使用頻率采樣法設計的頻率采樣型FIR濾波器課程設計

1、長沙理工大學數(shù)字信號處理課程設計報告學 院計算機與通信工程專 業(yè)通信工程班 級 學 號學生姓名 指導教師課程成績 完成日期課程設計成績評定學 院計算機與通信工程專 業(yè)通信工程班 級 學 號學生姓名 指導教師完成日期 2015年3月13日指導教師對學生在課程設計中的評價評分項目優(yōu)良中及格不及格課程設計中的創(chuàng)造性成果學生掌握課程內容的程度課程設計完成情況課程設計動手能力文字表達學習態(tài)度規(guī)范要求課程設計論文的質量指導教師對課程設計的評定意見綜合成績 指導教師簽字 2015年3月15日課程設計任務書計算機與通信工程系通信工程專業(yè)課程名稱數(shù)字信號處理課程設計時間20142015學年第二學期12周學生姓名

2、指導老師題目語音信號濾波去噪一使用頻率采樣法設計的頻率采樣型FIR濾波器主要內容：用麥克風采集一段語音信號，繪制波形并觀察其頻譜特點，加入一個帶 外單頻噪聲，使用頻率采樣法設一個滿足指標的FIR濾波器，對該含噪語音信號進行濾波去噪處理，畫出頻率采樣型濾波器結構圖。比較濾波前后的波 形和頻譜并進行分析，根據(jù)結果和學過的理論得出合理的結論。 與不同濾波方 法的同學比較各種濾波方法性能的優(yōu)劣。要求：(1)濾波器指標必須符合工程實際。(2)設計完后應檢查其頻率響應曲線是否滿足指標。(3)處理結果和分析結論應該而且應符合理論。(4)獨立完成課程設計并按要求編寫課程設計報告書。應當提交的文件：(1)課程設

3、計學年論文。(2)課程設計附件(主要是源程序)。3 / 25語音信號濾波去噪 使用頻率采樣法設計的頻率采樣型FIR 濾波器學生姓名： 指導老師：摘 要 此次課程設計是使用頻率采樣法設計一個頻率采樣型濾波器， 對一段加噪的語音信號進行濾波去噪處理，并且對濾波前后的時域波形和頻譜分析濾波性能。此次課程設計仿真平臺為 MATLAB7.0 ，開發(fā)工具是M 語言編程。首先利用 Windows 錄音機錄制一段語音信號， 并人為加入單頻噪聲， 然后對信號進行頻譜分析以確定所加噪聲頻率，再設計濾波器進行濾波去噪處理，最后比較濾波前后的波形和頻譜并進行分析，并用VISIO 繪制濾波器的結構圖。由分析結果可知，濾

4、波后的語音信號與原始語音信號基本一致，即設計的 FIR 濾波器能夠去除信號中所加單頻噪聲，即達到了設計目的。關鍵詞 MATLAB ；濾波去噪；頻率采樣法；頻率采樣型濾波器； VISIO1.1 引言濾波去噪 1是信號處理中一種最基本但十分重要的技術。利用濾波可以從復雜的信號中提取所需的信號，抑制不需要的信號。濾波器就是這樣一種可以在時域和頻域對信號進行濾波處理的系統(tǒng)。通常情況下，有用信號和干擾信號是在不同頻段上的，于是通過對濾波器的頻率特性精心設計就能達到濾波的目的。 本課程設計是采用頻率采樣法設計頻率抽樣型濾波器，從而對語音信號濾波去噪。通過對比濾波前后的波形圖及回放濾波前后的語音信號，來判斷

