信号处理课程设计报告ok
数字信号处理课程设计报告_3
目录1.设计概述(目的和要求) 32.设计任务 33.设计题目(简要描述三个题目) 44.内容及结果 45.思考及体会14一、课程设计目的及要求数字信号处理是一门理论性和实践性都很强的学科,通过课程设计可以加深理解掌握基本理论,培养学生分析问题和解决问题的综合能力,为将来走向工作岗位奠定坚实的基础,因此做好课程设计是学好本课程的重要教学辅助环节。
本指导书结合教材《数字信号处理教程》的内容,基于MATLAB程序语言提出课程设计的题目及要求,在做课程设计之前要求学生要尽快熟悉MATLAB语言,充分预习相关理论知识,独立编写程序,以便顺利完成课程设计。
二、课程设计任务课程设计的过程是综合运用所学知识的过程。
课程设计主要任务是围绕数字信号的频谱分析、特征提取和数字滤波器的设计来安排的。
根据设计题目的具体要求,运用MATLAB语言完成题目所规定的任务及功能。
设计任务包括:查阅专业资料、工具书或参考文献,了解设计课题的原理及算法、编写程序并在计算机上调试,最后写出完整、规范的课程设计报告书。
课程设计地点在信息学院机房,一人一机,在教师统一安排下独立完成规定的设计任务。
三、课程设计题目根据大纲要求提供以下三个课程设计题目供学生选择,根据实际情况也可做其它相关课题。
1.DFT在信号频谱分析中的应用1. 用MATLAB语言编写计算序列x(n)的N点DFT的m函数文件dft.m。
并与MA TLAB中的内部函数文件fft.m作比较。
2. 对离散确定信号()cos(0.48)cos(0.52)x n n n ππ=+ 作如下谱分析:(1) 截取()x n 使()x n 成为有限长序列N(0≤≤n N -1),(长度N 自己选)写程序计算出()x n 的N 点DFT ()X k ,并画出相应的幅频图()~X k k 。
(2) 将 (1)中()x n 补零加长至M 点(长度M 自己选),编写程序计算()x n 的M 点DFT 1()X k ,并画出相应的图1()~X k k 。
数字信号处理课程设计报告
数字信号处理课程设计实验报告一、课程设计内容要求1、课程设计题目设计并实现一个流程如图所示的信号处理演示系统,该系统包含信号发生器、频谱分析、滤波器设计、数字滤波和输出信号分析5个主要模块,各模块的具体功能要求如下:1)信号发生器根据信号类型不同可分为两大类:(1)静态型:直接输入测试信号系列。
(2)动态型:输入如下式所示的由多个不同频率正弦信号叠加组合而成的模拟信号公式,指定采样频率和采样点数,动态生成该信号的采样序列,作为测试信号。
100sin(2pif1t)+100sin(2pif2t)+…+100sin(2pifnt)2)频谱分析是用FFT对产生的测试信号进行频域变换,展示其幅频、相频特性,指定需要滤出或保留的频带,通过选择滤波器类型(IIR或FIR),确定对应的滤波器技术指标(低通、高通、带通、带阻)。
3)滤波器设计根据IIR/FIR数字滤波器技术指标设计滤波器,生成相应的滤波器系数,并展示对应的滤波器幅频、相频特性。
(1)IIR DF设计:使用双线性变换法,可选择滤波器类型(巴特沃斯/切比雪夫型);(2)FIR DF 设计:使用窗口法,可选择窗口类型。
4)数字滤波根据设计的滤波器系数,对测试信号进行滤波,得到滤波后信号。
(1) IIR DF:要求通过差分方程迭代实现滤波,未知初值置0处理;(2) FIR DF:要求通过快速卷积实现滤波,可以选择使用重叠相加或重叠保留法进行卷积运算,并动态展示卷积运算的详细过程。
5)输出信号分析展示滤波后信号的幅频和相频特性,分析是否满足滤波要求。
对同一滤波要求,根据输出信号频谱,对比分析各类滤波器的差异。
2、设计题目要求使用MATLAB编程实现上述信号处理演示系统,具体要求如下:(1)系统应使用图形用户界面(GUI);(2)系统功能至少包括非语音信号的低通和高通滤波;(3)滤波器设计模块应避免使用MATLAB工具箱函数;(4)IIR DF设计必须可选基于巴特沃斯或切比雪夫1型;(5)FIR DF设计必须可选择各类窗口,且FIR滤波可选长序列卷积方法。
通信信号处理课程报告(优秀范文五篇)
通信信号处理课程报告(优秀范文五篇)第一篇:通信信号处理课程报告MIMO技术及其在下一代移动通信中的应用一、前言:MIMO技术是无限移动通信领域智能天线技术的重大突破。
MIMO技术能在不增加宽带的情况下,成倍的提高通信系统的容量和频谱利用率。
随着世界各国对该技术的不断研究完善,我们有理由相信MIMO技术将成为新一代移动通信系统所必须采用的关键技术。
MIMO技术源于无限通信天线分集技术与智能天线技术,它是多入单出(MISO)与单入多出(SIMO)技术的结合,具有两者的优势和特征。
MIMO系统在发端和收端均采用多天线单元,运用先进的无线传输与信号处理技术,利用无限信道的多径传播,因势利导,开发空间资源,建立空间并行传输通道,在不增加带宽与发射功率的情况下,成倍地提高无线通信的质量与数据速率,堪称现代通信领域的重要技术突破。
MIMO技术已不是传统的无线通信智能天线,其优势已非常规智能天线所及。
二、MIMO技术:1、MIMO信道模型:MIMO系统在基站和移动端都采用了天线阵列,可为移动通信系统带来更大的系统容量,更好地保障了通信质量以及提供更高的频谱利用率。
MIMO系统能够在不增加频谱资源和天线发射功率的前提下,提供未来移动通信系统所需要的大容量高速率传输。
当发射功率和传输带宽固定时,MIMO系统的最大容量或容量上限将随天线数目的增加而增加,可以提高无线信道的容量。
以基站和移动台作为发射端和接收端来分析。
上图1所示的两个线性天线阵列,假定基站有NT根天线、移动台有NR根天线。
