。 实验注意事项 1) 实验项目所建工程文件统一放在F:\TI\CCS\myprojects下，其余盘在重启后会复原。 2) 实验过程中，不要涉及到中文路径(CCS不支持)，包括CCS程序安装路径、文件添加路径、实验源文件名称等。 3) 实验七CODEC语音回放实验用到DSK板，需要自带耳麦，请准备好。

实验一 CCS的安装与CCS操作界面的熟悉 一、实验目的 学会安装与设置Code Composer Studio。 熟悉CCS软件的操作界面。 二、实验设备 CCS安装光盘（本次安装程序在D:\DSP\ccs2.0ForC5000）、装有Windows 98以上操作系统的PC机 三、实验内容及步骤 https://www.doczj.com/doc/e55694651.html,S的安装 安装前需要卸载系统原来的C5000，进入控制面板进行卸载完毕后，再开始下面的步骤。 （1）找到CCS的安装软件，点击安装程序setup.exe，双击启动安装。安装完成后在 桌面上会有“CCS 2 C5000”和“SETUP CCS 2 C5000”两个快捷方式图标，分别对应CCS应用程序和CCS配置程序。 （2）双击运行“SETUP CCS 2 C5000”配置程序，配置驱动程序。本次实验没有用到实验箱，只需配置软件驱动程序。在弹出的“Import Configurantions”对话框中，先点击“Clear”键，清除以前的配置，然后选择“C5402 Simulator”,点击“Import”,最后点击“Save and Quit”按钮，完成配置。 https://www.doczj.com/doc/e55694651.html,S操作界面的熟悉 （1）在桌面上双击“CCS 2 C5000”，弹出一个TI仿真器并行调试管理器窗口。 （2）在管理器窗口的“open”菜单下选择“C54xx(C5402) Simulator”命令，将弹出一个CCS运行主窗口(如果直接弹出CCS运行主窗口,此步可略)。 (3) 点击Help_>Contents打开TMS320C54x Code Composer Stdio Help，在左边Contents列表中点击最后一个TMS320C5402 DSK,浏览了解其下所有子列表的内容，熟悉DSK板的基本硬件、配置及功能。 （4）对照教材介绍CCS的地方，逐一熟悉CCS中的12项菜单的功能，包括File、Edit、View、Project、Debug、Profiler、Option、GEL、Tools等菜单(结合实验二建立项目熟悉更好)。 （5）对照教材，逐一熟悉CCS的五种工具栏：Standard Toolbar、GEL Toolbar、Project Toolbar、Debug Toolbar、Edit Toolbar(结合实验二建立项目熟悉更好)。

数字信号处理复习题及参考答案

数字信号处理期末复习题 一、单项选择题（在每个小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将正确答案的号码写在题干后面的括号内，每小题1分，共20分） 1.要从抽样信号不失真恢复原连续信号，应满足下列条件的哪几条( ① )。 (Ⅰ)原信号为带限 (Ⅱ)抽样频率大于两倍信号谱的最高频率 (Ⅲ)抽样信号通过理想低通滤波器 ①.Ⅰ、Ⅱ②.Ⅱ、Ⅲ ③.Ⅰ、Ⅲ④.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 2.在对连续信号均匀采样时，若采样角频率为Ωs，信号最高截止频率为Ωc，则折叠频率为( ④ )。 ①Ωs ②.Ωc ③.Ωc/2 ④.Ωs/2 3.若一线性移不变系统当输入为x(n)=δ(n)时输出为y(n)=R3(n)，则当输入为u(n)-u(n-2)时输出为( ② )。 ①.R3(n) ②.R2(n) ③.R3(n)+R3(n-1) ④.R2(n)-R2(n-1) 4.已知序列Z变换的收敛域为｜z｜>1，则该序列为( ② )。 ①.有限长序列②.右边序列 ③.左边序列④.双边序列 5.离散系统的差分方程为y(n)=x(n)+ay(n-1)，则系统的频率响应( ③ )。 ①当｜a｜<1时，系统呈低通特性 ②.当｜a｜>1时，系统呈低通特性 ③.当0