5、濾波器對噪聲信號確實有濾除作用。1.2 課程設計目的(1)熟悉使用MATLAB ；(2)了解FIR 濾波器原理及結構；(3)利用所學數(shù)字信號處理相關知識用MATLAB 設計一個 FIR 濾波器；(4)提高自己動手的能力。(5)對加噪的語音信號進行濾波去噪處理，比較濾波前后的時域波形和頻譜并進行分析；1.3 課程設計的要求(1)濾波器指標必須符合工程設計。(2)設計完后應檢查其頻率響應曲線是否滿足指標。(3)處理結果和分析結論應該一致，而且應符合理論。(4)獨立完成課程設計并按要求編寫課程設計報告。1.4 設計平臺本課程設計仿真平臺為 MATLAB7.0 。 MATLAB 的名稱源自 Matri

6、x Laboratory， 1984 年由美國 Mathworks 公司推向市場。它是一種科學計算軟件，專門以矩陣的形式處理數(shù)據(jù)。 MATLAB 將高性能的數(shù)值計算和可視化集成在一起，并提供了大量的內置函數(shù)，從而被廣泛地應用于科學計算、控制系統(tǒng)、信息處理等領域的分析、仿真和設計工作。 1993 年 MathWorks 公司從加拿大滑鐵盧大學購得MAPLE 軟件的使用權， 從而以 MAPLE 為 “引擎 ”開發(fā)了符號數(shù)學工具箱( Symbolic Math Toolbox) 2。2 設計原理用 windows 自帶的錄音機錄制一段語音信號， 繪制波形并觀察其頻譜， 給定相應技術指標，用頻率采樣法

7、設計的一個滿足指標的頻率采樣型FIR 濾波器，對該語音信號進行濾波去噪處理，比較濾波前后的波形和頻譜并進行分析。2.1 FIR 濾波器的設計FIR(Finite Impulse Response濾波器3:有限長單位沖激響應濾波器，又稱為非遞歸型濾波器，是數(shù)字信號處理系統(tǒng)中最基本的元件，它可以在保證任意幅頻特性的同時具有嚴格的線性相頻特性，同時其單位抽樣響應是有限長的，因而濾波器是穩(wěn)定的系統(tǒng)。因此， FIR 濾波器在通信、圖像處理、模式識別等領域都有著廣泛的應用。有限長單位沖激響應(FIR)濾波器有以下特點:(1)系統(tǒng)的單位沖激響應h (n)在有限個n值處不為零(2)系統(tǒng)函數(shù)H(z)在|z|&g

8、t;0處收斂，極點全部在z = 0處(因果系統(tǒng))(3)結構上主要是非遞歸結構，沒有輸出到輸入的反饋，但有些結構中(例如頻率 抽樣結構)也包含有反饋的遞歸部分。2.2 頻率采樣型結構把一個有限長序列(長度為 N點)的z變換H (z)在單位圓上作N等分抽樣，就得 到H (k),其主值序列就等于h (n)的離散傅里葉變換H (k)。那里也說到用H (k)表示的H (z)的內插公式為H(z) (1 zN)NN 1 H (k)k 0I WNkz 1(2.1)2 / 25這個公式就為FIR濾波器提供了另外一種結構，這種結構由兩部分級聯(lián)組成H(z)1 N 1九Mk°Hk(2.2)其中級聯(lián)的第一部分

9、為梳狀濾波器，其結構如下圖所示:(2.3)Hc(z) (1 z N)1.Y(n).-Z -N圖2-1梳狀濾波器結構圖第二部分由N個諧振器組成的諧振柜。它是由N個一階網絡并聯(lián)組成，而這每一個一階網絡都是一個諧振器Hk(z)H(k)1 WNkz 1(2.4)其結構如下圖所示:H(k)Hk(z)圖2-2 一階諧振器頻率抽樣型結構特點:2(1)它的系數(shù)H(k)直接就是濾波器在Wk k處的頻率響應。因此，控制濾波器的 N頻率響應是很直接的。(2)結構有兩個主要缺點：(a)所有的相乘系數(shù)及H(k)都是復數(shù)，應將它們先化成二階的實數(shù)，這樣乘起來較復 雜，增加乘法次數(shù)，存儲量。(b)所有諧振器的極點都是在單位