在基站的天线阵列上的信号表示为:xj(t)=[x1(t),x2(t),…xt(t)]T式中,符号[.]T为矢量或矩阵的转置,xj(t)为移动台的第i根天线端口的信号。
同理,yj(t)= [y1(t),y2(t),…yR(t)]T 式中,yj(t)为移动台得第j根天线端口的信号。
2、MIMO系统的容量:系统的容量是表征通信系统性能最重要的标志之一,即表示了通信系统的最大传输率。
河南理工大学数字信号处理课程设计报告
数字信号处理课程设计报告题目:语音信号去噪处理专业班级 XXXXXXXXX学号 XXXXXXXXXXXXX学生姓名 XXXXXX指导教师张培玲教师评分2016年 1月 13日语音信号滤波去噪——使用脉冲响应不变法设计的巴特沃斯滤波摘要本课程设计主要运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,根据结果和学过的理论得出合理的结论。
关键词课程设计;滤波去噪;巴特沃斯滤波器;脉冲响应不变法;MATLAB目录一、设计目的与要求 (4)二、总体设计方案 (5)2.1实验步骤 (5)2.2设计内容 (6)2.3语音信号的频谱分析 (7)2.4滤波器设计 (8)2.5结果分析............................... (13)三、设计原理结果与仿真分析 (13)3.1设计原理 (13)3.2 仿真结果与分析 (13)四、结论 (14)五、心得体会 (14)参考文献 (14)附录 (15)一、设计目的与要求1.1 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。
1.2课程设计的要求(1)滤波器指标必须符合工程设计。
(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。
二、总体设计方案2.1设计步骤语音信号滤波去噪——使用脉冲不变响应法设计的巴特沃斯滤波器的设计流程如图3.1.1所示:图2.1.1 脉冲响应不变法巴特沃斯滤波器对语音信号去噪流程图2.2设计内容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点击windows系统桌面的“开始”按钮,点击开始菜单栏里的“附件”,选择“录音机”选项,点击录音机“文件”选项,进入“声音选定”设置,把属性一栏设置成“8000Hz,8位,单声道,7KB/秒”(见图3.2.1)。
数字信号处理课程设计报告
数字信号处理课程设计报告《数字信号处理》课程设计报告专业:电子信息工程班级:学号:姓名:指导教师:2011年6月29日1.课程设计目的通过对课程设计任务的完成,使学生进一步巩固数字信号处理的基本概念、理论、分析方法和实现方法;使学生掌握的基本理论和分析方法方面的知识得到进一步扩展;使学生能有效地将理论和实际紧密结合;增强学生软件编程实现能力和解决实际问题的能力。
要求学生能够熟练地用Matlab语言编程实现IIR数字滤波器和FIR数字滤波器,进一步明确数字信号处理的工程应用。
2.课程设计题目描述和要求设计一个FIR数字滤波器要求如下:1.声音提取2.滤波器设计3.声音回放3.课程设计报告内容数字滤波器可分为两种,即有限冲激响应( FIR,Finite Impulse Response)滤波器和无限冲激响应( IIR,Infinite Impulse Response)滤波器。
FIR滤波器结构上主要是非递归结构,没有输出到输入的反馈,系统函数H (z)在极点处收敛,极点全部在z = 0处(因果系统),因而只能用较高的阶数达到高的选择性。
FIR数字滤波器的幅频特性精度较之于IIR数字滤波器低,但是线性相位,就是不同频率分量的信号经过fir滤波器后他们的时间差不变,这是很好的性质。
FIR数字滤波器是有限的单位响应也有利于对数字信号的处理,便于编程,用于计算的时延也小,这对实时的信号处理很重要。
FIR滤波器因具有系统稳定,易实现相位控制,允许设计多通带(或多阻带)滤波器等优点收到人们的青睐。
由于FIR的种种优点,所以在此选择FIR作为本次课程设计的重点。
3.1总体设计本次课程设计包括声音提取,声音信号分析,噪声分析,加噪,加噪后信号分析,滤波器设计,滤波后信号分析。
整个过程可以用以下框图表示:3.2软件仿真调试结果分析 3.2.1 声音信号的提取为了作为对比,使用两种方法提取声音源信号:自己录制和复制已有的声音信号。
《现代信号处理》课程设计报告
Central South University课程设计报告课程名称: 现代信号处理设计者:专业班级: 通信0905班学号:指导老师:所属院系:信息科学与工程学院二〇一一年九月目录➢一、摘要及关键字➢二、课程设计目的➢三、课程设计题目和题目设计要求➢四、仿真设计思想和系统功能分析(理论分析与计算设计思路、程序源代码、测试数据、测试输出结果,及必要的理论分析和比较)➢五、总结(包括设计过程中遇到的问题和解决方法,设计心得与体会等)➢六、参考资料0()()sin()()anT a x n x nT Ae nT u nT -==Ω一、摘要及关键字摘要:数字信号处理是通信工程专业相当重要的学科,对日后就业和科研有重大的意义,通过MATLAB ,我们可以清晰地理解数字信号处理中难以理解的一面,对理论的知识加以深化。
关键字:MATLAB 数字信号处理 GUI 序列 频谱分析 相位 滤波器二、课程设计的目的1.全面复习课程所学理论知识,巩固所学知识重点和难点,将理论与实践很好地结合起来。
2.提高综合运用所学知识独立分析和解决问题的能力;3.熟练使用一种高级语言进行编程实现。
三、课程设计题目描述和要求本次课程设计的主要任务一是应用Matlab 对信号进行处理,进行频谱分析;二是数字滤波器的设计与实现。