6.序列x(n)=R5(n)，其8点DFT记为X(k)，k=0,1,…,7，则X(0)为( ④ )。 ①.2 ②.3 ③.4 ④.5 7.下列关于FFT的说法中错误的是( ① )。 ①.FFT是一种新的变换 ②.FFT是DFT的快速算法 ③.FFT基本上可以分成时间抽取法和频率抽取法两类 ④.基2 FFT要求序列的点数为2L(其中L为整数) 8.下列结构中不属于FIR滤波器基本结构的是( ③ )。 ①.横截型②.级联型 ③.并联型④.频率抽样型 9.已知某FIR滤波器单位抽样响应h(n)的长度为(M+1)，则在下列不同特性的单位抽样响应中可以用来设计线性相位滤波器的是( ① )。 ①.h［n］=-h［M-n］ ②.h［n］=h［M+n］ ③.h［n］=-h［M-n+1］ ④.h［n］=h［M-n+1］ 10.下列关于用冲激响应不变法设计IIR滤波器的说法中错误的是( ④ )。 ①.数字频率与模拟频率之间呈线性关系 ②.能将线性相位的模拟滤波器映射为一个线性相位的数字滤波器 ③.容易出现频率混叠效应 ④.可以用于设计高通和带阻滤波器 11.利用矩形窗函数法设计FIR滤波器时，在理想特性的不连续点附近形成的过滤带的宽度近似等于( ① )。 ①.窗函数幅度函数的主瓣宽度 ②.窗函数幅度函数的主瓣宽度的一半

数字滤波器的DSP实现

摘要 当前我们正处于数字化时代，数字信号处理技术受到了人们的广泛关注，其理论及算法随着计算机技术和微电子技术的发展得到了飞速的发展，被广泛应用于语音图象处理、数字通信、谱分析、模式识别、自动控制等领域。数字滤波器是数字信号处理中最重要的组成部分之一，几乎出现在所有的数字信号处理系统中。数字滤波器是指完成信号滤波处理的功能，用有限精度算法实现的离散时间线性非时变系统，其输入是一组(由模拟信号取样和量化的)数字量，其输出是经过变换的另一组数字量。相对于模拟滤波器，数字滤波器没有漂移，能够处理低频信号，频率响应特性可做成非常接近于理想的特性，且精度可以达到很高，容易集成等，这些优势决定了数字滤波器的应用越来越广泛。同时DSP(数字信号处理器)的出现和FPGA的迅速发展也促进了数字滤波器的发展，并为数字滤波器的硬件实现提供了更多的选择。 本论文的主要研究了数字滤波器的基本理论及其算法。基于TI公司的数字信号处理器TMS320VC5509设计了一款稳定度高，低功耗的数字滤波器系统，并完成了软硬调试工作。主要工作如下： (1)研究了数字滤波器的基本理论，以及数字滤波器的实现方法。通过学习识字滤波器 的结构、数字滤波器的设计理论，掌握了各种数字滤波器的原理和特性。为实现数字滤波器奠定了理论基础。 (2)研究分析了如何利用MATLAB仿真软件来设计出符合各种要求的数字滤波器。并采用 了相关的函数设计了几款常用的数字滤波器，并得到了滤波器的相关系数，为利用DSP实现数字滤波做好了一些前期的工作。 (3)根据TI公司5000系列数字信号处理器的基本结构和特征，充分利用其片上资源t结 合MATLAB软件的仿真，用软件实现高性能稳定的数字滤波器。 关键字：数字滤波器，DSP，IIR(无限长单位脉冲响应)，FIR(有限长单位脉冲响应)

数字信号处理课程规划报告

数字信号处理课程设计报告《应用Matlab对信号进行频谱分析及滤波》 专业： 班级： 姓名： 指导老师： 二0 0五年一月一日

目录 设计过程步骤（） 2.1 语音信号的采集（） 2.2 语音信号的频谱分析（） 2.3 设计数字滤波器和画出其频谱响应（） 2.4 用滤波器对信号进行滤波（） 2.5滤波器分析后的语音信号的波形及频谱（） ●心得和经验（）

设计过程步骤 2.1 语音信号的采集 我们利用Windows下的录音机，录制了一段开枪发出的声音，时间在1 s内。接着在C盘保存为WAV格式，然后在Matlab软件平台下．利用函数wavread对语音信号进行采样，并记录下了采样频率和采样点数，在这里我们还通过函数sound引入听到采样后自己所录的一段声音。通过wavread函数和sound的使用，我们完成了本次课程设计的第一步。其程序如下： [x,fs,bite]=wavread('c:\alsndmgr.wav',[1000 20000]); sound(x,fs,bite); 2.2 语音信号的频谱分析 首先我们画出语音信号的时域波形；然后对语音信号进行频谱分析，在Matlab中，我们利用函数fft对信号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性性。到此，我们完成了课程实际的第二部。 其程序如下： n=1024; subplot(2,1,1); y=plot(x(50:n/4)); grid on ; title('时域信号') X=fft(x,256); subplot(2,1,2); plot(abs(fft(X))); grid on ; title('频域信号'); 运行程序得到的图形：

数字信号处理考试试题(A卷)(正式答案)

