使用布萊克曼窗設(shè)計(jì)的fir濾波器正文-wenkub
2023-07-14 20:38:38 本頁(yè)面
【正文】 器。無(wú)線長(zhǎng)的信號(hào)被截?cái)嘁院?，其頻譜發(fā)生了畸變，原來(lái)集中在f(0)處的能量被分散到兩個(gè)較寬的頻帶中去了(這種現(xiàn)象稱之為頻譜能量泄漏)。 FIRDF的設(shè)計(jì)方法主要分為兩類：第一類是基于逼近理想濾波器特性的方法，包括窗函數(shù)法、頻率采樣法和等波紋最佳逼近法；第二類是最優(yōu)設(shè)計(jì)法。設(shè)FIR濾波器的單位沖激響應(yīng)h (n)為一個(gè)N點(diǎn)序列，0 ≤ n ≤ N —1，則濾波器的系統(tǒng)函數(shù)為：H(z) = n (21)在實(shí)際信號(hào)處理中，往往要求系統(tǒng)兼具實(shí)時(shí)性和靈活性，而已有的一些軟件或硬件實(shí)現(xiàn)方案(如DSP)則難以同時(shí)達(dá)到這兩方面的要求。國(guó)內(nèi)已有越來(lái)越多的科研和技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到MABLAB的強(qiáng)大作用，并在不同領(lǐng)域內(nèi)使用MATLAB來(lái)快速實(shí)現(xiàn)科研構(gòu)想和提高工作效率。MATLAB可以幾乎所有的PC機(jī)和大型計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，適用于Window、UNIX等多種系統(tǒng)平臺(tái)。MATLAB自20世紀(jì)80年代面世以來(lái)，以其強(qiáng)大的數(shù)值計(jì)算能力、優(yōu)秀的繪圖功能以及與其他軟件良好的交互功能在眾多的數(shù)學(xué)計(jì)算軟件中獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷，特別是它源代碼的開(kāi)放性使用戶可以二次開(kāi)發(fā)，受到了廣大使用者的格外贊賞。（2）設(shè)計(jì)完后應(yīng)檢查其頻率響應(yīng)曲線是否滿足指標(biāo)。本課程設(shè)計(jì)能使學(xué)生對(duì)通信工程領(lǐng)域各種技術(shù)的DSP實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)有較熟練的掌握。正因?yàn)橛羞@些干擾噪聲的存在，接受者接受到的語(yǔ)音已不是原始的純凈語(yǔ)音信號(hào)，而是受噪聲干擾污染的帶噪聲語(yǔ)音信號(hào)。首先對(duì)加噪的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行慮波去噪處理，再比較濾波前后的頻率響應(yīng)曲線，若一樣則滿足所設(shè)計(jì)指標(biāo)，否則不滿足。XX《音樂(lè)信號(hào)濾波去噪使用布萊克曼窗設(shè)計(jì)的FIR濾波器》第１４頁(yè)共14 頁(yè)音樂(lè)信號(hào)濾波去噪——使用布萊克曼窗設(shè)計(jì)的FIR濾波器摘 要 本課程設(shè)計(jì)主要是用麥克風(fēng)采集一段語(yǔ)音信號(hào)，繪制其波形并觀察其頻譜。也可以調(diào)用函數(shù)sound聽(tīng)濾波前后其語(yǔ)音信號(hào)是否帶有噪聲。而本課程設(shè)計(jì)就是利用MATLAB集成環(huán)境用布萊克曼窗的方法設(shè)計(jì)一個(gè)FIR濾波器，對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行濾波去噪處理，并將慮噪前后的頻譜圖進(jìn)行對(duì)比。且通過(guò)自身的實(shí)踐，對(duì)DSP的設(shè)計(jì)程序、內(nèi)容和方法有更深入的掌握，提高實(shí)際運(yùn)用的能力。（3）處理結(jié)果和分析結(jié)論應(yīng)該一致，而且應(yīng)符合理論。MATLAB是一個(gè)為科學(xué)和工程計(jì)算機(jī)專門(mén)設(shè)計(jì)的交互式大型軟件，是一個(gè)可以完成各種精確計(jì)算和數(shù)據(jù)處理的、可視化的、強(qiáng)大的計(jì)算工具。本課程設(shè)計(jì)我們就可以直接誒使用MATLAB提供的模塊，實(shí)現(xiàn)模擬通信系統(tǒng)的仿真。