设计题目如下:1. 给定模拟信号:)()sin()(0t u t Ae t at a x Ω=-,式中128.444=A,α=,s rad /2500π=Ω。
对()a t x 进行采样,可得采样序列 1) 选择采样频率s f =1 kHz ,观测时间50=p T ms ,观测所得序列()x n 及其幅频特性|()|jw X e2) 改变采样频率s f =300Hz ,观测此时|()|jw X e 的变化3) 令采样频率s f =200Hz ,观测此时|()|jw X e 的变化要求分析说明原理,绘出相应的序列及其它们对应的幅频特性曲线,指出|()|jw X e 的变化,说明为什么?2. 已知Gaussian 序列固定序列()x n 中的参数p=8,令q 分别等于2,4,8,观察它们的时域和幅频特性,了解当2(),015()0,n p q en x n --⎧⎪≤≤=⎨⎪⎩其它q取不同值时,对信号序列的时域及幅频特性的影响;固定q=8,令p分别等于8,13,14,观察参数p变化对信号序列的时域及幅频特性的影响,观察p等于多少时,会发生明显的泄漏现象,混叠是否也随之出现?记录实验中观察到的现象,绘出相应的时域序列和幅频特性曲线。
数字信号处理课程设计报告
本科生课程设计报告课程名称数字信号处理课程设计指导教师赵亚湘学院信息科学与工程学院专业班级通信工程1301班姓名学号目录摘要 (2)一、课程设计目的 (3)二、课程设计内容 (3)三、设计思想和系统功能分析 (4)3.2问题二的设计分析 (5)3.3问题三的设计分析 (6)3.4问题四的设计分析 (7)3.5 GUI的设计分析 (8)四、数据测试分析 (9)4.1 问题一数据测试分析 (9)4.2 问题二数据测试分析 (12)4.3 问题三数据测试分析 (17)4.4 问题四数据测试分析 (20)4.5 GUI测试分析 (27)五、问题及解决方案 (29)5.1 设计过程 (29)5.2 遇到的具体问题 (29)六、设计心得体会 (30)参考文献 (31)附录摘要通信工程专业的培养目标是具备通信技术的基本理论和应用技术,能从事电子、信息、通信等领域的工作。
鉴于我校充分培养学生实践能力的办学宗旨,对本专业学生的培养要进行工程素质培养、拓宽专业口径、注重基础和发展潜力。
特别是培养学生的创新能力,以实现技术为主线多进行实验技能的培养。
通过《数字信号处理》课程设计这一重要环节,可以将本专业的主干课程《数字信号处理》从理论学习到实践应用,对数字信号处理技术有较深的了解,进一步增强学生动手能力和适应实际工作的能力。
数字信号处理课程主要是采用计算机仿真软件,以数值计算的方法对信号进行分析、变换、滤波、检测、估计与识别等加工处理,以达到提取信息便于使用的目的。
数字信号处理的目的是对真实世界的连续模拟信号进行测量或滤波。
因此在进行数字信号处理之前需要将信号从模拟域转换到数字域,这通常通过模数转换器实现。
而数字信号处理的输出经常也要变换到模拟域,这是通过数模转换器实现的。
数字信号处理技术及设备具有灵活、精确、抗干扰强、设备尺寸小、造价低、速度快等突出优点,这些都是模拟信号处理技术与设备所无法比拟的。
数字信号处理的核心算法是离散傅立叶变换(DFT),是DFT使信号在数字域和频域都实现了离散化,从而可以用通用计算机处理离散信号。
《现代信号处理》课程设计实验报告
《现代信号处理》课程设计实验报告《现代信号处理》课程实验报告指导⽼师:⽀国明、周扬专业班级:电⼦信息1101学号:0909110814姓名:周群创⼀、课程设计题⽬和题⽬设计要求1、信号发⽣器⽤户根据测试需要,可任选以下两种⽅式之⼀⽣成测试信号:(1)直接输⼊(或从⽂件读取)测试序列;(2)输⼊由多个不同频率正弦信号叠加组合⽽成的模拟信号公式(如式1-1所⽰)、采样频率(Hz)、采样点数,动态⽣成该信号的采样序列,作为测试信号。
100sin(2Πf1t)+100sin(2Πf2t)+…+100sin(2Πfnt)(1-1)2、频率分析使⽤FFT对产⽣的测试信号进⾏频谱分析并展⽰其幅频特性及相频特性,指定需要滤除的频带,通过选择滤波器类型(IIR/FIR),确定对应的滤波器(低通、⾼通)技术指标。
3、滤波器设计根据以上技术指标(通带截⽌频率、通带最⼤衰减、阻带截⽌频率、阻带最⼩衰减),设计数字滤波器,⽣成相应的滤波器系数,并画出对应的滤波器幅频特性与相频特性。
(1)I IR DF设计:可选择滤波器基型(巴特沃斯或切⽐雪夫);(2)F IR DF设计:使⽤窗⼝法(可选择窗⼝类型,并⽐较分析基于不同窗⼝、不同阶数所设计数字滤波器的特点)。
4、数字滤波根据设计的滤波器系数,对测试信号进⾏数字滤波,展⽰滤波后信号的幅频特性与相频特性,分析是否满⾜滤波要求(对同⼀滤波要求,对⽐分析各类滤波器的差异)。
(1)I IR DF:要求通过差分⽅程迭代实现滤波(未知初值置零处理);(2)F IR DF:要求通过快速卷积实现滤波(对于长序列,可以选择使⽤重叠相加或重叠保留法进⾏卷积运算)。
5、选做内容将⼀段语⾳作为测试信号,通过频谱展⽰和语⾳播放,对⽐分析滤波前后语⾳信号的变化,进⼀步加深对数字信号处理的理解。
要求:使⽤MATLAB(或其它开发⼯具)编程实现上述内容,写出课程设计报告。
⼆、设计思想和系统功能结构及功能说明⾸先输⼊由多个不同频率正弦信号叠加组合⽽成的模拟信号公式、采样频率(Hz)、采样点数,动态⽣成该信号的采样序列,作为测试信号,然后使⽤FFT对产⽣的测试信号进⾏频谱分析并展⽰其幅频特性与相频特性,指定需要滤除的频带,接下来使⽤等波纹法FIR低通滤波器进⾏滤波,最后进⾏分析,检查是否满⾜滤波要求。
信号处理课程设计报告.
