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含噪吞咽信号的滤波器设计 姓名：毕银 学号：1301069 背景 受硬件电路的影响，采集到的吞咽信号往往会含有一些噪声，为了能够较准确的获得吞咽信号的特征，在对吞咽信号做特征提取前对其进行滤波处理是很有必要的。 1.硬件设备采集的一次吞咽信号 2.进行滤波的吞咽信号 目标：对图1.含噪吞咽信号进行滤波达到图2.的效果 一、基于冲击响应不变法吞咽信号滤波器设计 1、对图1.吞咽信号做FFT变换分析其频谱 吞咽信号能量主要集中在低频范围内，故设计一低通滤波器进行滤波，滤波器性能指标：通带纹波为Rp=1dB，通带上限角频率ωp = 0.2п，阻带下限角频率ωs=0.3п，带阻最小衰减αs=15dB。 2.设计模拟低通巴特沃兹滤波器 （1）利用ω=ΩT，将数字滤波器指标转换为模拟滤波器指标 （2）根据指标设计模拟滤波器，按部分分式展开得到 3.冲击响应不变法实现模拟到数字滤波器的转换 即将模拟极点 转化为数字极点 得到得到数字滤波器传递函数： 冲击响应不变法设计数字滤波器matlab实现函数： [b,a]=impinvar(c,d,T) 图3. 滤波器的幅频相频特性图 B=[ -1.0e-14 0.0007 0.0105 0.0167 0.0042 0.0001 0] A=[1.0000 -3.3443 5.0183 -4.2190 2.0725 -0.5600 0.0647] 4. 用设计的滤波器对含噪信号进行滤波 x=filter(b,a,cn) 二、基于双线性变换吞咽信号滤波器设计 1.设计模拟低通巴特沃兹滤波器 2. 通过双线性变换得到数字滤波器 将s平面通过以下标准变换关系映射到z平面 双线性变换matlab实现函数 ： [Bz,Az]=bilinear(B,A,Fs) 设计一低通数字滤波器，fp=200Hz，fs=300Hz，通带最大衰减3dB，阻带最小衰减20dB，抽样频率为Fs = 1000Hz。 B=[0.0068 0.0274 0.0411 0.0274 0.0068 ] A=[1.0000 -2.1940 2.0465 -0.8977 0.1547] 图4. 滤波器的幅频相频特性图 图5. 冲击响应不变法和双线性变换设计的数字滤波器对吞咽信号滤波效果 wp=0.2*pi; ws=0.3*pi; Rp=1; As=15; T=1; Rip=10^(-Rp/20); Atn=10^(-As/20); OmgP=wp*T; OmgS=ws*T; [N,OmgC]=buttord(OmgP,OmgS,Rp,As,s); [cs,ds]=butter(N,OmgC,‘s’); [b,a]=impinvar(cs,ds,T） [db,mag,pha,grd,w]=freqz_m(b,a); fp=100;fs=300;Fs=1000; rp=3;rs=20; wp=2*pi*fp/Fs; ws=2*pi*fs/Fs; Fs=Fs/Fs ； wap=tan(wp/2); was=tan(ws/2); [n,wn]=buttord(wap,was,rp,rs,s) [z,p,k]=buttap(n); [bp,ap]=zp2tf(z,p,k) [bs,as]=lp2lp(bp,ap,wap) [bz,az]=bilinear(bs,as,Fs/2)