语音滤波器设计-原创
语音滤波设计示例1
end
if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'), get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor'))
set(hObject,'BackgroundColor','white'); end
设置噪声类型
function sound_noise = AddNoise(num,sound_data)
其中 n 属于
凯塞窗 凯塞窗 (Kaiser window)一种局部优化的具有较强能力的窗函 数，其是一种参数可调的窗函数，是一种最优窗函数。同时也是一组 可调的由零阶贝塞尔 Bessel 函数构成的窗函数，通过调整参数β可 以在主瓣宽度和旁瓣衰减之间自由选择它们的比重。对于某一长度的 Kaiser 窗，给定β，则旁瓣高度也就固定了。.凯塞窗函数的表示式 为
I 型切比雪夫滤波器 在通带（或称“通频带”）上频率响应幅度等波纹波动的滤波器 称为“I 型切比雪夫滤波器”； '''n'''阶第一类切比雪夫滤波器的幅度与频率的关系可用下列公 式表示
基于语音信号去噪处理的FIR滤波器设计
基于语音信号去噪处理的FIR滤波器设计概述：在许多语音处理应用中，如通信系统、语音识别和语音合成等，语音信号往往受到各种噪声的污染影响。
为了减少或去除这些噪声的影响，需要设计有效的滤波器。
本文将介绍基于语音信号去噪处理的FIR滤波器的设计方法。
1.FIR滤波器的原理FIR滤波器是一种线性时不变系统，由一组滤波器系数和延迟单元组成。
其输出信号为输入信号与滤波器系数之间的卷积运算。
根据语音信号的频谱特性，可以设计一组合适的滤波器系数，用于去除特定频段的噪声。
2.FIR滤波器的设计方法2.1频率采样法频率采样法是一种直接设计FIR滤波器的方法，它通过在频域中指定所需的频率响应来设计滤波器。
首先，根据信号的采样率和带宽要求，确定滤波器的阶数和过渡带宽。
然后，在频域中绘制所需的频率响应曲线，并进行插值得到滤波器的频率响应。
最后，通过傅立叶逆变换得到滤波器的时域响应，即滤波器系数。
2.2窗函数法窗函数法是一种常用的FIR滤波器设计方法，它通过在时域中选择适当的窗函数来设计滤波器的频率响应。
常用的窗函数有矩形窗、汉宁窗、汉明窗等。
首先，根据信号的采样率和带宽要求，确定滤波器的阶数和过渡带宽。
然后，选择合适的窗函数，并在时域中将滤波器的频率响应与窗函数相乘。
最后，通过傅立叶逆变换得到滤波器的时域响应，即滤波器系数。
3.基于语音信号的去噪处理基于语音信号的去噪处理可以通过FIR滤波器来实现。
首先，通过对语音信号进行时频分析，分析出语音信号的频谱特性和噪声的频谱特性。
然后，根据噪声的频谱特性设计一个合适的FIR滤波器，使其在噪声频段上具有较高的增益，而在语音频段上具有较低的增益。
最后，将噪声信号输入到设计好的FIR滤波器中，并将滤波器的输出与原始语音信号相减，得到去噪后的语音信号。
4.总结本文介绍了基于语音信号去噪处理的FIR滤波器设计方法。
通过选择合适的设计方法和滤波器系数，可以有效地去除语音信号中的噪声。
在实际应用中，可以根据具体的需求和信号特性，选择合适的设计方法和优化算法，以获得更好的去噪效果。
语音信号去噪——数字滤波器的设计PPT
4. 语音信号除噪
用设计的滤波器对加噪语音信号进行滤波除噪
图7 频率特性曲线
该低通滤波器滤除高频信号，保留低频语音信号， 符合设计滤除高频噪音保留低频原始语音信号的特点。
4. 语音信号除噪
图8 滤波前后语音信号频谱的比较
加噪语音通过该低通滤波器之后，保留了低频信号， 滤除高频信号，使语音听着不再尖锐刺耳，这说明已经 达到了滤除高频噪音信号的目的。
3. 数字滤波器的设计
FIR滤波器的窗函数设计法
FIR数字滤波器的参数如下： 通带截止频率=0.2π 过渡带宽度<0.3 阻带衰减As>40 dB
3. 数字滤波器的设计
FIR滤波器的窗函数设计法
(1) 由给定的指标确定窗函数和长度N
由于阻带衰减As>40dB，汉明窗和汉宁窗都 满足要求，若再考虑从滤波器节数最小的原则 出发，这里选用汉宁窗。
语音信号时域波形和信号频谱图
语音信号有两个特点： 1.时域范围内的随机性、短时间的稳定性。 2.语音频谱范围在300～3400Hz内。
2. 语音信号的采集与处理
采用汉纳窗设计低通滤波器 语音经低通滤波器后语音信号的时域波形和频谱图
高频成分被滤除，信号频率在300——200Hz之间
2. 语音信号的采集与处理
掺杂的噪声不但降低了语音质量和语音的可 懂度，严重时将导致不可预知的不良效果，所 以，研究语音信号的除噪具有实际的意义。
2. 语音信号的采集与处理
将话筒接入计算机的语音输入插口上，按下 录音按钮,录制一段语音信号,如下图1所示。
图1 语音信号的采集
2. 语音信号的采集与处理
语音信号的时域、频谱分析
wc
基于语音信号去噪处理的FIR低通滤波器设计
基于语音信号去噪处理的FIR低通滤波器设计语音信号去噪是语音信号处理领域的一个重要研究方向，它的目标是去除语音信号中的噪声，提高语音信号的质量。
FIR低通滤波器是一种常用的信号处理工具，可以有效地去除高频噪声，因此被广泛应用于语音信号去噪处理中。
FIR低通滤波器是一种非递归滤波器，其输出仅依赖于输入和滤波器的系数。
它主要通过限制输入信号的高频成分，而保留低频成分，从而实现去除高频噪声的目的。