信号处理课程设计设计说明书设计项目:线性卷积与圆周卷积演示程序的设计项目完成人:姓名:王威龙学号:20132185 专业班级: 13级电子信息工程一班指导教师:刘淑玉,赵亚凤,王建卫,李超提交日期: 2016.1.8机电工程学院电子信息工程1.设计基本原理1.1课题研究的背景卷积运算广泛的应用于通讯、电子、自动化等领域的线性系统的仿真、分析及数字信号处理等方面。
在MATLAB中可以使用线性卷积和圆周卷积实现离散卷积。
线性卷积是工程应用的基础,但圆周卷积实现线性离散卷积具有速度快等优势。
圆周卷积采用循环移位,在MATLAB中没有专用函数,需要根据圆周卷积的运算过程编制程序代码。
本实验主要围绕线性卷积和圆周卷积的演示程序设计来展开,给出了线性卷积和圆周卷积演示的程序及动态实现。
在线性时不变连续系统中,利用系统的冲激响应和叠加原理来求系统对任意激励信号作用时的零状态响应,这就是卷积方法的原理。
因此,在时域内,卷积运算是求解线性非时变系统零状态响应的重要方法,特别是激励信号为时限信号时尤其如此。
卷积运算的计算比较复杂,是信号与系统分析中的重点和难点,特别适合用于计算机来计算。
以往的卷积积分多用fortran、c、VB等语言编程,不仅编程繁琐,而且可视性差。
用MATLAB来计算卷积积分问题要比用C、FORTRAN 等语言完成相同的事情简洁的多。
在MATLAB 中,有很多现成的函数可以直接调用,而且在计算机方面,可以直接用相应的计算机符号即可。
在编写程序语言方面,它与其他语言相比更为简单。
正因为上述原因,使他深受工程技术人员及科学专家的欢迎,并很快成为应用学科计算机辅助分析、设计、仿真、教学等领域不仅可缺少的基础软件。
1.2课题研究意义本课程为电子信息工程专业的独立实践课,是建立在信号与系统、数字信号处理等课程的基础上,加强实践环节而开设的。
其目的在于通过本课程设计使学生进一步巩固数字信号处理的基本概念、理论、分析方法和实现方法;使学生能有效地将理论和实际紧密结合;增强学生软件编程实现能力和解决实际问题的能力。
数字信号处理课设报告
课程设计任务书学生姓名:杨茜专业班级:电信1206班指导教师:黄朝兵工作单位:信息工程学院题目:IIR带阻滤波器的设计初始条件:具备数字信号处理的理论知识;具备Matlab编程能力;熟悉带阻滤波器的设计原理;提供编程所需要的计算机一台要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)1、设计中心频率为200Hz,带宽为150Hz的IIR数字带阻滤波器;2、独立编写程序实现3、完成符合学校要求的设计说明书时间安排:一周,其中3天程序设计,2天程序调试指导教师签名:年月日系主任(或责任教师)签名:年月日摘要数字滤波器是由数字乘法器、加法器和延时单元组成的一种算法或是装置。
数字滤波器的功能是对输入离散信号的数字代码进行运算处理,已达到信号频谱的目的。
由于电子计算机技术和大规模集成电路的发展,数字滤波器已可用计算机软件实现,也可用大规模集成数字硬件实时实现。
使用MATLAB信号处理箱和BW(巴特沃斯)设计低通滤波器。
IIR数字滤波器,又名“无限脉冲响应数字滤波器”,或“递归滤波器”。
递归滤波器,也就是IIR数字滤波器,顾名思义,具有反馈,一般认为具有无限的脉冲响应。
关键字:数字滤波器IIR MATLABAbstractDigital filter is made up of digital multiplier, adder and delay time of an algorithm, or device.The function of the digital filter is the input discrete signal processing of digital code, has reached the purpose of the signal spectrum.Due to the development of the computer technology and large scale integrated circuit, the digital filter has been available computer software implementation, large-scale integrated digital real-time hardware implementation is also ing the MATLAB signal processing box and BW, butterworth low-pass filter design.IIR digital filter, also known as "infinite impulse response digital filter", or "recursive filter".Recursive filter, also known as the name implies, IIR digital filter, with feedback, generally credited with infinite impulse response.Key word:Digital filter IIR MATLAB目录1.绪论 (1)2. 数字滤波器的设计 (2)2.1数字滤波器的分类 (2)2.2带阻数字滤波器的设计指标 (2)2.3带阻数字滤波器设计的方案选择 (2)2.3.1模拟滤波器的选择 (2)2.3.2数字滤波器的转化方法选择 (3)2.4数字滤波器的设计原理 (3)2.4.1数字滤波器的设计步骤 (3)2.4.2数字滤波器的设计框图 (3)2.4.3数字滤波器的原理说明 (4)3. IIR数字带阻滤波器的设计 (6)3.1IIR数字带阻滤波器的设计步骤 (6)3.2MATLAB函数的调用 (7)3.3MATLAB程序代码 (7)3.4仿真结果 (9)3.5设计结果分析 (11)4.总结 (12)5.参考文献 (13)本科生课程设计成绩评定表 (14)1.绪论在现代通信系统中,由于信号中经常混有各种复杂成分,所以很多信号分析都是基于滤波器而进行的,而数字滤波器是通过数值运算实现滤波,具有处理精度高、稳定、灵活、不存在阻抗匹配问题,可以实现模拟滤波器无法实现的特殊滤波功能。
信号处理综合设计实验报告
信号处理综合设计实验报告1. 引言本实验旨在探索并综合运用信号处理中的各种技术,包括滤波、调制、解调等,以实现特定的信号处理任务。