10、圓上，由WNk決定考慮到系數(shù)量化的影響，當系數(shù)量化時，極點會移動，有些極點就不能被梳狀濾波器的零點所抵消。(零點由延時單元決定，不受量化的影響)系統(tǒng)就不穩(wěn)定了。(3)將一階網絡合并為二階網絡(a)第k和第N-k個諧振器合并為一個實系數(shù)的二階網絡，因為h(n)是實數(shù)，它的DFT也是圓周共腕對稱的。(2.5)*H (k) H (N k) k 1,2,3,L N 1因此，可以將第k和第N-k個諧振器合并為一個二階網絡Hk(z)H(k)1 rWNkz 1H (N k)1 rWN(Nk)z1*H(k) H (k)1 rWNkz 11 rWNk*z13 / 25H(k)1 k*k2 k k* 21 z W

11、nWn r r2WN Wn z10k 1kz(2.6)圖2-3二階網絡結構圖除了共腕復根外，還有實根。當N=偶數(shù)時，有一對實根，它們分別為k 0,k更兩點2Ho(z)野和Hn(z)1 rz2H(N2)1 rz 1(2.7)23 / 25H0(z).當N=奇數(shù)時，只有一個實根z=r（k=0）,即只有（c）修正頻率抽樣結構流圖（N=偶數(shù)）圖2-4修正頻率抽樣結構流圖（N=偶數(shù)）H(z)N N、1 r H(0)(1 r z ) NKH吟)1 rz 1N/2 110k1kz.,12k 1 1 z 2rcos(- k)N(2.8)修正頻率抽樣結構流圖（N=奇數(shù)）圖2-5修正頻率抽樣結構流圖(N=奇數(shù))H

12、(z)-N N、1H(0)(1 r ZN/2 110k 1kz1122 21 z 2r cos(k) r zN(2.9)(2.10)h(n),(2.11)2.3 頻率采樣法設計思路:這種設計方法是從頻域進行設計的一種方法，首先給定一個希望逼近的頻率響應k 0,1,2,., N 1H(k) Hd(ej )12kkN知道H(k)后，由IDFT定義，可以用這N個采樣值H(k)來惟一確定有限長序列1 N 1h(n) H(k)WNnkn 0,1,2,., N 1N k oH(z)h(n)zn 0(2.12)(2.13)(2.14)(2.15)N 1H (ejw ) h(n)e jwnn 0內插公式：N

13、12H(ej ) H(k)kk 0N式中，(是內插函數(shù)sin( N /2) j (n 1)/2eN sin( /2)四種線性相位的FIR濾波器如下表2-1所示。表2-1四種線性相位的FIR濾波器美型H中1型設廿戶跳N為奇數(shù)風關于小噸、瓜 而偶對林N-i 曜。型版坨=網耳1-始，W為偶數(shù)現(xiàn)M關于W=Ck女偶對稱關于0)=1奇對稱23型網域=-坂MLii),腦為奇數(shù)時卬)關于5=0、取2兀奇對肺V- 1JT4型Ku戶.及M削禺數(shù)城W關于3-0,加苛對稱，關于CDF偶對稱22逼近誤差及其改進措施這樣設計所得到的頻響H(ej則要求的理想頻響Hd(ej會有一定的差別(1)采樣點上濾波器的實際頻率響應是嚴

14、格地和理想頻率響應數(shù)值相等的。(2)但是在采樣點之間的頻響則是由各采樣點的加權內插函數(shù)的延伸疊加而成的，因而有一定的逼近誤差，誤差大小取決于理想頻率響應曲線形狀。(3)理想頻率響應特性變化越平緩，則內插值越接近理想值，逼近誤差越小。(4)如果采樣點之間的理想頻率特性變化越陡，則內插值與理想值的誤差就越大，因而在理想頻率特性的不連續(xù)點附近，就會產生肩峰和起伏。濾波器性能的改善：(1)增加過渡帶采樣點，它可以大大減少振蕩，阻帶衰減也可以得到進一步改善。一 般一點到二點的過渡帶采樣即可得到滿意的結果。(2)增加采樣點密度，過渡帶的寬度與采樣點數(shù)N成反比。但N值意味著或長度的增加，濾波器運算量必然增大