FIR低通滤波器的设计主要包括两个方面：滤波器的频率响应特性和滤波器的系数计算。
滤波器的频率响应特性是指滤波器对不同频率的信号的响应程度，通常使用滤波器的幅频特性和相频特性来描述。
在语音信号去噪处理中，我们希望滤波器能够尽可能地保留语音信号的频率特性，同时去除噪声的高频成分。
因此，我们可以设计一个频率响应随频率变化而变化的滤波器，使得在语音信号频率范围内的信号受到较小的衰减，而高频噪声信号受到较大的衰减。
在滤波器的系数计算中，常用的方法有窗函数设计法和频率采样法。
窗函数设计法是一种经典的FIR滤波器设计方法，它通过设计一个窗函数来选择频率响应特性。
常用的窗函数有矩形窗、汉宁窗、哈密顿窗等。
通过选择合适的窗函数，可以得到相应的滤波器系数。
频率采样法是另一种常用的FIR滤波器设计方法，它通过选择一组频率点和相应的幅度，然后通过傅立叶反变换来计算滤波器的系数。
频率采样法的好处是可以直接设定滤波器在不同频率上的衰减需求，因此可以更加灵活地设计出满足特定要求的滤波器。
在语音信号去噪处理中，我们可以将FIR低通滤波器应用于语音信号的预处理环节，通过滤除高频噪声成分，减小噪声对语音信号质量的影响。
一种常见的方法是使用自适应滤波器，在每个时刻根据当前输入信号和滤波器的系数来计算滤波器的输出，从而实现实时的去噪处理。
总之，基于语音信号的去噪处理中，FIR低通滤波器是一种简单但有效的工具。
通过合理设计滤波器的频率响应特性和选择合适的滤波器系数，可以有效地去除语音信号中的高频噪声，提高语音信号的质量。
语音滤波器设计
语音滤波器设计谢钦 电子信息工程学院摘要： 语音滤波器是属于有源滤波器，有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。
它是在运算放大器的基础上增加一些R 、C 等无源元件而构成的。
2方案设计2.1设计要求①分别用压控电压源和无限增益多路反馈二种方法设计电路； ②截止频率f H=3000H Z ,f l=300H Z ；③阻带衰减速率为-40dB/10倍频程，增益A V =10； 注：可使用实验室电源。
2.2设计原理语音滤波器是属于有源滤波器，有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。
它是在运算放大器的基础上增加一些R 、C 等无源元件而构成的。
通常有源滤波器分为：低通滤波器（LPF ）、高通滤波器（HPF ）、带通滤波器（BPF ）、带阻滤波器（BEF ）。
滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分，例如，有一个较低频率的信号，其中包含一些较高频率成分的干扰 2.3滤波设计若要求高通滤波器的阻带特性下降速率大于40dB ／10oct ，必须采用高阶高通滤波器，同高阶低通滤波器一样，也是最常采用巴特沃思型和切比雪夫型近似，同样也是先查表，得到分母多项式，分别 滤波器幅频特性 用一阶高通滤波器或二阶高通滤波器电路级联，来实现高阶高通滤波器电路。
在此不再赘述。
实验平台采用独立分离式结构设计，因此可以通过连接线构成多种适合不同传感器输出特性的滤波器。
滤波器的种类很多，从功能上可以分为低通、高通、带通、带阻滤波器，从设计方法上分为巴特沃斯型、切比雪夫型、贝塞尔型滤波器等。
理想滤波器通式：nn n n mm m m a S a S a S b b S b S b S K +++++++=----1111110)( （m ≤n ） 二阶滤波器通式：低通滤波器 222)(nnnVP S Q S A S K ωωω++=（2-2）高通滤波器 222)(nnVP S Q S S A S K ωω++=（2-3）带通滤波器 22)(nn n VP S Q S SQA S K ωωω++= （2-4）带阻滤波器 2222)()(nnVP S QS S A S K ωωω+++= （2-5）3单元电路设计3.1 压控电压源电路二阶压控型有源低通滤波器的电路图如图1经过代入公式计算得到：R1=2.4075Kohm R2=2.692Kohm C1=65.75nF C2=13.15nF C3=65.75nF3.2 无限增益多路反馈电路 二阶高通滤波器的电路图如图2 (1)通带增益A V =-C/C1;(2)二阶滤波器通式(2)传递函数2p p2)()3(1)(=)(sCR sCR A A sCR s A v v v +-+(1)通带增益1fp +1=R R A v图1二阶压控型有源低通滤波器的电路图2二阶高通滤波器电路222)(nnVP S QS S A S K ωω++=;经过代入公式计算可得：R3=1.495Kohm R4=2.692Kohm R5=2.692 Kohm R6=2.692Kohm C4=33nF C5=33Nf4总体电路设计4.1总体电路图4.2仿真测试得到的数据4.2仿真测试得到的幅频曲线=8.78；与要综上可知：仿真结果得到的截止频率fH=4000HZ,fl=500HZ，增益AV求的截止频率fH=3000HZ,fl=300HZ相差不大，处于误差允许范围内，所以此电路设计符合要求。
语音信号的滤波——滤波器的设计
图7-6 保存输出信号
图7-7 输出信号波形图和频谱图
涉及到在matlab中利用滤波器对语音信号进行滤波