通过此实验,我们可以深入理解信号处理的基本原理,并学会应用相应的算法与工具来处理实际问题。
2. 实验目标本实验的主要目标是设计一个音频传输系统,即将音频信号从发送端传输到接收端,并恢复出原始音频信号。
具体实验要求如下:1. 通过设计合适的调制和解调方案,将原始音频信号转换为模拟信号进行传输,并在接收端将其恢复为数字音频信号。
2. 使用合适的滤波算法来抑制传输过程中的噪声和失真。
3. 实现信号处理任务的过程中,需要考虑系统的实时性和鲁棒性。
3. 实验过程及结果3.1 调制与解调设计首先,针对音频信号的调制与解调设计,我们选择了频率调制方案,将音频信号转换为调制信号进行传输。
实验中采用了常见的调频调制方案(FM),将音频信号编码到调制信号的频率变化中。
调制端采用MATLAB软件进行模拟调制,经过频率变换后,将调制信号通过声卡输出到接收端。
接收端通过声卡输入获取调制信号,并进行解调以还原出音频信号。
实验结果表明,经过调制和解调后,音频信号仍然能够保持较高的还原度,信号质量较好。
3.2 滤波算法设计由于传输过程中可能会引入一定的噪声和失真,为了提高信号质量,我们在接收端引入了滤波算法,以抑制噪声和失真。
实验中我们采用了数字滤波器设计技术,通过设计合适的滤波器来实现信号的去噪和失真抑制。
具体而言,我们采用了低通滤波器来滤除超出音频频带的高频成分,并采用均衡化滤波器来补偿传输过程中的频率响应差异。
实验结果显示,引入滤波算法后,信号质量得到了进一步提升,噪声和失真被有效地抑制了。
3.3 系统实时性与鲁棒性分析在实验过程中,我们需要关注系统的实时性和鲁棒性。
实时性要求系统能够在实际应用场景中及时响应,而鲁棒性则要求系统能够在不稳定环境下稳定工作。
根据实验结果,我们发现整个音频传输系统的实时性较高,信号处理的延迟较小,音频可以实时传输和恢复。
数字信号处理的课程设计报告
目录1.绪论 (3)1.1 设计目的 (3)1.2 设计的要求 (3)1.3 设计内容 (3)1.3.1 预习题部分 (3)1.3.2 设计题部分 (4)2.设计方案与设计原理 (5)2.1 设计思路 (5)2.2设计原理 (6)3.设计步骤与仿真结果 (9)3.1 语音信号的获取 (9)3.1.1 语音信号的采集 (9)3.1.2 干扰信号的加载 (10)3.2 IIR数字滤波器的设计 (12)3.2.1 巴特沃斯带通滤波器的设计 (12)3.2.2 巴特沃斯低通滤波器的设计 (13)3.2.3 巴特沃斯高通滤波器的设计 (13)3.3 FIR数字滤波器的设计 (14)3.3.1 Hanning窗带通滤波器的设计 (14)3.3 .2 Hanning窗带通滤波器的设计 (15)3.3.3 Hanning窗带通滤波器的设计 (16)4.预习题部分 (17)5.收获和体会 (26)6主要参考文献 (28)7.附录 (29)附录1巴特沃斯带通滤波器的仿真程序 (29)附录2 巴特沃斯低通滤波器的仿真程序 (30)附录3 巴特沃斯高通滤波器的仿真程序 (31)附录4 Hanning窗带通滤波器仿真程序 (32)附录5 Hanning窗低通滤波器仿真程序 (33)附录6 Hanning窗高通滤波器仿真程序 (34)1 绪论1.1设计目的通过本次课程设计,综合运用数字信号处理技术课程和其他有关先修课程的理论和生产实际知识去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。
初步培养学生对工程设计的独立工作能力,学习设计的一般方法。
通过课程设计树立正确的设计思想,提高学生分析问题、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) 熟悉离散信号和系统的时域特性。
(2) 掌握数字信号处理的基本概念,基本理论和基本方法。
(3) 掌握序列快速傅里叶变换方法。
信号处理分析课程设计报告
目录摘要 (1)1 DSB调制与解调的基本原理 (2)1.1 DSB调制原理 (2)1.2 DSB解调原理 (3)2 Simulink仿真电路 (4)2.1 调制模块 (4)2.2 调制后加入高斯白噪声 (6)2.3 解调与低通滤波模块 (8)2.4 总体模型 (10)3 MATLAB程序代码 (11)3.1 系统框图 (11)3.3 噪声部分 (13)3.4 带通滤波部分 (14)3.5 解调部分 (15)3.6 低通滤波部分 (16)4 心得体会 (17)5 参考文献 (18)附录 (19)摘要信号的调制与解调在通信系统中具有重要的作用。
调制过程实际上是一个频谱搬移的过程,即是将低频信号的频谱(调制信号)搬移到载频位置(载波)。
而解调是调制的逆过程,即是将已调制信号还原成原始基带信号的过程。
调制与解调方式往往能够决定一个通信系统的性能。
幅度调制就是一种很常见的模拟调制方法,在AM信号中,载波分量并不携带信息,仍占据大部分功率,如果抑制载波分量的发送,就能够提高功率效率,这就抑制载波双边带调制DSB-SC (Double Side Band with Suppressed Carrier),因为不存在载波分量,DSB-SC 信号的调制效率就是100%,即全部功率都用于信息传输。
但由于DSB-SC信号的包络不再与调制信号的变化规律一致,因而不能采用简单的包络检波来恢复调制信号,需采用同步检波来解调。
这种解调方式被广泛应用在载波通信和短波无线电话通信中。
但是由于在信道传输过程中必将引入高斯白噪声,虽然经过带通滤波器后会使其转化为窄带噪声,但它依然会对解调信号造成影响,使其有一定程度的失真,而这种失真是不可避免的。
本文介绍了M文件编程和Simulink两种方法来仿真DSB-SC系统的整个调制与解调过程。
关键词DSB-SC调制同步检波信道噪声M文件Simulink仿真1 DSB 调制与解调的基本原理1.1 DSB 调制原理在消息信号m(t)上不加上直流分量,则输出的已调信号就是无载波分量的双边带调制信号,或称抑制载波双边带(DSB-SC )调制信号,简称双边带(DSB )信号。
数字信号处理课程设计报告_4