15、4。3設計步驟3.1 設計流程圖圖3-1流程圖3.2 錄制語音信號使用電腦錄音機錄制一段語音信號，屬性設置為8000Hz, 8位單聲道的音頻格式。如圖3.1-2所示:圖3-2語音信號設置然后在MATLAB軟件平臺下，利用函數(shù)wavread對語音信號進行采樣，源程序為： x,fs,bits=wavread('ht.wav'),記住采樣頻率和采樣點數(shù)，matlab 實現(xiàn)得：fs=8000; bits=8。3.3 語音信號的頻譜分析在MATLAB中編寫加噪之后時域，頻域對比圖的源程序如下：x,fs,bits=wavread('D:ht.wav');%輸入?yún)?shù)為文件的全

16、路徑和文件名，輸出的第一個參數(shù)是每個樣本的值，fs是生成該波形文件時的采樣率，bits是波形文件每樣本的編碼位數(shù)。sound(x,fs,bits); %按指定的采樣率和每樣本編碼位數(shù)回放N=length(x); %計算信號x的長度fn=2500;%單頻噪聲頻率，此參數(shù)可改t=0:1/fs:(N-1)/fs; %計算時間范圍，樣本數(shù)除以采樣頻率x=x' y=x+0.1*sin(fn*2*pi*t); % 力口噪sound(y,fs,bits); %應該可以明顯聽出有尖銳的單頻嘯叫聲X=abs(fft(x); Y=abs(fft(y); %對原始信號和加噪信號進行fft變換，取幅度譜X=X

17、(1:N/2); Y=Y(1:N/2);% 截取前半部分deltaf=fs/N;%計算頻譜的譜線間隔f=0:deltaf:fs/2-deltaf;%計算頻譜頻率范圍運行結果如下圖所示:圖3-3加噪前后時域頻域對比圖由圖3.3-1可以看出，在頻域為2500Hz處加入了一個單頻噪聲，而加入噪聲之后, 時域的波形出現(xiàn)了明顯失真，通過聽取原聲音信號 x和加噪聲音信號y,可以明顯聽到 y語音信號中有一明顯尖銳噪聲。3.4 濾波器設計設計一個帶阻濾波器，將單頻信號濾出去，源程序如下所示：fpd=2400;fsd=2450;fsu=2550;fpu=2600;Rp=0.5;As=45;% 帶阻濾波器設計指標

18、fcd=(fpd+fsd)/2;fcu=(fpu+fsu)/2;df=min(fsd-fpd),(fpu-fsu);%計算上下邊帶中心頻率fcd fcu,和頻率間隔dfwp=fcd/fs*2*pi;ws=fcu/fs*2*pi;dw=df/fs*2*pi; % 將 Hz 為單位的模擬頻率換算為 rad 為單位的數(shù)字頻率M=41;alpha=(M-1)/2;% 設置抽樣點數(shù)l=0:M-1;wl=2*pi*l/M;T1=0.6025,T2=0.127%過渡帶的抽樣值NP1Hx(M*fpd/8000);NS1Hx(M*fsd/8000);NS2=ceil(M*fsu/8000);NP2=ceil(M

19、*fpu/8000);%各邊界頻率的抽樣值1Hrs=ones(1,NP1-2)O6025,0.127,zeros(1,NP2-NP1+1),0.127,0.6025,ones(1,M-2*NP2-5),0.6 025,0.127,zeros(1,NP2-NP1+1),0.127,0.6025,ones(1,NP1-3);Hdr=1,1,0,0,1,1;%帶阻濾波器的參數(shù)設置wdl1=fpd*2/fs;wdl2=fsd*2/fs;wdl3=fsu*2/fs;wdl4=fpu*2/fs;%radwdl=0,wdl1,wdl2,wdl3,wdl4,1;k1=0:floor(M-1)/2);k2=fl