注意： 1. 可利用filter函数 2. 可语音信号频谱与滤波器频响相乘（即对语音信号进行高、低通滤波），得到 输出信号的频谱，将所得结果经过傅里叶反变换函数变换为时域信号，绘出处 理后信号的波形图，并分别存档。
audeofile= strcat(filepath,filename); [datatemp,fs,le);
•对数据进行频谱分析，绘出语音信号的波形图和频谱图。
图7-4 输入信号波形图和频谱图
涉及到在matlab中绘制语音的时域波形图和频谱图
语音信号的滤波
输入信号 波形图
系统参数设定
输出信号 波形图
扬声器
输入信号 f(t)
系统函数 h(t)
输出信号y(t)
傅立叶变换 F(w)
×
傅立叶变换 H(w)
傅立叶变换 Y(w)
傅立叶反变换 y(t)
输入信号 频谱图
系统频响
输出信号 频谱图
• 系统的组成模块：
• （语音）输入信号
• 语音录入模块实现语音信号录入功能
• 高通滤波模块、低通滤波模块和带通滤波模块运用频域滤波理论实现对语音 信号的滤波处理功能
•
处理后的（语音）信号保存
– 处理后的语音存档模块实现信号保存功能
图7-2 实验界面
按“输入语音信号”按钮，录入语音信号的数据。
图7-3 选择输入信号
涉及到在matlab中打开文件夹，选择文件 handles.ChosFileOK = 1;%表示已经选择了音频按钮 guidata(hObject,handles); %读入一段音频文件 [filename,filepath]=uigetfile('.wav','选择音频文件'); if(filename==0) return; end
语音信号滤波去噪——使用双线性变换法设计的切比雪夫II型滤波器
一、引言 (3)课程设计目的 (3)课程设计要求 (3)二、( (4)三、设计原理IIR滤波器 (4)切比雪夫I型滤波器 (4)双线性变换法 (7)四、设计步骤 (8)设计流程图 (8)语音信号的采集 (9)语音信号的频谱分析 (10)？滤波器设计 (12)完整的滤波程序及滤波效果图 (15)结果分析 (18)五、出现的问题及解决方法 (20)六、课程设计心得体会 (21)七、参考文献 (22)【语音信号滤波去噪——使用双线性变换法设计的切比雪夫I型滤波器摘要随着信息技术的发展，现代信号处理正向着数字化、软件化方向发展。
滤波器设计是信号处理的重要组成部分，而研究语音信号的滤波设计是现代信息处理的基本内容。
本设计利用计算机WINDOWS下的录音机录入一句语音信号，用MATLAB软件对其进行频谱分析，然后加入一干扰信号，利用设计好的滤波器将干扰信号去除，最后对各部分的频谱进行分析比较。
关键词滤波设计； MATLAB；一、引言用麦克风采集一段8000Hz，8k的单声道语音信号，绘制波形并观察其频谱，给定通带截止频率为2000Hz，阻带截止频率为2100Hz，通带波纹为1dB，阻带波纹为60dB，用双线性变换法设计的一个满足上述指标的切比雪夫II型IIR滤波器，对该语音信号进行滤波去噪处理。
*课程设计目的《数字信号处理》课程设计是在学生完成数字信号处理和MATLAB的结合后的基本实验以后开设的。
本课程设计的目的是为了让学生综合数字信号处理和MATLAB并实现一个较为完整的小型滤波系统。
这一点与验证性的基本实验有本质性的区别。
开设课程设计环节的主要目的是通过系统设计、软件仿真、程序安排与调试、写实习报告等步骤，使学生初步掌握工程设计的具体步骤和方法，提高分析问题和解决问题的能力，提高实际应用水平。
课程设计的要求（1）学会 MATLAB 的使用，掌握 MATLAB 的程序设计方法；（2）滤波器指标必须符合工程实际，根据模拟滤波器的性能指标，确定数字滤波器指标；（3）采用双线性变换法，设计满足上述性能指标要求的ChebyshevII型数字低通滤波器；@（4）设计完后应检查其频率响应曲线是否满足指标；（5）处理结果和分析结论应该一致，而且应符合理论；（6）独立完成课程设计并按要求编写课程设计报告书；二、设计原理用麦克风采集一段语音信号，绘制波形并观察其频谱，给定相应技术指标，用脉冲响应不变法设计的一个满足指标的巴特沃斯IIR滤波器，对该语音信号进行滤波去噪处理，比较滤波前后的波形和频谱并进行分析。
语音滤波器设计
长沙学院课程设计说明书题目语音信号滤波器的设计系(部) 电信系专业(班级) 电气工程及其自动化姓名学号指导教师起止日期2012.12.10-2012.12.16设计任务（一）设计目的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。
（二）设计要求和技术指标1、技术指标：截止频率Hz f H 2000=，Hz f L 200=，4=V A ，阻带衰减速率为倍频10/40dB - 2、设计要求（1） 设计一个能满足要求的二阶有源滤波电路； （2） 要求绘出原理图，并用Protel 画出印制板图；（3） 根据设计要求和技术指标设计好电路，选好元件及参数； （4） 在万能板或面包板或PCB 板上安装好电路并调试；（5） 测量滤波器的性能参数：截止频率、带内增益V A 和阻带衰减速率； （6） 用EWB 对电路仿真，并打印出幅频特性和相频特性曲线； （7） 拟定测试方案和设计步骤； （8） 写出设计性报告。
（三）设计提示1、电路可采用一级二阶低通与一级二阶高通滤波电路级联；（四）设计报告要求1、选定设计方案；2、拟出设计步骤，画出电路，分析并计算主要元件参数值；3、列出测试数据表格。
（五）设计总结1、总结有源滤波器的设计方法和运用到的主要知识点；2、总结有源滤波器性能参数的测试方法。