目录一、课程设计的目的 (2)二、数字滤波器的设计步骤 (2)2.2、IIR数字滤波器与FIR数字滤波器的区别 (2)三、IIR数字滤波器 (3)3.1、IIR数字滤波器的特点 (3)3.1.2、IIR数字滤波器采用递归型结构 (3)3.1.3、借助成熟的模拟滤波器的成果 (3)3.1.4、需加相位校准网络 (3)3.2、用双线性法设计IIR数字滤波器 (3)3.3、巴特沃斯低通滤波器的设计 (4)3.4、巴特沃斯高通滤波器的设计 (5)3.4.1、巴特沃斯高通滤波器各参数图形 (5)3.4.2、巴特沃斯高通滤波器滤波效果图 (5)四、FIR数字滤波器 (5)4.1、FIR滤波器的特点 (5)4.2、窗函数法设计FIR数字滤波器 (6)五、程序实例源码 (8)六、问题分析 (12)七、心得体会 (13)八、参考文献 (13)一、课程设计的目的数字滤波是数字信号分析中最重要的组成部分之一,与模拟滤波相比,它具有精度和稳定性高、系统函数容易改变、灵活性强、便于大规模集成和可实现多维滤波等优点。
在信号的过滤、检测和参数的估计等方面,经典数字滤波器是使用最广泛的一种线性系统。
本次课程设计是通过对常用数字滤波器的设计和实现,掌握数字信号处理的工作原理及设计方法;熟悉用双线性变换法设计 IIR 数字滤波器和用窗函数法设计FIR数字滤波器的原理与方法,掌握利用数字滤波器对信号进行滤波的方法,掌握数字滤波器的计算机仿真方法,并能够对设计结果加以分析。
二、数字滤波器的设计步骤2.1、不论是IIR滤波器还是FIR滤波器的设计都包括三个步骤:(1)按照实际任务的要求,确定滤波器的性能指标。
(2)用一个因果、稳定的离散线性时不变系统的系统函数去逼近这一性能指标。
根据不同的要求可以用IIR系统函数,也可以用FIR系统函数去逼近。
(3)利用有限精度算法实现系统函数,包括结构选择,字长选择等。
2.2、IIR数字滤波器与FIR数字滤波器的区别2.2.1、单位响应IIR数字滤波器单位响应为无限脉冲序列,而FIR数字滤波器单位响应为有限的;FIR滤波器,也就是“非递归滤波器”,没有引入反馈。
数字信号处理课程设计报告
设计一信号的基本运算一、设计目的熟悉信号的基本运算,通过运用Matlab进行仿真,加深对信号基本运算的理解。
通过对数据的处理,加深对Matlab中数据存取,数值运算,矩阵运算的方式及工作原理的了解。
二、设计原理Matlab是以矩阵为基础的一种软件,其集成了数值运算、矩阵运算、信号处理和图形等众多功能。
其中,对数据的存取都是以矩阵的方式进行的。
Matlab工具箱中提供了很多已经编写好的函数,我们这用些函数的时候只需要从工具箱中调用就可以了,这些函数都十分的方便。
如其中的wavread( )函数,我们可以用来从音频文件中获取数据,然后对这些数据进行运算,然后通过sound( )函数对音频文件进行回放;还有一些特殊矩阵的生成函数,如用函数zeros生成全0矩阵:格式B=zeros(m,n)生成m×n的全0阵;用函数ones生成全1矩阵:格式B=ones(m,n)生成m×n的全1阵;用函数rand生成随机矩阵:格式B=rand(m,n)生成m×n的随机矩阵;用函数eye生成单位阵:格式B=eye(m,n)生成m×n矩阵,其中对角线元素全为1,其他元素为0。
通过类似这样的操作,我们就可以方便的对信号进行相应的处理。
本次实验中,我们对一段音频信号,进行回音的模仿,然后经过上采样和下采样,反转的处理,并演示处理后的效果。
三、设计内容本次实验,我们通过采样得到一段以采样频率为8192Hz的语音信号x(k),然后通过编写Matlab程序对这段语音信号进行回音模仿,采用函数x(k)=x(k)+a*x(k-d),期中d为时延,a为时延信号的衰减幅度。
然后对语音信号进行下采样x(k/2)、上采样x(2k)、反转x(-k)。
下采样即在得到的语音信号的基础上,隔一个k值取一个函数值;上采样,即在得到的信号的基础上进行每两个k值之间进行插值;反转即把得到的信号的k变为-k。
通过这样的处理后,回放语音信号,观察效果,再看处理后的信号的时域波形。
信号处理专题设计报告
信号处理专题设计报告信号处理专题设计报告一、选题背景信号处理是一门涉及从采集、传输、存储、分析、展示等方面处理信号的学科。
随着科技的进步,信号处理在许多方面都得到了广泛应用,如通信领域、图像处理、音频处理等。
本设计报告选取信号处理专题作为设计主题,旨在探索信号处理的基本原理和应用方法。
二、设计目标1.了解信号处理的基本概念和理论基础。
2.掌握信号处理的常用方法和技术。
3.实践应用信号处理技术解决实际问题。
三、设计内容1.概述信号处理的基本概念和理论基础。
介绍信号处理的定义、分类以及常见的信号处理方法。
2.详细介绍数字信号处理的基本原理。
包括采样和量化、离散傅立叶变换、滤波和谱估计等内容。
通过数学和图像等方式进行讲解,帮助学生理解和掌握数字信号处理的基本原理。
3.介绍几个常见的信号处理应用。
如语音信号处理、图像处理、生物信号处理等。
对于每个应用领域,分析其特点和需求,探讨如何利用信号处理技术解决实际问题。
4.设计实验项目,通过编程实践的方式加深对信号处理的理解。
可以选取一种信号处理应用,并使用MATLAB等软件进行编程实验。
实验过程中,学生需要理解和实现基本的信号处理算法,并对实验结果进行分析和评价。
四、实施方法1.开展理论讲解。
通过教师讲解、课堂讨论等方式,深入浅出地介绍信号处理的基本概念和理论基础。
2.组织实验训练。
设置实验项目,指导学生独立进行编程实践。
在实验过程中,学生可以自由探索不同的算法和参数,加深对信号处理方法的理解。
3.开展小组讨论。
每个学生组成小组,进行实验结果的交流和讨论。
学生可以分享自己的实验心得和问题,并通过互相讨论提高自己的理解水平。
五、评价方法1.理论知识考核。
通过笔试方式对学生的信号处理理论知识进行考核,测试学生对于信号处理基本概念和方法的掌握程度。
2.实验报告评估。
要求学生提交实验报告,对实验设计、实验结果和实验分析进行评估。
评价学生对信号处理方法的应用能力和实验结果的分析能力。
信号处理课程实训报告
一、实习目的及意义本次信号处理课程实训旨在通过实际操作,加深对信号处理基本理论和方法的理解,提高运用信号处理技术解决实际问题的能力。
通过实训,我们能够更好地将理论知识与实际应用相结合,培养团队协作精神和创新意识。
二、实习时间2023年3月1日至2023年4月30日三、实习地点XX大学电子工程实验室四、实习企业概况XX大学电子工程实验室隶属于XX大学信息科学与工程学院,拥有先进的信号处理实验设备和专业的指导教师团队。
实验室致力于电子工程、通信工程、自动化等相关专业的实验教学和科研工作。