20、oor(M-1)/2)+1:M-1;angH=-alpha*(2*pi)/M*k1,alpha*(2*pi)/M*(M-k2);H=Hrs.*exp(j*angH);h=real(ifft(H,M);db,mag,pha,grd,w=freqz_m(h,1);Hr,ww,a,L=hr_type2(h);程序運行結果如下圖3.3-2所示：f JI Figure 1zi - j E lit Z =T.1：1二一一一二 Z -ikIu j . i _ _!'. Hr j_J閏口IM、鼻仃。也父I口呂I口誠遁黑湍度響應圖3-4濾波器參數(shù)圖由圖3-4可以看出，濾波器的衰減大于設定值 As=45，

21、滿足性能指標，濾波器的衰減 可由增加過度帶寬來得到。上圖中的抽樣值 M=41,因此阻帶的帶寬比較寬?？梢酝ㄟ^ 調大M值來使得阻帶的帶寬變窄，但這樣會使得濾波器的階數(shù)相應的增加，使得其結 構圖標的復雜，為了是濾波器能達到相應的性能要求，又使得其結構變得簡單，最終取M值為413.5 信號濾波處理原程序如下所示: %進行濾波處理z=filter(h,1,y); %用設計好的濾波器對y進行濾波Z=fft(z);Z=Z(1:length(Z)/2); % 計算頻譜取前一半程序運行結果如下圖3.3-3所示:圖3-5濾波前后時域，頻域對比圖頻譜取前一半由上圖3-5可以看出，在濾波之后時域圖能得到恢復，頻域圖

22、中的單頻噪聲信號也的到濾除，說明了設計的濾波器能濾除加入的噪聲信號，因此說達到了 設計的要求3.6 結果分析根據(jù)噪聲的頻率由圖3-4可知,開始通過分析決定設計一個帶阻的濾波器來濾除加入的單頻噪聲, 來設計阻帶的范圍。在采集語音信號后，按照步驟用頻率采樣法設計頻率采樣型濾波器設計的濾波器達到要求。我們觀察到圖3-5濾波前后語音信號的波形對比圖， 發(fā)現(xiàn)時域 波形中加干擾噪聲后有明顯的變化，不過經過濾波后幾乎沒有變化，說明設計的濾波器 達到要求。再通過聽取原始語音信號，加噪信號y,和濾波之后的信號z。對比之后，發(fā)現(xiàn)濾波器確實濾除了噪聲。從理想的角度考慮，該帶阻濾波器的阻帶帶寬應該可以變得更窄， 讓濾

23、波效果更好， 但是這樣的采樣值會變得非常大，考慮到實際的情況，通過權衡之后，決定犧牲帶寬來 使得濾波器的階數(shù)降低，因此在上圖 3-5中我們可以看出，在噪聲頻譜左右兩邊的信號 也被濾除了。3.7 濾波器結構設計通過計算得出濾波器的系數(shù)如下圖所示:2, QQOQL 0000-E97661. 0000“ DQQQ-0.»7i0. W1L 0000-1.90681.00G02. QQQQ。.9883-0,98831. 0000-1.79231. 0000界-0, 973T0.9737L 0000-I.43S91.00002. QDOQ0.9534-0.9534L 000。7.441。l.QQ

24、OO2, OQCO-0.M7S0.92751. 0000-1.21251,00002, 00000. 892-0,B9621, 0000-0.95541. 00002, 0000-0, 8&96Q.E5941. 0000-0.47601.00002. 00000,B17I應BUSL 0V00一（L 3808I. OOOQU20E47, 771E口. 77。1. 0000-0,07661.0000。，254。，72057.7205L 00000.22941. 00000. 0000-0, 66530. 6653.oooo0.S30Q1.00000. 00000. 3162* 99S6L

