布莱克曼窗函数低通滤波器

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

XX 《音乐信号滤波去噪--使用布莱克曼窗设计的FIR滤波器》 第１页共16 页

音乐信号滤波去噪

——使用布莱克曼窗设计的FIR滤波器

学生姓名:XX 指导老师:XXX

摘 要 本课程设计主要是用麦克风采集一段语音信号，绘制其波形并观察其频谱。然后在该语言信号中加一个噪音，利用布莱克曼窗设计一个FIR滤波器，对该语音信号进行虑噪处理，然后比较滤波前后的波形与频谱。在本课程设计中，是用MATLAB的集成环境完成一系列的设计。首先对加噪的语音信号进行虑波去噪处理，再比较滤波前后的频率响应曲线，若一样则满足所设计指标，否则不满足。也可以调用函数sound听滤波前后其语音信号是否带有噪声。若无噪声也说明该滤波器的设置也是成功的。

关键词 音乐信号；MATLAB； FIR滤波器；滤波去噪

1 引 言

人们在语音通信的过程中将不可避免的会受到来自周围环境的干扰，例如传输媒介引入的噪声，通信设备内部的电噪声，乃至其他讲话者的话音等。正因为有这些干扰噪声的存在，接受者接受到的语音已不是原始的纯净语音信号，而是受噪声干扰污染的带噪声语音信号。而本课程设计就是利用MATLAB集成环境用布莱克曼窗的方法设计一个FIR滤波器，对语音

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

引言

模拟电子技术课程设计是一门独立设课、有独立学分的实践性课程，同“模拟电子技术”理论讲授课程有密不可分的关系，起着相辅相成的作用，也是在“模拟电子技术实验”课的基础上，进一步深化的实践环节。其主要目的是通过本课程，培养、启发学生的创造性思维，进一步理解电子系统的概念，掌握小型模拟电子系统的设计方法，掌握小型模拟系统的组装和调试技术，掌握查阅有关资料的技能。基本任务是设计一个小型模拟电子系统。

目录

引言................................................................ 1 模拟电子技术课程设计任务书.......................................... 3 长沙学院课程设计鉴定表............................. 错误！未定义书签。 一 电路原理及其介绍................................................. 4

1. 什么是滤波器 ................................................. 4 2. 什么是低通滤波器 ..........

滤波器设计与实验

目录

1 课题描述 ............................................... 1 2 MATLAB基础知识的介绍 ................................... 2 1.1 MATLAB的介绍...................................... 2 1.2 基本功能 .......................................... 2 3 设计原理 ............................................... 3 3.1 数字滤波器介绍 .................................... 3 3.2 IIR数字滤波器设计原理 ............................. 5 3.3 巴特沃斯滤波器的介绍 .............................. 6 3.4 双线性变换法 ...................................... 7

3.5 MATLAB

的应用 ..........................

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

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

微带低通滤波器ADS仿真实验

3100403028 刘骥 通信101

一．实验目的

1.了解微带低通滤波器的设计方法及原理 2.熟悉ADS2011软件 二．具体指标 1.具有最平坦响应 2.截止频率?c?2.5GHz

3.在??4GHz处的插入损耗必须大于20dB

4.阻抗为50?，采用6阶巴特沃兹低通原型，最高实际线阻抗为120?，最低实际阻抗为

20?，采用的基片参数为

d?1.58mm,?r?4.2,tan??0.02，铜导体的厚度为t?0.035mm

三．滤波器设计步骤

1.根据设计要求确定低通原型元器件值

2.采用阻抗和频率定标公式，用低阻抗和高阻抗线段代替串联电感和并联电容。所需微带线的电长度?l，以及实际微带线宽w和线长l可由ADS软件中的lineCalc工具计算得到 3.根据得到的线宽和线长进行建模并仿真计算 计算如下：

|w4|?1??1?0.6wwc2.5，由下图1.1看出，对于n=6的曲线，当(||?1)?0.6wc时，LA<20dB,故最大平坦滤波器级数n=6。

图1.1 最大平坦滤波器原型的衰减与归一化频率的关系曲线

根据表1.2列出低通原型值：

g1?0.5176,g2?1.4142,g3?0.9318,g4?0.9318,g5?

实验六 用窗函数法设计 FIR滤波器

一、实验目的

(1) 掌握用窗函数法设计FIR数字滤波器的原理和方法。 (2) 熟悉线性相位FIR数字滤波器特性。 (3) 了解各种窗函数对滤波特性的影响。

二、实验原理

滤波器的理想频率响应函数为Hd(e)，则其对应的单位脉冲响应为：

jω

1hd(n) =

2??j?j?nH(e)ed? ?d??窗函数设计法的基本原理是用有限长单位脉冲响应序列h(n)逼hd(n)。由于hd(n)往往是无

限长序列，且是非因果的，所以用窗函数。w(n)将hd(n)截断，并进行加权处理：

h(n) = hd(n) w(n)

h(n)就作为实际设计的FIR数字滤波器的单位脉冲响应序列，其频率响应函数H(e)为：

jω

H(e) =

jω

?j?nh(n)e ?n?0N?1如果要求线性相位特性，则h(n)还必须满足：

h(n)??h(N?1?n)

可根据具体情况选择h(n)的长度及对称性。

用窗函数法设计的滤波器性能取决于窗函数w(n)的类型及窗口长度N的取值。设计过程中，要根据对阻带最小衰减和过渡带宽度的要求选择合适的窗函数类型和窗口长度N。

三、实验步骤

1. 写出理想低通滤波器的传输函数和单位脉冲响应。

2. 写出用四种窗函数设

实验六 用窗函数法设计 FIR滤波器

一、实验目的

(1) 掌握用窗函数法设计FIR数字滤波器的原理和方法。 (2) 熟悉线性相位FIR数字滤波器特性。 (3) 了解各种窗函数对滤波特性的影响。

二、实验原理

滤波器的理想频率响应函数为Hd(e)，则其对应的单位脉冲响应为：

jω

1hd(n) =

2??j?j?nH(e)ed? ?d??窗函数设计法的基本原理是用有限长单位脉冲响应序列h(n)逼hd(n)。由于hd(n)往往是无

限长序列，且是非因果的，所以用窗函数。w(n)将hd(n)截断，并进行加权处理：

h(n) = hd(n) w(n)

h(n)就作为实际设计的FIR数字滤波器的单位脉冲响应序列，其频率响应函数H(e)为：

jω

H(e) =

jω

?j?nh(n)e ?n?0N?1如果要求线性相位特性，则h(n)还必须满足：

h(n)??h(N?1?n)

可根据具体情况选择h(n)的长度及对称性。

用窗函数法设计的滤波器性能取决于窗函数w(n)的类型及窗口长度N的取值。设计过程中，要根据对阻带最小衰减和过渡带宽度的要求选择合适的窗函数类型和窗口长度N。

三、实验步骤

1. 写出理想低通滤波器的传输函数和单位脉冲响应。

2. 写出用四种窗函数设