五、实训内容1. 信号基本概念与处理方法(1)信号分类与表示(2)连续信号与离散信号(3)信号的基本运算(4)信号的时域分析2. 离散时间信号处理(1)离散时间傅里叶变换(DTFT)(2)离散傅里叶变换(DFT)(3)快速傅里叶变换(FFT)3. 信号滤波技术(1)低通滤波器(2)高通滤波器(3)带通滤波器(4)带阻滤波器4. 信号检测与估计(1)匹配滤波器(2)相关函数与自相关函数(3)信号估计方法5. 信号处理在实际应用中的案例(1)通信系统(2)图像处理(3)语音信号处理六、实训过程1. 理论学习:首先,我们对信号处理的基本理论进行了深入学习,掌握了信号的基本概念、分类、表示、运算等基础知识。
2. 实验操作:在掌握了信号处理基本理论后,我们开始进行实验操作。
实验过程中,我们熟练运用Matlab软件,对信号进行采样、滤波、频谱分析等操作。
3. 小组讨论:在实验过程中,我们积极与团队成员交流讨论,共同解决实验中遇到的问题,提高了解决实际问题的能力。
4. 报告撰写:实训结束后,我们根据实验结果撰写了实训报告,总结了实验过程中的心得体会。
七、实习成果1. 深入理解了信号处理的基本理论和方法。
2. 掌握了Matlab软件在信号处理中的应用。
3. 提高了实际操作能力,培养了团队协作精神。
4. 完成了信号处理课程实训报告,为今后的学习和工作打下了基础。
数字信号处理课程设计报告
数字信号处理课程设计报告课设题目:语音信号的采集与处理学院:专业:班级:姓名:学号:指导教师:2011 年7月1日课程设计报告撰写要求1、页面设置纸张大小设置为纵向A4,页边距设置为:上3.8厘米,下 3.5厘米,左3厘米,右3厘米,页眉设置为3厘米,页脚设置为2.7厘米,文档网络设置为指定行和字符网格,每行34字,每页34行。
2、段落及字体设置除各级标题外,首行缩进2字符;图、表及图题、表题首行不缩进,居中放置;图表不应超出版心范围;行距采用单倍行距。
正文中文采用小四号宋体,英文采用新罗马字体(Times New Roman),段前0磅,断后0磅;一级标题采用小二号黑体,段前12磅,段后12磅二级标题采用小三号黑体,段前6磅,段后6磅三级标题采用四号黑体,段前6磅,段后0磅3、装订要求采用左侧装订,订两钉。
目录一. 课程设计任务 (1)二. 课程设计原理及设计方案 (2)三. 课程设计的步骤和结果 (6)四. 课程设计总结 (39)五. 设计体会 (40)六. 参考文献 (41)一. 课程设计任务1、语音信号的采集利用Windows下的录音机,录制一段自己的话音,时间在1s内,然后在Matlab软件平台下,利用函数wavread对语音信号进行采样,记住采样频率和采样点数。
2、语音信号的频谱分析在Matlab中,可以利用函数fft对信号进行快速傅立叶变换,得到信号的频谱特性,要求学生首先画出语音信号的时域波形,然后对语音信号进行频谱分析。
3、设计数字滤波器和画出其频率响应给出各滤波器的性能指标;给定滤波器的性能指标如下:(1)低通滤波器的性能指标:fb=1000Hz,fc=1200Hz,As=100dB,Ap=1dB.(2)高通滤波器的性能指标:fc=4800Hz,fb=5000Hz,As=100dB,Ap=1dB.(3)带通滤波器的性能指标:fb1=1200Hz, fb2=3000Hz,fc1=1000Hz, fc2=3200Hz,As=100dB,Ap=1dB.采用窗函数法和双线性变换法设计上面要求的3种滤波器,并画出滤波器的频率响应;4、用滤波器对信号进行滤波然后用自己设计的滤波器对采集到的信号进行滤波,画出滤波后信号的时域波形及频谱,并对滤波前后的信号进行对比,分析信号的变化;5、回放语音信号,分析滤波前后的语音变化;6、设计系统界面为了使编制的程序操作方便,设计处理系统的用户界面,在所设计的系统界面上可以选择滤波器的类型,输入滤波器的参数、显示滤波器的频率响应,选择信号等。
工程信号处理课程设计报告
工程信号处理课程设计报告一、课程目标知识目标:1. 理解并掌握工程信号处理的基本原理,包括信号的分类、采样、傅里叶变换等;2. 学会运用信号处理方法对实际工程信号进行分析和处理;3. 掌握信号处理算法在工程领域的应用,如滤波、降噪、特征提取等。
技能目标:1. 能够运用所学知识,使用编程软件(如MATLAB)进行信号处理的仿真实验;2. 培养学生解决实际工程问题中信号处理方面的能力,具备一定的创新意识和实践操作技能;3. 提高学生的团队协作和沟通能力,通过小组讨论、报告等形式,对信号处理问题进行深入探讨。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对工程信号处理领域的兴趣,激发学生主动学习的热情;2. 培养学生严谨的科学态度,注重实验数据和结果的分析;3. 增强学生的社会责任感和使命感,认识到信号处理技术在国家经济建设和国防事业中的重要作用。
本课程针对高年级本科生或研究生,结合课程性质、学生特点和教学要求,将课程目标分解为具体的学习成果。
在教学过程中,注重理论与实践相结合,鼓励学生积极参与讨论和实践操作,培养具备实际工程问题解决能力的优秀人才。
二、教学内容本课程教学内容依据课程目标,结合教材《工程信号处理》进行选择和组织,具体包括以下章节:1. 信号与系统概述:介绍信号分类、系统分类及线性时不变系统;2. 信号处理基本理论:包括傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换等;3. 信号采样与恢复:阐述奈奎斯特采样定理、信号恢复方法等;4. 数字滤波器设计:介绍IIR滤波器、FIR滤波器设计原理及实现方法;5. 信号滤波与降噪:讲解各种滤波算法、降噪方法及其在工程中的应用;6. 特征提取与识别:包括信号特征提取方法、模式识别基本原理等;7. 信号处理应用案例分析:分析实际工程中信号处理技术的应用。
教学进度安排如下:1-2周:信号与系统概述;3-4周:信号处理基本理论;5-6周:信号采样与恢复;7-8周:数字滤波器设计;9-10周:信号滤波与降噪;11-12周:特征提取与识别;13-14周:信号处理应用案例分析。
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淮阴工学院数字信号处理课程设计报告题目:音乐信号的处理与分析系(院):计算机工程学院专业:通信工程班级:通信1111学号:1111302136姓名:徐玥指导教师:顾相平学年学期:2013 ~ 2014 学年第 1 学期2013年12月18 日设计任务书课题名称音乐信号的处理与分析设计目的1.巩固所学的数字信号处理理论知识,理解信号的采集、处理、传输、显示和存储过程;2.综合运用专业及基础知识,解决实际工程技术问题的能力;3.学习资料的收集与整理,学会撰写课程设计报告。