长沙学院课程设计鉴定表目录第1章绪论................................................... - 0 -1.1滤波器简介.............................................. - 0 -1.2 本人工作............................................... - 1 - 第2章滤波器的传输函数与性能参数 ................. 错误!未定义书签。
语音滤波器的设计
中北大学
课程设计说明书
学生姓名：学号：
学生姓名：学号：
学生姓名：学号：
学院：信息与通信工程学院
专业：电子信息工程
题目：电子综合应用实践：
语音滤波器的设计
指导教师：郝利华职称: 副教授
2010 年 12 月 24 日
中北大学
课程设计任务书
10/11 学年第一学期
学院：信息与通信工程学院
专业：电子信息工程
学生姓名：学号：
学生姓名：学号：
学生姓名：学号：
课程设计题目：电子综合应用实践：
语音滤波器的设计
起迄日期：2010年12月27 日～2011年1月7日课程设计地点：
指导教师：郝利华
系主任：王浩全
下达任务书日期: 2010 年12月 24 日
设计说明书应包括以下主要内容：
（1）封面：课程设计题目、班级、姓名、指导教师、时间
（2）设计任务书
（3）目录
（4）设计方案简介
（5）设计条件及主要参数表
（6）设计主要参数计算
（7）设计结果
（8）设计评述,设计者对本设计的评述及通过设计的收获体会（9）参考文献。
严忠晨MATLAB语音滤波器设计方案
南京师范大学泰州学院毕业论文（设计）（ 2012 届）题目：基于MATLAB的语音滤波器设计院（系、部）：电力工程学院专业：电气工程及其自动化姓名：严忠晨学号 13080436指导教师：叶彪明南京师范大学泰州学院教务处制基于MATLAB的语音滤波器设计摘要走进新时代，科学急速发展，数字技术带来的生活日新月异。
本文借着数字信号处理之手，结合先进的数学软件MATLAB R2009a，对数字滤波技器的发展前景做出自己的分析理解推导。
数字滤波器分为IIR和FIR两类。
本着“求同存异”的原则，去繁化简，做出有一定程度和效果的创新总结。
文中深入分析了滤波器系统设计的各个功能特点、实现原理以及技术关键，分别阐述了使用MATLAB进行带通滤波器设计及仿真的具体方法。
从初学者的角度，篇幅中简单介绍了MATLAB，减少了“学院式”的理论推导，降低了Fourier变换、Laplace变换、z变换、复变函数的环路环节的理解难度，着力体现以“必须够懂为度”的原则。
关键词：数字滤波器IIRFIRMATLABBased On The Matlab Voice Filter DesignAbstractWe go into a new era and the science develops rapidly .The digital technology brings the life changes with each new day .This article is borrowing hand of the digital signal processing ,With advanced mathematics software MATLAB R2009a,Makes own to the digital filter technique prospects for development analysis understanding inferential reasoning .Digital filters are divided into two types of IIR and FIR.In line with “seeks common ground while maintai ning difference” principle ,Goes to the numerous simplification ,So that there is a certain degree and effect of the innovative summary.In the article has thoroughly analyzed the filter system design each function characteristic ,Realization principle as well as technical key ,elaborated separately uses MATLAB to carry on the band-pass filter design and the simulation concrete method。
语音滤波器
课程设计说明书课程设计名称：模拟电路课程设计课程设计题目：语音滤波器学院名称：信息工程学院专业：电子信息工程班级：学号：姓名：评分：教师：江晶20 11 年 04 月 07 日《模拟电路》课程设计任务书20 10 －20 11 学年第 2 学期第 1 周－ 2 周注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。
2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。