一、 填空题（30分，每空1分） 1、对模拟信号（一维信号，是时间的函数）进行采样后，就是 离散时间 信号，再进行幅度量化后就是 数字 信号。 2、已知线性时不变系统的单位脉冲响应为 )(n h ，则系统具有因果性要求)0(0)(<=n n h ，系统稳定要求 ∞ <∑∞ -∞ =n n h )(。 3、若有限长序列x(n)的长度为N ，h(n)的长度为M ，则其卷积和的长度L 为 N+M-1。 4、傅里叶变换的几种形式：连续时间、连续频率—傅里叶变换；连续时间离散频率—傅里叶级数；离散时间、连续频率—序列的 傅里叶变换；散时间、离散频率—离散傅里叶变换 5、 序列 )(n x 的N 点DFT 是)(n x 的Z 变换在 单位圆上 的N 点等间隔采样。 6、若序列的Fourier 变换存在且连续，且是其z 变换在单位圆上的值，则序列x(n)一定绝对可和。 7、 用来计算N ＝16点DFT ，直接计算需要__256___次复乘法，采用基2FFT 算法，需要__32__ 次复乘法 。 8、线性相位FIR 数字滤波器的单位脉冲响应 ()h n 应满足条件()()1--±=n N h n h 。 9. IIR 数字滤波器的基本结构中， 直接 型运算累积误差较大； 级联型 运算累积误差较小； 并联型 运算误差最小且运算速度最高。 10. 数字滤波器按功能分包括 低通 、 高通 、 带通 、 带阻 滤波器。 11. 若滤波器通带内 群延迟响应 = 常数，则为线性相位滤波器。 12. ()?? ? ??=n A n x 7 3cos π 错误!未找到引用源。的周期为 14 13. 求z 反变换通常有 围线积分法（留数法）、部分分式法、长除法等。 14. 用模拟滤波器设计IIR 数字滤波器的方法包括：冲激响应不变法、阶跃响应不变法、双线性变换法。 15. 任一因果稳定系统都可以表示成全通系统和 最小相位系统 的级联。 二、选择题（20分，每空2分） 1. 对于x(n)= n ? ? ? ??21u(n)的Z 变换，( B )。 A. 零点为z= 21，极点为z=0 B. 零点为z=0，极点为z=2 1

IIR数字滤波器的DSP实现

湖南科技大学 信息与电气工程学院 《课程设计报告》 题目：IIR数字滤波器的DSP实现 专业：电子信息工程 班级：电子二班 姓名：高二奎 学号： 1104030205 指导教师：尹艳群 2015年 1月 8 日

信息与电气工程学院 课程设计任务书 2014—2015学年第一学期 专业：电子信息工程班级：电子二班学号： 1104030205姓名：高二奎 课程设计名称： DSP原理及应用 设计题目： IIR数字滤波器的DSP实现 完成期限：自 2015 年 1 月 1 日至 2015 年 1 月 8 日共 1 周 设计依据、要求及主要内容（可另加附页）： 1、设计目的：通过课程设计，使学生综合运用DSP技术课程和其他有关先修课程的理论和生产实际知识去分析和解决具体问题的能力得到提高，并使其所学知识得到进一步巩固、深化和发展。通过课程设计初步培养学生对工程设计的独立工作能力，学习设计的一般方法。通过课程设计树立正确的设计思想，提高学生分析问题、解决问题的能力。通过课程设计训练学生的设计基本技能，如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准与规范等。 2、要求： 1．熟悉DSP处理器及其结构性能，掌握DSP芯片配套开发工具的使用方法。2．按要求设计出硬件电路。 3．画出硬件连接原理图，并对硬件工作原理进行说明。 4．给出软件流程图及编写程序，每一条指令的后面附上相应的注释。 5．进行软、硬件调试，检查是否达到相关的功能。 6．写出调试方法。 7．设计报告结尾附上心得体会。 3、主要内容：熟悉5410DSP的MCBSP的使用，了解AD50的结构，掌握AD50各寄存器的意义及其设置，掌握AD50与DSP的接口，AD50的通讯格式及AD50的DA实验。 指导教师（签字）： 批准日期：年月日