2 設(shè)計(jì)原理 FIR濾波器FIR(Finite Impulse Response)濾波器：有限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)濾波器，是數(shù)字信號(hào)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(shí)具有嚴(yán)格的線性相頻特性，同時(shí)其單位抽樣響應(yīng)是有限長(zhǎng)的，因而濾波器是穩(wěn)定的系統(tǒng)。使用具有并行處理特性的FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)FIR濾波器，既有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，又兼顧了靈活性，為數(shù)字信號(hào)處理提供了一種很好的解決方案。就是說(shuō)，它有（N—1）階極點(diǎn)在z = 0處，有（N—1）個(gè)零點(diǎn)位于有限z平面的任何位置因此H(z)是永遠(yuǎn)穩(wěn)定的。 數(shù)字信號(hào)處理的主要數(shù)學(xué)工具是博里葉變換．而傅里葉變換是研究整個(gè)時(shí)間域和頻率域的關(guān)系。 為了減少頻譜能量泄漏，可采用不同的截取函數(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行截?cái)?，截?cái)嗪瘮?shù)稱為窗函數(shù)，簡(jiǎn)稱為窗。因此hd(n)是無(wú)限長(zhǎng)非因果序列，不能直接作為FIRDF的單位脈沖響應(yīng)。這時(shí)一般可用離散付里葉變換代替連續(xù)付里葉變換，求得近似值。 （3）、給定理想頻響由hd(ejω)和hd(n)，加窗得h(n)=w(n)hd(n)。 以上步驟中hd(n)、H(ejω)的計(jì)算可采用傅氏變換的現(xiàn)成公式和程序，窗函數(shù)w(n)也是現(xiàn)成的。缺點(diǎn)是當(dāng)Hd(ejω)較為復(fù)雜時(shí)，hd(n)就不容易由反付里葉變換求得。肩峰值的大小決定了濾波器通帶內(nèi)的平穩(wěn)程度和阻帶內(nèi)的衰減，所以對(duì)濾波器的性能有很大的影響。增加一個(gè)二次諧波余弦分量，可進(jìn)一步降低旁瓣，但主瓣寬度進(jìn)一步增加，為。3設(shè)計(jì)步驟 設(shè)計(jì)流程圖 本課程設(shè)計(jì)是對(duì)錄制的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行加噪處理并分析加噪前后語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域圖與頻域圖，再用布萊克曼窗設(shè)計(jì)一個(gè)FIR濾波器，而濾波器的設(shè)計(jì)必須符合其相應(yīng)的指標(biāo)，否則將不能濾掉加入的噪聲。錄制好語(yǔ)音信號(hào)后，打開(kāi)MATLAB軟件平臺(tái)，利用函數(shù)waveread對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采樣，記住采樣頻率的和采樣點(diǎn)數(shù)。下面是調(diào)用該語(yǔ)言信號(hào)以及加入噪聲的程序：[x,fs,bits]=wavread(39。 % 按指定的采樣率和每樣本編碼位數(shù)回放N=length(x)。y=x+*sin(fn*2*pi*t)。將所有未加和加入噪聲的時(shí)域圖和頻域圖畫(huà)在同一個(gè)圖中，便于比較和分析。Y=Y(1:N/2)。而設(shè)計(jì)濾波器的方法有很多，例如：窗函數(shù)法、頻率采樣法、脈沖響應(yīng)不變法和雙線性變換法。而本次采用的是布萊克曼窗來(lái)設(shè)計(jì)濾波器。若不能按照這些來(lái)設(shè)計(jì)濾波器則不可能慮掉噪聲。從畫(huà)出的圖中可以清楚的看見(jiàn)濾波器的幅頻和相頻特性。fpu=2000。fcu=(fpu+fsu)/2。dw=df/fs*2*pi。 % 計(jì)算布萊克曼窗設(shè)計(jì)該濾波器時(shí)需要的階數(shù)n=0:M1。.*hd_bs。對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波處理要先
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