目录1 前言 (5)1.1 语音滤波器的概况 (5)1.2滤波器的发展简史 (5)１.３滤波器的分类···························５2 方案设计 (6)2.1 设计目的·································６2.2 设计的任务和要求·························６２.３设计原理························６2.３.1 二阶状态变量型有源滤波电路方框图 (7)2.３.2 压控电压源电路原理······················７2.３.3 无限增益多路反馈电路原理 (8)2.3.４二阶压控型低通有源滤波器 (9)2.3.５方法二：无限增益多路反馈电路原理 (9)3 单元电路设计 (12)3.1 高通滤波 (12)3.1.1 一阶高通滤波器 (12)3.1.2 二阶高通滤波器 (14)3.2 滤波设计 (17)4 总体电路设计 (17)4.1 二阶压控电压源滤波电路设计 (18)4.2二阶无限增益多路反馈滤波电路设计 (19)4.3 最终焊接电路图 (20)5、实验、测试和调试 (20)6、原件清单 (21)7、课程设计总结 (21)1前言1.1 滤波器的概况滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其它频率成分。
语音滤波器的设计
电子线路设计作业语音滤波器的设计学生姓名：X X 学生学号：XXXXXXXXXXX一、设计要求1.该语音滤波器的截止频率Hz f H3000=，Hz f L 300=，10=V A ；2.阻带衰减速率为1040dB -倍频程.二、设计原理由于是要设计一个带通滤波器，那么可以将一级二阶低通滤波器与一级二阶高通滤波器级联。
1。
二阶低通滤波器的传输函数与性能参数： ①传输函数为：()222c cc V s Qs A s A ωωω++=其中：V A —-电压增益，c ω—-截止角频率，Q -—品质因数 ②性能参数如表1。
1所示：表1。
1 二阶低通滤波器（巴特沃斯响应）设计表2.二阶低通滤波器的传输函数与性能参数：①传输函数为:()222c cV s Qs s A s A ωω++=其中：V A ——电压增益,c ω——截止角频率,Q —-品质因数 ②性能参数如表1.2所示：表1。
2 二阶高通滤波器（巴特沃斯响应）设计表三、设计工具计算机一台，Multisim 软件四、设计内容与步骤1.一级二阶低通滤波器的设计：①由表1。
1得到二阶压控电压源低通滤波器的电路，如图1。
1所示；图1。
1 二阶压控电压源低通滤波器电路②由Cf K H 100=得Hz f H3000=,1=K 时，取nF C 33=；③从表1.1得10=V A 时，电容nF C C 6621==；电阻Ω=K R 462.01，Ω=K R 742.22，Ω=K R 560.33，Ω=K R 038.324；④将③中得到的电容1C ；电阻1R ，2R ,3R ，4R 的数据分别带入图1。
1二阶压控电压源低通滤波器电路中;得到一级截止频率为Hz f H 3000=的二阶低通滤波器,如图1.2所示.图1.2 截止频率为Hz f H 3000=的二阶低通滤波器2。
一级二阶高通滤波器的设计:①由表1.2得到二阶无限增益多路反馈高通滤波器的电路，如图1。
3所示；图1。
基于MATLAB的语音信号滤波器设计
信息与电子工程学院课程设计报告课程名称系统设计与仿真班级电子信息工程141姓名学号指导教师葛丁飞语音信号滤波器设计摘要:理论阶段学习的滤波器设计多数是基于参数已知的情况下进行的。
基于窗函数的FIR滤波器较为基础，能对噪声频率与信号频率相差较大的信号起到良好的滤波效果。
分析通过FIR滤波器后的信号的频率特性，测试滤波效果。
维纳滤波器较适合于对噪声频率未知的信号滤波，比较分析两种滤波器对实际语音信号的滤波效果。
与FIR滤波器相较而言，维纳滤波器贴近实际语音处理。
关键词：FIR滤波器设计；语音信号去噪；MA TLAB程序；维纳滤波器。
1 引言1.1课程设计的目的录制一段带噪声的音频，设计一种FIR低通滤波器，消除音频信号中的噪声，并用MATLAB平台对滤波器性能进行分析，观察实际滤波效果。
1.2课程设计的要求（1）滤波器指标必须符合工程实际。
（2）设计完后应检查其频率响应曲线是否满足指标。
（3）处理结果和分析结论应该一致，而且应符合理论。
（4）独立完成课程设计并按要求编写课程设计报告书。
1.3设计平台MATLABMATLAB是一种商业化的数字运算工具，能够有效地进行复杂的数学运算，包括Maple、Mathematica和MathCad等部分[1]。
尽管它的每个部分在数学计算方面各有优势，但是没有哪个单独部分是最佳的，各自都存在优势和不足。
每个部分都能实现基本的数学运算，但在实现符号运算或完成更全面数学运算过程的方法上存在差异，矩阵运算就是第一个典型的例子，MA TLAB在矩阵计算方面具有优势，而Maple在符号计算方面功能强大。
MATLAB程序可以简单地视为利用计算机实现烦琐计算的计算器，但事实上它可以实现更为复杂的科学计算。
如果在办公桌上有一台计算机，那么，人们更喜欢使用MA TLAB而不是计算器，即便是平衡收支情况之类的最简单计算也是如此。
在工程领域，MA TLAB程序正逐步取代传统的计算机语言，成为工程师和科学家的标准运算工具，但这并不意味这人们不需要学习掌握C++和FORTRAN之类的高级语言。