25、0Q00e.aiti1. OOMG. oodo0. 00001.0000i.osn1.00000, 25400, 9G1-0. n«s1, 00001.33071.00001.2Q500. 40110,409t1. 0000I.B430LOOM2. 00000, 3380-0.3380L 0G00L7191l.OOQO2. OQOO-0. 265口0. 26印LOQOQ1J550LOOM2. 00000.1*04-Q+ E9Q41. 00001.94741.00002, 0000-0. 11470, “471. 00001.99111.00D01. 00000. 0383-0,038

26、iI, 0000-i.OOOO0圖3-6濾波器系數(shù)根據(jù)以上求出的系數(shù)，利用 VISIO軟件來繪制濾波器的結構圖如下圖所示:-0.99712.0000Z1-1Z1-1Z1-1.8550-12.00000.0383't,11.9766Z1 0.99710.19042.0000-0.1904 Z1 -0.0383z10.98832.00004-72.0000-0.9737L -1近4一. 1.7923 * 0.9737 11 iI -1 f0.95342.0000.1bF*I*i口.63591區(qū)-0.9534 j11_-0.9275 2.0000 JL -11PZ19IF9IP111.441

27、0 1Z1 0fcg275 11i-：Ffl0.89622.0000 A .tf1i1.2125 100.8962 j1c -J-0.8596 2.0000L -111| 0.9554 * 0.8596 1I -1 F0.81792.0000j4 一10 0.6760-0.8179 jIr1.9068-1/ -0.9883-0.7715 2.00000.3808 Z10.7715-1z10.72051.2050-0.7205z11 -0.229440癖53 LZOZ11-0.40910.2540i -1.3307 J Z1 0.4091 I0.3380b1.2050jH4-0.6653 0.2

28、5401-1.5430Z1-0.2650 2.0000-1.7191 ，1 0.2650 1-1-0.1147 2.0000-1.9474-1Z1 0.1147Z11.0000Z1圖3-7濾波器的結構圖4 出現(xiàn)的問題及解決辦法在這次課程設計當中，由于基礎不扎實，出現(xiàn)了很多問題，即有MATLAB 軟件操作不當，也有知識掌握程度不夠出現(xiàn)的各種問題。1，在一開始錄制語音信號時，沒有修改參數(shù)值，導致頻率抽樣過高，后在老師的提醒之下將頻率修改為8000hz。2， 在調用音樂文件時沒有將文件放在MATLAB 的工作文件夾下面， 到時文件找不到，還有程序中用到的各種函數(shù)都沒有放入正確的位置。3，在繪制加噪前

29、后頻率對比圖時，留白過多，對比不明顯，通過axis 函數(shù)對橫縱坐標進行限定4，在使用visio 軟件繪制濾波器的結構圖時，沒有合理規(guī)劃整個頁面，導致重新繪制。5，在使用visio 繪制結構圖時，前面濾波器參數(shù)設置出現(xiàn)錯誤，所以濾波器的系數(shù)發(fā)生了改變，只能重新修改參數(shù)。6，在設計濾波器的過程中，沒有準確理解每一條指令代表的含義，導致程序前后不對應，出現(xiàn)很多錯誤，通過matlab 中的錯誤提示，準確找到錯誤的那一行代碼，進行修改。7，在設計濾波器的過程當中，濾波器的衰減小于開始所設置的值，通過犧牲過渡帶和調節(jié)過渡帶的采樣值，即 T1 和 T2 來使得衰減大于所設定值As 。8，頻譜圖沒有進行去前半

30、段的處理。9，最后聽取濾波后聲音，沒有將其保存，在請教了同學之后，學會了如何保存濾波后的聲音文件。10，在設計濾波器的過程當中，抽樣點數(shù)過高，是的濾波器的階數(shù)很高，導致繪圖困難。通過降低抽樣的點數(shù)，來平衡濾波器階數(shù)和阻帶帶寬之間的矛盾。5 結束語這是第三次進行課程設計了，在前面的課程設計當中我們學習到了如何使用matlab,所以對于matlab軟件的使用并沒有那么陌生了，盡管如此， 在使用matlab的過程當中還是出現(xiàn)了很多錯誤，比如說忘記添加函數(shù)文件，參數(shù)前后不對應之類的低級錯誤。在這次課程設計當中，還學習到了另外一個繪圖軟件， VISIO ，相對而言，是比較容易操作的，在這次課程設計中主要

