Matlab低通滤波器函数设计

摘 要

此次课程设计主要是要采集一段语音信号，并用MATLAB软件绘制出语音信号波形并对语音信号进行截短、预处理等操作，观察其波形的变化并与原始语音信号波形加以对比。然后对该语音信号加入高斯白噪声，观察加噪后的波形及其频谱图，观察噪声对语音信号的影响。最后根据给定的相应技术指标，用汉宁窗设计一个满足指标的FIR低通滤波器，对该语音信号进行滤波去噪处理，最后对前后时域和频域的波形图进行对比分析，从波形可以看出噪声被完全滤除，达到了语音不失真的效果。同时在课设过程中，通过与同组的其他同学交流，比较各种滤波方法性能的优劣并找到相对的最佳滤波方法。在此次课程设计中，以Windows XP系统为操作平台.

本次设计在MATLAB环境下，用窗函数法设计FIR滤波器。通过了解不同的窗函数方法及性能设计FIR低通滤波器，并对对所设计的滤波器进行分析比较，得出各种方法设计的滤波器的优缺点，从而正确的选择FIR数字滤波器的窗函数及设计方法。 关键词：FIR滤波器，MATLAB，窗函数，汉宁窗

目录

前言 ........................................................................... 1 一

模拟和数字低通滤波器的MATLAB实现

低通滤波器参数：Fs=8000，fp=2500，fs=3500，Rp=1dB，As=30dB，其他滤波器可以通过与低通之间的映射关系实现。 %%模拟滤波器

%巴特沃斯——滤波器设计

wp=2*pi*2500;ws=2*pi*3500;Rp=1;As=30;

[N,wc]=buttord(wp,ws,Rp,As,'s')%计算率波器的阶数和3dB截止频率 [B,A]=butter(N,wc,'s');%计算滤波器系统函数分子分母多项式 fk=0:800/512:8000;wk=2*pi*fk; Hk=freqs(B,A,wk); figure

plot(fk/1000,20*log10(abs(Hk)));

grid on,xlabel('频率（kHz）'),ylabel('幅度（dB）') title('巴特沃斯模拟滤波器')

1

axis([0,4,-35,5])

%%

%切比雪夫I——滤波器设计

wp=2*pi*2500;ws=2*pi*3500;Rp=1;As=30;

[N1,wp1]=cheb1ord(wp,ws,Rp,As,'s')%计算切比雪夫滤波器的阶数和通带边界频率

[B1,A1

通信系统综合设计与实践

题目基于MATLAB的低通滤波器设计院（系）名称信院通信系

专业名称通信工程

学生姓名

学生学号

指导教师

2013年 5 月25 日

目录

通信系统综合设计与实践第 1 页摘要 (2)

1．巴特沃斯低通数字滤波器简介 (3)

1.1选择巴特沃斯低通滤波器及双线性变换法的原因 (4)

1.2巴特沃斯低通滤波器的基本原理 (4)

1.2.1巴特沃斯低通滤波器的基本原理 (4)

1.2.2双线性变换法的原理............... . (5)

1.3数字滤波器设计流程图............... (7)

1.4数字滤波器的设计步骤............... (7)

2.巴特沃斯低通数字滤波器技术指标的设置 (8)

3.用matlab实现巴特沃斯低通数字滤波器的仿真并分析 (9)

3.1用matlab实现巴特沃斯低通数字滤波器的仿真 (9)

3.2波形图分析............... ............... (10)

4.用Simulink实现巴特沃斯低通数字滤波器的仿真并分析 (11)

4.1 Simulink简介............... ............... . (11)

4.2用Simulink实现巴特沃斯低通数

基于MATLAB设计巴特沃斯低通滤波器

摘 要： 首先分析了巴特沃斯低通滤波器的特性。然后用MATLAB的信号处理工具箱提供的函 数设计了巴特沃斯低通滤波器，使得巴特沃斯滤波器的设计变得更加简单、快捷、直观。