实验一指导 设计滤波器对语音信号进行滤波
中国科学技术大学软件学院
实验讲义
作为数字处理的一个重要部分，数字滤波器的功能，就是把输入序列通过一定的运算 变换成输出序列， 如同信号通过系统一样。按照单位取样响应 h( n) 的时域特性可分为无限 冲激响应 （IIR， Infinite Impulse Response） 系统和有限冲激响应 （FIR， Finite Impulse Response） 系统，有限是指单位取样响应是时宽有限的 h( n) 。 数字滤波器按照实现的方法和结构形式分为递归型或非递归型，递归型数字滤波器 （IIR） 的当前输出 y （n） 是输入 x （n） 的当前值和以前各输入值 x （n） ， x(n-1),x(n-2)， · · · 及 当前各输出值 y(n)，y(n-1)，y(n-2)· · ·的函数。 非递归型 FIR 滤波器当前的输出值 y(n)仅为当前及以前的输入序列的函数， 与以前的各 个输出值无关，用差分方程可表达为 （1-1） 式中系数为单位取样响应的序列值 h（m） ，x（n）是输入采样序列，N 是滤波器长度，y（n） 为滤波器输出序列。 很明显可以看出，这就是线性移不变系统的卷积和公式，也是 x (n)的延时链的横向结 构， 可以说 FIR 本质上是一种线性卷积的运算。
#define length 180 /*语音帧长为 180 点＝22.5ms@8kHz 采样*/ typedef FILE *file; void filter(short xin[],short xout[],int n,double h[]); /*滤波子程序声明，输入为 16bit short 型 */ /*21 点滤波器系数*/ static double hlow[21]={0,-0.000309121660436,-0.000940150229959,0.002708957967671, 0.010126462877093,-0,-0.038569035519551, -0.042966320505829,0.079417738324859,0.290598949077059,0.399865039338186,0.29059894 9077059, 0.079417738324859,-0.042966320505829,-0.038569035519551, -0,0.010126462877093,0.002708957967671, -0.000940150229959,-0.000309121660436,0}; static double hhigh[21]={… }; //从 Matlab 获得 static double hband[21]={… }; //从 Matlab 获得
语音滤波器的设计
课程设计任务书学生姓名：左翔专业班级：信息sy1001班指导教师：刘可文工作单位：信息工程学院题目: 语音滤波器的设计初始条件：电子技术基础知识、电子技术实验室，运算放大器，电阻，电容万能板要求完成的主要任务:1、技术指标：截止频率，fL=300Hz,fH=3000Hz,Av=10,阻带衰减速率为-40dB/十倍频。
2、工作内容（1）设计一个能满足要求的二阶有源滤波电路；（2）要求用Multisim绘出原理图；（3）根据设计要求和技术指标设计好电路，选好元件及参数；（4）在万能板或面包板上安装好电路并调试；（5）测量滤波器的性能参数：截止频率、带内增益Av和阻带衰减速率；（6）用Multisim对电路仿真，并打印出幅频特性和相频特性曲线；（7）拟定测试方案和设计步骤；（8）写出设计性报告。
时间安排：第14周理论讲解，时间：礼拜一5，6节地点：鉴四607第14-20周理论设计、实验室安装调试，地点：鉴主13楼通信工程综合实验室、鉴主15楼通信工程实验室（1）序号阶段内容所需时间1 选题，原理方案设计2天2 电路原理图、印刷版图设计、电路的仿真、实物制作3天3 撰写报告1天4 答辩1天合计7天指导教师签名：2011年月日系主任（或责任教师）签名：2011年月日目录摘要 (1)Abstract (1)1. 概述 (1)1.1. 滤波器的功能和类型 (1)1.2. 模拟滤波器的传递函数与频率特性 (2)1.3. 滤波器的主要特性指标 (3)2. 方案设计与论证 (5)2.1. 第一步确定设计思路 (5)2.2. 第二步确定设计方案 (5)2.3. 论证： (8)3. 元器件参数选取 (9)3.1. 元器件参数选取: (9)4. 电路图设计及仿真 (10)4.1. 低通电路设计及仿真 (10)4.2. 高通电路设计及仿真 (11)4.3. 总体电路设计 (12)5. 实物制作 (14)5.1. 准备元件 (14)5.2. 焊接 (14)5.3. 调试结果 (14)6. 心得体会 (15)元件清单 (16)参考文献 (17)摘要语音滤波器是属于有源滤波器，有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。
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湖南工学院课程设计说明书课题名称：语音滤波器设计专业名称：自动化学生班级：090 班学生姓名：曾学生学号：指导老师：***设计任务（一）设计目的1、学习有源滤波电路的设计方法；2、掌握二阶RC 有源滤波器性能参数的测试技术。