31、用來繪制各類結構圖，以及流程圖。此次課程設計，讓我更深入的了解到頻率抽樣法以及頻率抽樣型的濾波器，由開始的無從下手，再翻閱書上的例子，首先決定使用低通的濾波器將噪聲濾除，但由于是加入的是一個單頻的信號噪聲，就決定使用帶阻濾波器，在網上查找相關資料時，大多是低通濾波器，沒有帶阻濾波器的例子，所以就通過書籍信號與系統(tǒng)上高通的例題來進行修改，當然這過程不是一蹴而就的。經過了一次又一次的錯誤，才得出來最后的模型。還有這也是我和其他同學一起討論出來的。這次課程設計讓我對濾波器的類型有了一個更加完整了解， 在設計中也使我對一些概念有了更深刻的認識。例如：在濾波器分類方面，我深刻的了解了低通，高通濾波器與帶

32、通， 帶阻濾波器的特性區(qū)別。 還有在課程設計中每一次的數(shù)據(jù)輸入都有其重要意義，用 MATLAB 編譯程序時，可以根據(jù)濾波器指標的要求實時知道對濾波器的影響。通過一次次的調試和權衡使濾波器的性能達到最佳。課程設計不僅要求對濾波器理論的研究，更重要的是培養(yǎng)一種遇到問題解決問題的思維。因為有了這次課程設計，我懂得了書本知識只是實際應用的理論指導。如果僅僅只學習書本知識，不去在實踐中運用，那只是停留在只知其表，不知其因的層面。比如在數(shù)學計算上，可以將噪聲完全濾除，而在這次設計中，若要完全濾除噪音，濾波器的階數(shù)就會增高，在現(xiàn)實生活中是很難實現(xiàn)的，所以噪聲是不能完全濾除的。課程設計結束了，我相信這次課程設

33、計對今后的學習是很有幫助的，它讓我將理論更好地和實踐相結合，提高了動手的能力，也填補了自己學習上的一些不足。這次課程設計能取得成功，不僅僅是我一個人的努力的結果，更離不開指導老師與同學的幫助，在此向老師和同學們表示衷心的感謝。參考文獻1 吳鎮(zhèn)揚，數(shù)字信號處理M. 高等教育出版社， 20042 張圣勤 .MATLAB7.0 實用教程 M. 北京：機械工程出版社， 20063 程佩青數(shù)字信號處理教程M 北京：清華大學出版社， 20024 高西全，丁玉美.數(shù)字信號處理M. 第三版.西安：西安科大出版社，1994附錄：源程序% 程序名稱：ht1.m% 程序功能：設計一頻率采樣法設計的頻率采樣型的濾波器

34、，然后對一加單憑頻噪聲信號去噪% 程序作者：賀婷% 最后修改日期： 2015-3-10x,fs,bits=wavread('D:ht.wav');% 輸入?yún)?shù)為文件的全路徑和文件名，輸出的第一個參數(shù)是每個樣本的值，fs是生成該波形文件時的采樣率，bits是波形文件每樣本的編碼位數(shù)。sound(x,fs,bits); % 按指定的采樣率和每樣本編碼位數(shù)回放N=length(x); % 計算信號 x 的長度fn=2500;% 單頻噪聲頻率，此參數(shù)可改t=0:1/fs:(N-1)/fs; % 計算時間范圍，樣本數(shù)除以采樣頻率x=x' y=x+0.1*sin(fn*2*pi*t