巴特沃斯(Butterworth)滤波器是一种具有最大平坦幅度响应的低通滤波器，它在通信领域里已有广应用，在电测中也具有广泛的用途，可以作检测信号的滤波器。MATLAB语言是一种面向科学与工程计算的语言。它编程效率高，测试程序手段丰富，扩展能力强，内涵丰富。它的信号处理工具箱(Signal Processing Toolbox)提供了设计巴特沃斯滤波器的函数，本文充分利用这些函数，进行了巴特沃斯滤波器的程序设计，并将其作为函数文件保存，可方便地进行调用。

1. 巴特沃斯低通滤波器的特性

巴特沃斯低通滤波器的平方幅度响应为：

H(j?)2?1?(1??c

)2n

其中，n为滤波器的阶数，ωc为低通滤波器的截止频率。该滤波器具有一些特殊的性质：

① 对所有的n，都有当 ω=0时，|H(j0)|2 =1；

② 对所有的n，都有当ω=ωc时，|H(jωc)|2 =0.5 ，即在ωc处有3dB的衰减； ③|H(jω)|2 是ω的单调递减函数，即不

DSP设计滤波器报告

姓名：张胜男 班级：07级电信（1）班 学号：078319120

一·低通滤波器的设计

（一）实验目的：掌握IIR数字低通滤波器的设计方法。

（二）实验原理： 1、滤波器的分类

滤波器分两大类：经典滤波器和现代滤波器。

经典滤波器是假定输入信号x(n)中的有用成分和希望取出的成分各自占有不同的频带。这样，当x(n)通过一个线性系统（即滤波器）后可讲欲去除的成分有效的去除。

现代滤波器理论研究的主要内容是从含有噪声的数据记录（又称时间序列）中估计出信号的某些特征或信号本身。

经典滤波器分为低通、高通、带通、带阻滤波器。每一种又有模拟滤波器（AF）和数字滤波器（DF）。对数字滤波器，又有IIR滤波器和FIR滤波器。 IIR DF 的转移函数是：

Y(z)?X(z)H(z)??bzrr?0Nk?1M?r1??akz?k

FIR DF的转移函数是：

H(z)??h(n)z?nn?0N?1

FIR滤波器可以对给定的频率特性直接进行设计，而IIR滤波器目前最通用的方法是利用已经很成熟的模拟滤波器的设计方法进行设计。 2、滤波器的技术要求 低通滤波器：

?p：通带截止频率（又称通带上限频率） ?s：阻带下限截止频率

?p?：通带允许

基于MATLAB设计巴特沃斯低通滤波器

课程设计

专 业： XXXXXX 姓 名： XXX 学 号： XX 指导老师： XXX

2011年 11 月 26日

15

通信系统仿真课程设计任务书

院（系）：电气信息工程学院 姓名 XXX 学号 XX 专业 XXXXXX 课程设计题目 指导教师 基于MATLAB设计巴特沃斯低通滤波器 XX 主要内容: 本文重点研究怎样通过MATLAB来模拟出巴特沃斯低通滤波器。讨论巴特沃斯低通滤波器在实际中的一些应用，提出了巴特沃斯低通滤波器的优点。 基本要求: 试设计一个模拟低通滤波器，f_p=2400Hz，f_s=5000Hz，R_p=3 dB，R_s=25dB。分别用巴特沃斯和椭圆滤波器原型，求出其3dB截止频率和滤波器阶数，传递函数，并作出幅频、相频特性曲线。 指导教师（签字）： 年 月 日 [摘要] 滤波器设计是数字信号处理的重要内容。在MATLAB软件中有丰富的滤

长 安 大 学 数 字 信 号 处 理 综 合 设 计

专 业 _______电子信息工程_______ 班 级 __24030602___________ 姓 名 _______张舒_______ 学 号 2403060203 指导教师 陈 玲

日 期_______2008-12-27________

一、课程设计目的：

1. 进一步理解数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法； 2.熟悉在Windows环境下语音信号采集的方法； 3.学会用MATLAB软件对信号进行分析和处理；