（二）设计要求和技术指标1、技术指标：截止频率Hz f H 2000=，Hz f L 200=，4=V A ，阻带衰减速率为倍频10/40dB -2、设计要求（1） 设计一个能满足要求的二阶有源滤波电路；（2） 要求绘出原理图，并用Protel 画出印制板图；（3） 根据设计要求和技术指标设计好电路，选好元件及参数；（4） 在万能板或面包板或PCB 板上安装好电路并调试；（5） 测量滤波器的性能参数：截止频率、带内增益V A 和阻带衰减速率；（6） 用EWB 对电路仿真，并打印出幅频特性和相频特性曲线；（7） 拟定测试方案和设计步骤；（8） 写出设计性报告。
（三）设计提示1、电路可采用一级二阶低通与一级二阶高通滤波电路级联；2、电路根据二阶滤波器（巴特沃斯响应）设计表设计，采用压控电压源电路；3、在测试过程中，若某项指标偏差较大，则应根据设计表调整修改相应元件的值。
4、设计用仪器设备（1）数字电压表（2）面包板或万能板（3）智能电工实验台5、参考书：《电子线路设计·实验·测试》华中科技大学出版社6、设计用主要器件741两块或747、电阻电容若干（四）设计报告要求1、选定设计方案；2、拟出设计步骤，画出电路，分析并计算主要元件参数值；3、列出测试数据表格。
（五）设计总结1、总结有源滤波器的设计方法和运用到的主要知识点；2、总结有源滤波器性能参数的测试方法。
目录第1章绪论................................................... - 1 -1.1滤波器简介.............................................. - 1 -1.2 本人工作............................................... - 2 - 第2章滤波器的传输函数与性能参数 ............................. - 3 - 2．1 滤波器的传输性能参数 .................................. - 3 -2.2滤波器的设计方案选择.................................... - 5 -2.3 原理电路参数计算 ....................................... - 7 -2.3.1对低通部分.......................................... - 7 -2.3.2对高通部分.......................................... - 9 -2.4原理电路设计选择....................................... - 11 - 第3章 NI MULTISIM仿真....................................... - 12 -3.1 NI Multisim软件简介................................... - 12 -3.2 NIMultisim仿真参数测试................................ - 12 -3．3 测量数据及分析 ....................................... - 14 - 第4章结束语................................................ - 15 - 第5章参考文献.............................................. - 17 - 附录A 电路原理图............................................. - 18 - 附录B 设计元件及工具清单..................................... - 19 -第1章绪论1.1滤波器简介凡是有能力进行信号处理的装置都可以称为滤波器。
在近代电信设备和各类控制系统中，滤波器应用极为广泛；在所有的电子部件中，使用最多，技术最为复杂的要算滤波器了。
滤波器的优劣直接决定产品的优劣，所以，对滤波器的研究和生产历来为各国所重视。
1917年美国和德国科学家分别发明了LC滤波器，次年导致了美国第一个多路复用系统的出现。
20世纪50年代无源滤波器日趋成熟。
自60年代起由于计算机技术、集成工艺和材料工业的发展，滤波器发展上了一个新台阶，并且朝着低功耗、高精度、小体积、多功能、稳定可靠和价廉方向努力，其中小体积、多功能、高精度、稳定可靠成为70年代以后的主攻方向。
导致RC有源滤波器、数字滤波器、开关电容滤波器和电荷转移器等各种滤波器的飞速发展，到70年代后期，上述几种滤波器的单片集成已被研制出来并得到应用。
80年代，致力于各类新型滤波器的研究，努力提高性能并逐渐扩大应用范围。
90年代至现在主要致力于把各类滤波器应用于各类产品的开发和研制。
当然，对滤波器本身的研究仍在不断进行。
我国广泛使用滤波器是50年代后期的事，当时主要用于话路滤波和报路滤波。
经过半个世纪的发展，我国滤波器在研制、生产和应用等方面已纳入国际发展步伐，但由于缺少专门研制机构，集成工艺和材料工业跟不上来，使得我国许多新型滤波器的研制应用与国际发展有一段距离。
在无线电通信、非电量及微弱信号检测、电视接收机、自动控制等电路中，所能接收到的信号通常都是很微弱的，且其中还湿杂有无用或有害的信号，这对电路的正常工作将会造成影响。
