数值信号处理课程设计报告

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1、西安邮电大学专业课程设计报告书学院名称：电子工程学院学生姓名：******专业名称：电子信息工程班级：****实习时间：2**年*月*日至20*年*月*日课程设计报告内容实验一实验题目：UsingthebilineartransformationandalowpassanalogButterworthprototype,designahighpassdigitalfilteroperatingatarateof20kHzandhavingpassbandextendingto5kHzwithmaximumpassbandattenuationof0.5dB,andsto

2、pbandendingat4kHzwithaminimumstopbandattenuationof10dB.实验目的：（1）进一步加深对用双线形变换法设计数字高通滤波器的理解。（2）学会利用低通滤波器设计高通滤波器。（3）熟练掌握低通滤波器的设计方法。（4）进一步熟悉MATLAB提供的各种设计滤波器函数。实验原理：双线形变换法是利用s=2*（1-z-1）/T*（1+z-1）将s域转换到z域，从而得到系统函数H（Z）。由于巴特沃斯低通滤波器和高通滤波器只有在归一化频率时和去归一化时关系式互为倒数，因此只要在这两处变换系数，就可以利用沃斯低通滤波器来设计高通滤波器。实验步

3、骤简述：（1）先将数字频率转换成角频率。（2）再将数字角频率转换成模拟角频率。（3）计算模拟低通滤波器传输函数。（4）再将模拟低通滤波器传输函数转换成模拟高通滤波器传输函数。（5）利用双线性变法将模拟高通滤波器转换成数字滤波器。双线性变换转成数字滤波器计算传输函数分子和分母系数向量把高通指标改成低通指标把数字频率转换成模拟角频率程序流程图：算巴特沃斯滤波器的阶数低通转高通输出波形六源程序：程序代码：clearall;fp=5000;fs=4000;Fs=20000;%采样频率rp=0.5;rs=10;wp=2*pi*fp/Fs;ws=2*pi*fs/Fs;wap=2*F

4、s*tan(wp/2);was=2*Fs*tan(ws/2);[N,wn]=buttord(wap,was,rp,rs,'s');%确定器阶数N和截止频率wn[z,p,k]=buttap(N);%确定归一化传输函数[bp,ap]=zp2tf(z,p,k);%零极点增益滤波器参数转换为传输函数形式[bs,as]=lp2hp(bp,ap,wn);%低通滤波器转换为某一截止频率的高通滤波器[bz,az]=bilinear(bs,as,Fs);%双线性变换法[h,f]=freqz(bz,az,256,Fs);%求频率响应subplot(2,1,1);plot(f,abs(h))

5、;gridon;xlabel('f');ylabel('

6、H(w)

7、');title('

8、H(w)

9、的幅度谱图');db=20*log10((abs(h)+eps)/max(abs(h)));subplot(2,1,2);plot(f,db);gridon;xlabel('f');ylabel('

10、H(w)

11、');title('

12、H(w)

13、以dB为单位的幅度谱图');clearall;fp=5000;fs=4000;F=20000;rp=0.5;rs=10;T=1/F;wp=2*pi*fp/F;ws=2*pi*fs/F;Wp=2*tan(wp/2)/T;Ws=2*tan

14、(ws/2)/T;W1=1/Ws;W2=1/Wp;[N,wn]=buttord(W1,W2,rp,rs,'s');%巴特沃思滤波器的阶估计，计算阶数，3db截止频率Wn=1/wn;fprintf('滤波器的阶数N=%.0f',N);[b,a]=butter(N,1,'s');[bs,as]=lp2hp(b,a,Wn);[numd,dend]=bilinear(bs,as,F);%disp('分子系数b')fprintf('%.4e',numd);fprintf('');disp('分母系数a');fprintf('%.4e',dend);fprintf(''

15、);w=linspace(0,pi,1024);h=freqz(numd,dend,w);%计算频率响应H(z),在[0，2pi]上采样,w决定采样频率点subplot(211),plot(w/pi,abs(h));xlabel('归一化频率');ylabel('

16、H(w)

17、');subplot(212),plot(w/pi,20*log10(abs(h)));axis([01-501]);xlabel('归一化频率');ylabel('幅度/dB');仿真测试结果：实验总结：设计低通滤波器首先要将题目所给的数字指标转换成模拟指标，用双线