数字信号处理课程设计

数字信号处理 课 程 设 计 院系：电子信息与电气工程学院 专业：电子信息工程专业 班级：电信班 姓名： 学号： 组员：

摘要 滤波器设计在数字信号处理中占有极其重要的地位，FIR数字滤波器和IIR 滤波器是滤波器设计的重要组成部分。利用MATLAB信号处理工具箱可以快速有效地设计各种数字滤波器。课题基于MATLAB有噪音语音信号处理的设计与实现，综合运用数字信号处理的理论知识对加噪声语音信号进行时域、频域分析和滤波。通过理论推导得出相应结论，再利用 MATLAB 作为编程工具进行计算机实现。在设计实现的过程中，使用窗函数法来设计FIR数字滤波器，用巴特沃斯、切比雪夫和双线性变法设计IIR数字滤波器，并利用MATLAB 作为辅助工具完成设计中的计算与图形的绘制。通过对对所设计滤波器的仿真和频率特性分析，可知利用MATLAB信号处理工具箱可以有效快捷地设计FIR和IIR数字滤波器，过程简单方便，结果的各项性能指标均达到指定要求。 关键词数字滤波器 MATLAB 窗函数法巴特沃斯

目录 摘要 (1) 1 引言 (1) 1.1课程设计目的 (1) 1.2 课程设计内容及要求 (1) 1.3课程设计设备及平台 (1) 1.3.1 数字滤波器的简介及发展 (1) 1.3.2 MATLAB软件简介 (2) 2 课程设计原理及流程 (4) 3.课程设计原理过程 (4) 3.1 语音信号的采集 (4) 3.2 语音信号的时频分析 (5) 3.3合成后语音加噪声处理 (7) 3.3.1 噪声信号的时频分析 (7) 3.3.2 混合信号的时频分析 (8) 3.4滤波器设计及消噪处理 (10) 3.4.1 设计IIR和FIR数字滤波器 (10) 3.4.2 合成后语音信号的消噪处理 (13) 3.4.3 比较滤波前后语音信号的波形及频谱 (13) 3.4.4回放语音信号 (15) 3.5结果分析 (15) 4 结束语 (15) 5 参考文献 (16)

设计数字信号处理课程设计

语音信号滤波去噪报告书 课程：数字信号处理 指导老师: 完成组员： 完成日期：2013.01.05

摘要本课程设计主要是下载一段语音信号，绘制其波形并观察其频谱。然后在该语言信号中加一个噪音，利用布莱克曼和矩形窗窗设计一个FIR滤波器，对该语音信号进行虑噪处理，然后比较滤波前后的波形与频谱。在本课程设计中，是用MATLAB的集成环境完成一系列的设计。首先对加噪的语音信号进行虑波去噪处理，再比较滤波前后的频率响应曲线，若一样则满足所设计指标，否则不满足。也可以调用函数sound听滤波前后其语音信号是否带有噪声。若无噪声也说明该滤波器的设置也是成功的。 关键词语音信号；MATLAB；FIR滤波器；滤波去噪； 1 引言 人们在语音通信的过程中将不可避免的会受到来自周围环境的干扰，例如传输媒介引入的噪声，通信设备内部的电噪声，乃至其他讲话者的话音等。正因为有这些干扰噪声的存在，接受者接受到的语音已不是原始的纯净语音信号，而是受噪声干扰污染的带噪声语音信号。而本课程设计就是利用MATLAB集成环境用布莱克曼窗的方法设计一个FIR滤波器，对语音信号进行滤波去噪处理，并将虑噪前后的频谱图进行对比。 1.1 课程设计目的

数字信号处理课程设计是数字信号处理课程的重要实践性环节，是学生在校期间一次较全面的工程师能力训练，在实现学生总体培养目标中占有重要地位。综合运用本课程的理论知识进行频谱分析以及滤波器设计，通过理论推导得出相应结论，并利用MATLAB 作为编程工具进行计算机实现，从而复习巩固了课堂所学的理论知识，提高了对所学知识的综合应用能力，并从实践上初步实现了对数字信号的处理。本课程设计能使学生对通信工程领域各种技术的DSP实现的设计有较熟练的掌握。且通过自身的实践，对DSP的设计程序、内容和方法有更深入的掌握，提高实际运用的能力。并可综合运用这些知识解决一定的实际问题，使学生在所学知识的综合运用能力上以及分析问题、解决问题能力上得到一定的提高。 1.2课程设计的要求 （1）、录制一段个人自己的语音信号，并对录制的信号进行采样，画出采样后语音信号的时域波形和频谱图。 （2）、给定滤波器的性能指标，采用窗函数法和双线性变换设计滤波器，并画出滤波器的频率响应。 （3）、用自己设计的滤波器对采集的信号进行滤波，画出滤波后信号的时域波形和频谱，并对滤波前后的信号进行对比，分析信号的变化并回放语音信号； （4）、通过利用各种不同的开发工具实现语音信号的滤波去噪，掌握数字信号的分析方法和处理方法。而且通过课程设计能够培养学生严谨的科学态度，认真的工作作风和团队协作精神。 （5）、在老师的指导下，要求独立完成课程设计的全部内容，并按要求编写课程设计学年论文，能正确阐述和分析设计和实验结果。