为了消除这种影响，就需要用滤波器，便有用信号频率能比较顺利地通过，而将无用及有害的信号滤掉，或让它们受到较大的衰减。
用电感器和电容器所组成的滤波器属无源滤波器，具有成本低、电路简单的特点。
按工作频率的范围，可分为低通滤波器、高通滤波器及带通滤波器。
低通滤波器只有低频信号能通过而高频信号不能通过;高通滤波器只有高频信号能通过而低频信号不能通过;带通滤波器只有某一个通频带范围内的信号能通过，而在此之外的其他频率的信号不能通过。
滤波器有各种不同的分类，一般有如下几种。
（1）按处理信号类型分类---按处理信号类型分类，可分为模拟滤波器和离散滤波器两大类。
其中模拟滤波器又可分为有源、无源、异类三个分类；离散滤波器又可分为数字、取样模拟、混合三个分类。
当然，每个分类又可继续分下去，总之，它们的分类可以形成一个树形结构。
实际上有些滤波器很难归于哪一类，例如开关电容滤波器既可属于取样模拟滤波器，又可属于混合滤波器，还可属于有源滤波器。
因此，我们不必苛求这种“精确”分类，只是让人们了解滤波器的大体类型，有个总体概念就行了。
（2）按选择物理量分类；按选择物理量分类，滤波器可分为频率选择、幅度选择、时间选择（例如PCM制中的话路信号）和信息选择（例如匹配滤波器）等四类滤波器。
（3）按频率通带范围分类；按频率通带范围分类，滤波器可分为低通、高通、带通、带阻、全通五个类别，而梳形滤波器属于带通和带阻滤波器，因为它有周期性的通带和阻带。
1.2 本人工作（1）了解滤波器的基本电路的性质与基本性能；（2）选定语音滤波器的设计电路及基本元器件的系数及选定；（3）运用仿真软件对设计电路进行仿真测试，并对相关系数进行误差分析，找出误差原因，并进行改进；第2章滤波器的传输函数与性能参数2．1 滤波器的传输性能参数由RC元件与运算放大器组成的滤波器称为RC有源滤波器。
其功能是让一定频率范围内的信号通过，抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号。
可用在信息处理、数据传输、抑制干扰等方面，但因受运算放大器频带限制，这类滤波器主要用于低频范围。
根据对频率范围的选择的不同，可分为低通、高通、帯通与带阻等四种滤波器，它们的幅频特性如图2-1所示。
.图2-1滤波器的幅频特性（a）低通，（b）高通，（c）带通，（d）带阻。
一般来说，滤波器的幅频特性越好，其相频特性越差，反之亦然。
滤波器的阶数n越高，幅频特性衰减的速率越快，但RC节数越多，元件参数计算越繁琐，电路调试越困难。
常用的逼近方法是巴特沃斯最大平坦效应和切比雪夫等波动响应（如图2-2）。
表2-1 列出了二阶RC有源滤波器的传输函数,它们的幅频特性如图2-1所示.图2-2巴特沃斯响应与切比雪夫响应比较（a ）巴特沃斯幅频特性（b ）巴特沃斯相频特性（c ）切比雪夫幅频特性（d ）切比雪夫相频特性表2-1二阶RC 滤波器的传输特性 类 型传输函数 性能参数低 通222)(c c c v s Q s A s A ωωω++= A v —通带内的电压增益 W c —低、高通滤波器的中心角频 Q —品质因素，f f BW Q o ∆=≈0ω （当BW<<w 0时） BW —带通、带阻滤波器的宽度高 通222)(c c v s Q s s A s A ωω++=带 通 22)(o o v s Qs s Q A s A ωωωο++=带 阻 2222)()(ooo v S s Q s s A A ωωω+++=实现表2-1所示传输函数的常用电路有电压控制电压源电路和无限增益多路反馈电路。
图2-3所示电路为压控电压源电路，其中运算放大器为同相输入接法，因此滤波器的输入阻抗很高，输出阻抗很低，滤波器相当于一个电压源，故称为电压控制电压源电路。
图2-4所示电路为其中运算放大器为反相输入接法，由于放大器的开环增益为无限大，反相输入端可视为虚地，输出端通过C 2、R 3形成两条反馈支路，故称为无限增益多路反馈电路。
图2-3 压控电压源电路 图2-4无限增益多路反馈电路2.2滤波器的设计方案选择技术指标截止频率Hz f H 2000=，Hz f L 200=，4=V A ，阻带衰减速率为倍频10/40dB -。
图2-3是二阶压控电压源低通滤波器的电路，其传输函数的表达式为 1])1([)()(11122122121)()(0+-+++==S C R A C R C R C C R R S A U U s A V V S i S （2-1） ]]1)1(11[12[122121121212121)(S C R A C R C R C C R R S C C R R A A V V S -++++= （2-2） 2121221211221211]1)1(11[1)(C C R R s C R A C R C R s C C R R A s A V V+-+++=(2-3)222)(C C C V S W S QW S W A A ++= （2-4） 与式2-4低通滤波器传输函数的通用表达式相比较，可得滤波器性能参数的表达式为 21211C C R R W C = （2-5） 212121C C R R W c = （2-6） 2212111)1(11C R A C R C R Q v c -++=ω （2-7） 341R R A v += （2-8） 根据设计要求，要求的带宽范围很宽，其阻带的衰减速率为-40dB/10倍频程，则采用一级二阶高通滤波器与一级二阶低通滤波器想级联，组成一个二阶带通滤波器。