基于窗函数法FIR数字高通滤波器设计.doc

郑州轻工业学院 课程设计说明书 题目： 基于窗函数法的FIR数字高通滤波器设计 姓 名： XXX 院 （系）： 电子信息工程学院 专业班级： 电信息工程XXX班 学 号： XXXXXX 指导教师： XXX 成 绩： 时间：20X年X月 日至 20 年 月 日 目 录 一、基本要求： 1 二、课程设计的目的 1 三、主要设计内容 1 四、设计原理 1 五、设计步骤 2 六、用窗函数设FIR 滤波器的基本方法 3 七、程序设计及其波形： 3 八、实验心得 7 参考文献 9 附 录 10 一、基本要求： 1、基于含噪语音信号的频谱确定滤波器的参数； 2、分别采用矩形窗、汉明窗和布莱克曼窗设计FIR数字高通滤波器； 3、掌握利用wavread函数读取、播放 .wav格式语音信号的方法； 4、对语音信号进行滤波，绘制滤波前后信号的时域波形及频谱； 5、回放语音信号，分析滤波前后的语音变化。 二、课程设计的目的 1、通过课程设计把自己在大学中所学的知识应用到实践当中。 2、深入了解利用Matlab设计FIR数字滤波器的基本方法。 3、在课程设计的过程中掌握程序编译及软件设计的基本方法。 4、提高自己对于新知识的学习能力及进行实际操作的能力。 5、锻炼自己通过网络及各种资料解决实际问题的能力。 三、主要设计内容 用MATLAB软件读取一段含有噪声的 .wav格式的语音信号，然后基于FFT对该信号进行频谱分析；基于含噪语音信号的频谱确定滤波器的参数，利用窗函数法设计一个FIR数字高通滤波器，并利用所设计的滤波器对信号进行滤波处理。比较滤波前后语音信号的时域波形及频谱，分析滤波前后的语音变化。 四、设计原理 FIR 滤波器具有严格的相位特性，对于信号处理和数据传输是很重要的。目前 FIR滤波器的设计方法主要有三种：窗函数法、频率取样法和切比雪夫等波纹逼近的最优化设计方法。常用的是窗函数法和切比雪夫等波纹逼近的最优化设计方法。本实验中的窗函数法比较简单，可应用现成的窗函数公式，在技术指标要求高的时候是比较灵活方便的。 典型窗函数的介绍 矩形窗： wR(n)=RN(n) 幅度函数：wRg(w)=(sin(wN/2))/(sin(w/2)) (2). 汉明窗： WHn(n)=0.5*[1-cos((2πn)/（N-1）)] RN(n) 频谱函数: W Hm(ejw)=0.54Ww(ejw) - 0.23WR(ej(w-2π/(N-1))) -0.23WR(ej(w+-2π/(N-1))) 幅度函数：WHmg(w)=0.54WRg(w)+0.23WRg(w-2π/N) +0.23WRg(w+2π/N) (3).布莱克曼窗: 其频谱函数为： 其幅度函数为: 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 五、设计步骤 1.设计滤波器； 2.所设计的滤波器对语音信号进行处理； 3.比较滤波前后信号的波形及频谱； 六、用窗函数设FIR 滤波器的基本方法 基本思路：从时域出发设计 h(n)逼近理想 hd(n)。设理想滤波器的单位响应在时域表达为hd(n),则Hd(n) 一般是无限长的，且是非因果的，不能直接作为FIR 滤波器的单位脉冲响应。要想得到一个因果的有限长的滤波器单位抽样响应 h(n)，最直接的方法是先将hd(n)往右平移，再迕行截断，即截取为有限长因果序列：h(n)=hd(n)w(n)，并用合适的窗函数迕行加权作为 FIR 滤波器的单位脉冲响应。按照线性相位滤波器的要求，线性相位FIR数字低通滤波器的单位抽样响应h(n)必须是偶对称的。对称中心必须等于滤波器的延时常数，即用矩形窗设计的FIR 低通滤波器，所设计滤波器的幅度函数在通带和阻带都呈现出振荡现象，且最大波纹大约为幅度的9%，返个现象称为吉布斯（Gibbs）效应。为了消除吉布斯效应，一般采用其他类型的窗函数。MATLAB 设计 FIR 滤波器有多种方法和对应的函数。窗函数设计法不仅在数字滤波器的设计中占有重要的地位，同时可以用于功率谱的估计，从根本上讲，使用窗函数的目的就是消除由无限序列的截短而引起的Gibbs现象所带来的影响。 七、程序设计及其波形： 1.分别对语音信号进行时域分析 [x1,fs1,bits1]=wavread(E:\MATLAB课程设计\work\SHE.wav); soundsc(x1,fs1); [x2,fs2,bits2]=wavread(E:\MATLAB课程设计\work\Highpass.wav