35、); % 添加噪聲sound(y,fs,bits); % 可以明顯聽出有尖銳的單頻嘯叫聲X=abs(fft(x); Y=abs(fft(y); % 對原始信號和加噪信號進行fft 變換 ,取幅度譜X=X(1:N/2); Y=Y(1:N/2);% 截取前半部分deltaf=fs/N;% 計算頻譜的譜線間隔f=0:deltaf:fs/2-deltaf;% 計算頻譜頻率范圍% %設計濾波器fpd=2400;fsd=2450;fsu=2550;fpu=2600;Rp=0.5;As=45;% 帶阻濾波器設計指標fcd=(fpd+fsd)/2;fcu=(fpu+fsu)/2;df=min(fsd-fpd)

36、,(fpu-fsu); % 計算上下邊帶中心頻率fcd fcu ，和頻率間隔 dfwp=fcd/fs*2*pi;ws=fcu/fs*2*pi;dw=df/fs*2*pi; % 將 Hz 為單位的模擬頻率換算為 rad 為單位的數(shù)字頻率M=41;alpha=(M-1)/2;% 設置抽樣點數(shù)l=0:M-1;T1=0.6025,T2=0.127%過渡帶的抽樣值NP1=fix(M*fpd/8000);NS1=fix(M*fsd/8000);NS2=ceil(M*fsu/8000);NP2=ceil(M*fpu/8000);% 各邊界頻率的抽樣值1Hrs=ones(1,NP1-2),0.6025,0.1

37、27,zeros(1,NP2-NP1+1),0.127,0.6025,ones(1,M- 2*NP2-5),0.6025,0.127,zeros(1,NP2-NP1+1),0.127,0.6025,ones(1,NP1-3);k1=0:floor(M-1)/2);k2=floor(M-1)/2)+1:M-1;angH=-alpha*(2*pi)/M*k1,alpha*(2*pi)/M*(M-k2);H=Hrs.*exp(j*angH);h=real(ifft(H,M);% 求 FIR 單位沖擊響應db,mag,pha,grd,w=freqz_m(h,1);% 幅頻特性曲線Hr,ww,a,L=h

38、r_type2(h);%畫圖subplot(2,2,1);stem(l,h);title(' 濾 波 器 單 位 沖 擊 響 應 ');xlabel('n');ylabel('y(n)');axis(0 40 -1 1);grid on;subplot(2,2,2);plot(w/pi,pha);title(' 濾波器相位響應 ');xlabel('w/pi');ylabel(' 相位pha');axis(0 1 -4 4);grid on;subplot(2,2,3);plot(w/pi,db);

39、title(' 濾 波 器 幅 度 響 應 ');xlabel('w/pi');ylabel('dB');axis(0 1 -50 20);grid on;%畫線X_l=0,0,wp/pi,ws/pi;1,1,wp/pi,ws/pi;Y_l=-As,-Rp,-50,-50;-As,-Rp,20,20;% 在 wp ， ws， Rp， As 處畫線以更直觀判斷設計是否達標，每列參數(shù)是每個線條的端點坐標line(X_l,Y_l,'Color','r','LineWidth',2,'LineSty

40、le','-')% 添加線寬為 2 的紅色線條subplot(2,2,4);plot(w/pi,mag);title(' 濾波器幅度響應 ');xlabel('w/pi');ylabel(' 幅度 mag');axis(0 1 0 1.2);grid on;% %進行濾波處理z=filter(h,1,y); % 用設計好的濾波器對x1 進行濾波Z=fft(z);Z=Z(1:length(Z)/2); % 計算頻譜取前一半% %比較濾波前后的性能%在同一張大圖里分別繪制原始信號x ，加噪信號y ，濾波去噪信號z 的時域波形和頻譜，以便比較和分析。figure(2);subplot(321);plot(t,x);axis tight;grid on;title('原始語音信號時間x');xlabel('時間t');ylabel('幅度')；% 繪制原始錄制的語音信號時間波形圖subplot(323);plot(t,y);axis tight;grid on;title('加干擾語音信號時間y');xlabel('