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1、巴特沃思滤波器和Blackman窗滤波器滤波设计学院：专业：年级:指导老师：学生姓名：日期：第59页目录1绪论31.1设计目的31.2设计要求31.3设计内容31.3.1预习题31.3.2设计题42设计方案与设计原理52.1设计方案52.2设计原理62.2.1巴特沃斯数字滤波器的基本设计思想63设计过程93.1语音信号的采集93.2数字滤波器的设计103.2.1巴特沃思低通滤波器设计103.2.2巴特沃思高通滤波器设计163.2.3巴特沃思带通滤波器设计223.2.4Blackman窗低通滤波器设计283.2.5
2、Blackman窗高通滤波器设计333.2.6Blackman窗带通滤波器设计384收获与体会435预习题部分446参考文献477附录（仿真程序清单）48附录一巴特沃思低通滤波器仿真程序48附录二巴特沃思高通滤波器仿真程序50附录三巴特沃思带通滤波器仿真程序52附录四Blackman窗低通滤波器仿真程序54附录五Blackman窗高通滤波器仿真程序56附录六Blackman窗带通滤波器仿真程序58第59页1绪论1.1设计目的通过本次数字信号处理课程设计，综合运用数字信号处理课程和其他有关课程的理论和生产实际知识去
3、分析和解决具体问题，并使所学知识得到进一步巩固、深化和发展。学习设计滤波器的一般方法，通过课程设计树立正确的设计思想，提高分析问题、解决问题的能力。进行设计基本技能的训练，如查阅设计资料和手册、程序的设计、调试等。1.2设计要求(1)掌握数字信号处理的基本概念，基本理论和基本方法。(2)熟悉离散信号和系统的时域特性。(3)掌握序列快速傅里叶变换方法。(4)学会MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序设计方法。(5)掌握利用MATLAB对语音信号进行频谱分析。(6)掌握滤波器的网络结构。1.3设计内容1.3.1预
4、习题1、设计卷积运算的演示程序：（1）可输入任意两个序列x1(n)、x2(n)，指定x1(n)为自己的学号，例如x1(n)={2,0,1,0,5,7,0,5,0,2,0,1}。x2(n)的内容和长度自选。例如x2(n)={0.5,2.43,6.17,12.93,22.17,32.25,40.88,45.87,45.87,40.88,32.25,22.17,12.93,6.17,2.43,1.007}。（2）分别动态演示两个序列进行线性卷积x1(n)*x2(n)和圆周卷积x1(n)⊙x2(n)的过程；要求分别动态演
5、示翻转、移位、乘积、求和的过程；（3）圆周卷积默认使用两个序列中的最大长度，但卷积前可以指定卷积长度N用以进行混叠分析；（4）改变圆周卷积长度N，根据实验结果分析两类卷积的关系；(5)在计算机操作系统中选一段声音文件(XP系统在“C:WINDOWSMedia”)，读取文件取第59页10ms的声音数据产生时域序列x1(n)，序列内容自定义。利用x2(n)={0.5,2.43,6.17,12.93,22.17,32.25,40.88,45.87,45.87,40.88,32.25,22.17,12.93,6.17
6、,2.43,1.007}。利用FFT实现快速卷积，验证时域卷积定理，并与直接卷积进行效率对比（验证时采用Matlab子函数）。2、编写程序演示采样定理（时域采样、频谱周期延拓），同时演示采样频率小于2fc时，产生的混叠效应：(1)对下面连续信号进行采样：学号，A为幅度因子，a为衰减因子，为模拟角频率，其中n为学号(例如，贺娜同学n=201)；要求输入采样频率fs（根据程序处理需要指定范围）后，在时域演示信号波形、采样脉冲及采样后信号；在频域演示不同采样频率下对应信号的频谱。1.3.2设计题(1)利用Windows
7、下的录音机或其他软件，选择Windows系统的（chimes.wav）语音信号，并对该信号进行采样；(2)语音信号的频谱分析，画出采样后语音信号的时域波形和频谱图；(3)产生噪声信号加到语音信号中，得到被污染的语音信号，并回放语音信号；(4)污染信号的频谱分析，画出被污染的语音信号时域波形和频谱；(5)根据有关的频谱特性，采用间接法设计IIR数字滤波器，并画出相应滤波器的幅频图（设计3个IIR滤波器）a.模拟滤波器类型：巴特沃思滤波器（低通、带通、高通）b．总体要求：MATLAB原程序+仿真波形+技术指标(6)根
8、据有关的频谱特性，采用直接法设计FIR数字滤波器，并画出相应滤波器的幅频图（设计3个FIR滤波器）a.滤波器类型：Blackman窗（低通、带通、高通）b．总体要求：MATLAB原程序+仿真波形+技术指标+窗函数(7)用自己设计的这些滤波器分别对被不同噪声污染的信号进行滤波；(8)分析得到信号的频谱，画出滤波后信号的时域波形和频谱，并对滤波前后的信号进行对比，分析信号的变