4.综合运用数字信号处理理论知识，掌握用MATLAB软件设计FIR和IIR数 字滤波器的方法；

5. 提高依据所学知识及查阅的课外资料来分析问题解决问题的能力。

二、课程设计内容：

1.语音信号的采集

利用windows下的录音机录制一段自己的话音，时间控制在1秒左右；并对语音信号进行采样，理解采样频率、采样位数等概念。

2.语音信号的频谱分析

利用函数fft对采样后语音信号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性。 3.设计数字滤波器

采用窗函数法和双线性变换法

长 安 大 学 数 字 信 号 处 理 综 合 设 计

专 业 _______电子信息工程_______ 班 级 __24030602___________ 姓 名 _______张舒_______ 学 号 2403060203 指导教师 陈 玲

日 期_______2008-12-27________

一、课程设计目的：

1. 进一步理解数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法； 2.熟悉在Windows环境下语音信号采集的方法； 3.学会用MATLAB软件对信号进行分析和处理；

4.综合运用数字信号处理理论知识，掌握用MATLAB软件设计FIR和IIR数 字滤波器的方法；

5. 提高依据所学知识及查阅的课外资料来分析问题解决问题的能力。

二、课程设计内容：

1.语音信号的采集

利用windows下的录音机录制一段自己的话音，时间控制在1秒左右；并对语音信号进行采样，理解采样频率、采样位数等概念。

2.语音信号的频谱分析

利用函数fft对采样后语音信号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性。 3.设计数字滤波器

采用窗函数法和双线性变换法

实验四上：FIR低通滤波器设计

本实验主要在实验1_2的基础上给双音多频信号添加滤波器，实现高低频率的分离，是双音多频信号解码的一个关键部分。在实验中需要在MatLab的Simulink&DSPBuilder中利用Altera公司的FIR IP核 来实现滤波。

首先需要有一个双音多频信号的产生模块，输出高低混叠的正弦波信号。在实验一中已经搭建好该模块，考虑到滤波器模块，为了尽量节省系统资源，实验一中的参数已经做了相应修改，请大家在FTP中下载dtmf1.mdl文件，可以重新命名，注意模块的参数，这里产生了真实的双音多频信号的频率697+1477。 下面在该文件中开始你的滤波器设计。

Dtmf1.mdl

滤波器设计：包括滤波器参数的配置，以及其他相关参数设置。

滤波器参数配置，我们采用MatLab中的数字信号工具fdatool,在下图位置：

调出

本实验先设计一个低通滤波器来滤出697HZ的正弦波 Response Type设置Lowpass Design Method :FIR Equiriepple

指定滤波器阶数为40阶，可以尝试不同的阶数，这里选择40，阶数过大会浪费系统资源

采样频率FS设置成信号产生模块的采样频率近似值，这里定为22k

有源低通滤波器设计

要求：

⒈ 设计一个截止频率fo为1000HZ的1阶有源低通滤波器（提示：集成运放使用μА741、取电容C=0.01uf，其他元件参数自行考虑）。要求：①设计的电路、标明元件参数；②在OrCAD/PSpice平台上完成上述设计及仿真 ，测试1阶电路对应的幅频特性曲线。

⒉ 设计一个截止频率fo为1000HZ的2阶有源低通滤波器（提示：集成运放使用μА741、设计系数α=1.414，即Q=0.707、R1=R2=R,C1=C2=C,取电容C=0.01uf，其他元件参数自行考虑）。要求：①设计的电路、标明元件参数；②在OrCAD/PSpice平台上完成上述设计及仿真 ，测试2阶电路对应的幅频特性曲线。书写Pspice实践练习报告（自行）。

（一）Pspice简介

Pspice是由SPICE（Simulation Program with Intergrated Circuit Emphasis）发展而来的用于微机系列的通用电路分析程序。Pspice软件是一个通用的电路分析程序，它可以仿真和计算电路的性能。由于该软件提供了丰富的元件库，使得各种常用元器件随手可得，在软件上我们可以搭接任何模拟和数字或者数模混合电路。该软件使用的编