湖南文理學(xué)院芙蓉學(xué)院教務(wù)系統(tǒng)

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湖南文理學(xué)院

芙蓉學(xué)院

課程設(shè)計(jì)報(bào)告

課程名稱：專業(yè)課程設(shè)計(jì)

專業(yè)班級(jí)：通信1101班）

同學(xué)姓名：

指導(dǎo)老師：

完成時(shí)間：2022年06月16日

報(bào)告成果：

IIR高通濾波器的設(shè)計(jì)

1.課程設(shè)計(jì)目的

通過(guò)對(duì)常用數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，把握數(shù)字信號(hào)處理的工作原理及設(shè)計(jì)方法；熟識(shí)用巴特沃思設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器的原理與方法，把握利用數(shù)字濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波的方法，把握數(shù)字濾波器的計(jì)算機(jī)仿真方法，并能夠?qū)υO(shè)計(jì)結(jié)果加以分析。

2.課題要求

（1）用巴特沃斯原型，采納雙線性變換法設(shè)計(jì)；

（2）當(dāng)f?3kHz時(shí)，衰減大于30dB；

（3）當(dāng)f?5kHz時(shí)，衰減小于3dB；

（4）抽樣頻率fs?20kHz。

確定系統(tǒng)函數(shù)H(z)，并用MATLAB繪出濾波器的頻率響應(yīng)曲線。

3.設(shè)計(jì)原理

3.1用雙線性變換原理出

先用非線性頻率壓縮方法，將整個(gè)頻率軸上的頻率范圍壓縮到??/T~?/T之間，再用z?e轉(zhuǎn)換到Z平面上。也就是說(shuō)，第一步先將整個(gè)S平面壓縮映射s1T

到S1平面的??/T~?/T一條橫帶里；第二步再通過(guò)變換關(guān)系將此橫帶變換到整個(gè)Z平面上去。這樣就使平面與Z平面建立了一一對(duì)應(yīng)的單值關(guān)系，消退了多值變換性，也就消退了頻譜混疊現(xiàn)象，映射關(guān)系如圖1所示。

圖1雙線性變換的映射關(guān)系

為了將S平面的整個(gè)虛軸j?壓縮到S1平面j?1軸上??/T~?/T段，可以通

過(guò)以下的變換實(shí)現(xiàn)

Ω=cos（?p

2(1)）

表1列出了將給定的對(duì)數(shù)字濾波器接轉(zhuǎn)換為對(duì)低通模擬濾波器的和轉(zhuǎn)換公式。

表1雙線性變換和頻率預(yù)校正的計(jì)算公式

3.2數(shù)字濾波器的應(yīng)用現(xiàn)狀與進(jìn)展趨勢(shì)

在信號(hào)處理過(guò)程中，所處理的信號(hào)往往混有噪音，從接收到的信號(hào)中消退或

減弱噪音是信號(hào)傳輸和處理中非常重要的問(wèn)題。依據(jù)有用信號(hào)和噪音的不同特性，提取有用信號(hào)的過(guò)程稱為濾波，實(shí)現(xiàn)濾波功能的系統(tǒng)稱為濾波器。在近代電信設(shè)備和各類掌握系統(tǒng)中，數(shù)字濾波器應(yīng)用極為廣泛，這里只列舉部分應(yīng)用最勝利的領(lǐng)域。

(1)語(yǔ)音處理

語(yǔ)音處理是最早應(yīng)用數(shù)字濾波器的領(lǐng)域之一，也是最早推動(dòng)數(shù)字信號(hào)處理理論進(jìn)展的領(lǐng)域之一。該領(lǐng)域主要包括5個(gè)方面的內(nèi)容：第一，語(yǔ)音信號(hào)分析。即對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的波形特征、統(tǒng)計(jì)特性、模型參數(shù)等進(jìn)行分析計(jì)算；第二，語(yǔ)音合成。即利用專用數(shù)字硬件或在通用計(jì)算機(jī)上運(yùn)行軟件來(lái)產(chǎn)生語(yǔ)音；第三，語(yǔ)音識(shí)別。即用專用硬件或計(jì)算機(jī)識(shí)別人講的話，或者識(shí)別說(shuō)話的人；第四，語(yǔ)音增加。即從噪音或干擾中提取被掩蓋的語(yǔ)音信號(hào)。第五，語(yǔ)音編碼。主要用于語(yǔ)音數(shù)據(jù)壓縮，目前已經(jīng)建立了一系列語(yǔ)音編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，大量用于通信和音頻處理。近年來(lái)，這5個(gè)方面都取得了不少討論成果，并且，在市場(chǎng)上已消失了一些相關(guān)的軟件和硬件產(chǎn)品，例如，盲人閱讀機(jī)、啞人語(yǔ)音合成器、口授打印機(jī)、語(yǔ)音應(yīng)答機(jī)，各種會(huì)說(shuō)話的儀器和玩具，以及通信和視聽(tīng)產(chǎn)品大量使用的音頻壓縮編碼技術(shù)。

(2)圖像處理

數(shù)字濾波技術(shù)以勝利地應(yīng)用于靜止圖像和活動(dòng)圖像的恢復(fù)和增加、數(shù)據(jù)壓縮、去噪音和干擾、圖像識(shí)別以及層析X射線攝影，還勝利地應(yīng)用于雷達(dá)、聲納、超聲波和紅外信號(hào)的可見(jiàn)圖像成像。

(3)通信

在現(xiàn)代通信技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，幾乎沒(méi)有一個(gè)分支不受到數(shù)字濾波技術(shù)的影響。信源編碼、信道編碼、調(diào)制、多路復(fù)用、數(shù)據(jù)壓縮以及自適應(yīng)信道均衡等，都廣泛地采納數(shù)字濾波器，特殊是在數(shù)字通信、網(wǎng)絡(luò)通信、圖像通信、多媒體通信等應(yīng)用中，離開(kāi)了數(shù)字濾波器,幾乎是寸步難行。其中，被認(rèn)為是通信技術(shù)將來(lái)進(jìn)展方向的軟件無(wú)線電技術(shù)，更是以數(shù)字濾波技術(shù)為基礎(chǔ)