实验环境1.微型电子计算机(PC);2.安装Windows 2000以上操作系统,MATLAB等开发工具。
任务要求1.使用Windows下的录音机录制一段音乐信号或采用其它软件截取一段音乐信号,对其进行频谱分析;对音乐信号进行不同频率的抽样,分析采样信号的频谱;对音乐信号进行调制,分析调制信号的频谱;设计FIR和IIR数字滤波器,对调制音乐信号进行同步解调,分析滤波后信号的时域和频域特征,回放语音信号。
最后,设计一个信号处理系统界面。
2.利用课余时间去图书馆或上网查阅课题相关资料,深入理解课题含义及设计要求,注意材料收集与整理;3.在第14周末之前完成预设计,并请指导教师审查,通过后方可进行下一步工作;4.结束后,及时提交设计报告(含纸质稿、电子稿),要求格式规范、内容完整、结论正确,正文字数不少于3000字(不含代码)。
工作进度计划序号起止日期工作内容1 2013.12.9~2013.12.9 在预设计的基础上,进一步查阅资料,完善设计方案。
2 2013.12.10~2013.12.11 设计总体方案,构建、绘制流程框图,编写代码,上机调试。
3 2013.12.12~2009.12.13 测试程序,完善功能,撰写设计报告。
4 2013.12.13 参加答辩,根据教师反馈意见,修改、完善设计报告。
指导教师(签章):年月日摘要音乐信号处理是一门比较实用的电子工程的专业课程,语音是人类获取信息的重要来源和利用信息的重要手段。
通过语言相互传递信息是人类最重要的基本功能之一。
语言是人类特有的功能,它是创造和记载几千年人类文明史的根本手段,没有语言就没有今天的人类文明。
语言是语言的声学表现,是相互传递信息的最重要手段,是人类最重要、最有效、最常用和最方便的交换信息的形式。
音乐信号处理是研究用数字信号处理技术队语音信号进行处理的一门科学,它是一门新兴的学科,同时又是综合性的多学科领域和涉及面很广的交叉学科。
本次课程设计是用MATLAB对含噪的语音信号同时在时域和频域进行滤波处理和分析。
采用一系列图像分析和处理技术,实现了语音信号的基本处理的功能,经过测试运行,设计圆满的完成了对语音信号的读取和打开,较好的完成了对语音信号的频谱分析,通过FFT变换,得出了语音信号的频谱图。
在滤波这一块课题主要是从数字滤波器入手来设计滤波器,基本实现了滤波,完成各种滤波器的效果比较。
关键词:音乐信号处理滤波MATLAB 波形频谱目录1 绪论 (1)2 课程设计题目描述和要求 (2)3 音乐信号的分析及处理方法 (2)3.1 声音的录入与打开 (2)3.2 时域信号的FFT分析 (2)3.3 数字滤波器设计原理 (3)3.4 数字滤波器的设计步骤 (3)3.5 IIR滤波器与FIR滤波器的性能比较 (3)4 图形用户界面设计 (4)4.1 图形用户界面概念 (4)4.2 图形用户界面设计 (4)4.3 图形用户界面制作 (4)5 课程设计的具体实现 (6)5.1音乐信号的音谱和频谱观察 (6)5.2音乐信号的抽取(减抽样) (7)5.3音乐信号的AM调制 (9)5.4 AM调制音乐信号的同步解调 (11)总结 (14)致谢 (16)参考文献 (17)1 绪论数字信号处理是利用计算机或专用处理设备,以数值计算的方法对信号进行采集、抽样、变换、综合、估值与识别等加工处理,借以达到提取信息和便于应用的目的。
它在语音、雷达、图像、系统控制、通信、航空航天、生物医学等众多领域都获得了极其广泛的应用。
具有灵活、精确、抗干扰强、设备尺寸小、造价低、速度快等优点。
数字滤波器是数字信号处理中及其重要的一部分。
随着信息时代和数字技术的发展,受到人们越来越多的重视。
数字滤波器可以通过数值运算实现滤波,所以数字滤波器处理精度高、稳定、体积小、重量轻、灵活不存在阻抗匹配问题,可以实现模拟滤波器无法实现的特殊功能。
数字滤波器种类很多,根据其实现的网络结构或者其冲激响应函数的时域特性,可分为两种,即有限冲激响应(FIR,Finite Impulse Response)滤波器和无限冲激响应(IIR,Infinite Impulse Response)滤波器。
FIR滤波器结构上主要是非递归结构,没有输出到输入的反馈,系统函数H(z)在处收敛,极点全部在z=0处(因果系统),因而只能用较高的阶数达到高的选择性。
FIR数字滤波器的幅频特性精度较之于IIR数字滤波器低,但是线性相位,就是不同频率分量的信号经过fir滤波器后他们的时间差不变,这是很好的性质。
FIR数字滤波器是有限的单位响应也有利于对数字信号的处理,便于编程,用于计算的时延也小,这对实时的信号处理很重要。
FIR滤波器因具有系统稳定,易实现相位控制,允许设计多通带(或多阻带)滤波器等优点收到人们的青睐。
IIR滤波器采用递归型结构,即结构上带有反馈环路。
IIR滤波器运算结构通常由延时、乘以系数和相加等基本运算组成,可以组合成直接型、正准型、级联型、并联型四种结构形式,都具有反馈回路。
同时,IIR数字滤波器在设计上可以借助成熟的模拟滤波器的成果,如巴特沃斯、契比雪夫和椭圆滤波器等,有现成的设计数据或图表可查,在设计一个IIR数字滤波器时,我们根据指标先写出模拟滤波器的公式,然后通过一定的变换,将模拟滤波器的公式转换成数字滤波器的公式。
2 课程设计题目描述和要求1、研究音乐信号的特点;2、探讨语音分析与识别、处理的基本理论基础、关键技术;3、写出各步骤的MATLAB的程序代码;4、分析信号的时域波形与频谱;分析滤波前后信号的波形与频谱;5、滤波器的设计可采用图形化设计工具FDATOOL和图形化信号处理设计工具SPTOOL。
3 音乐信号的分析及处理方法3.1 声音的录入与打开在MATLAB中,[y,fs,bits]=wavread('Blip',[N1 N2]);用于读取语音,采样值放在向量y中,fs表示采样频率(Hz),bits表示采样位数。
[N1 N2]表示读取从N1点到N2点的值(若只有一个N的点则表示读取前N点的采样值)。
sound(x,fs,bits);用于对声音的回放。
向量y则就代表了一个信号(也即一个复杂的“函数表达式”)也就是说可以像处理一个信号表达式一样处理这个声音信号。
3.2 时域信号的FFT分析FFT即为快速傅氏变换,是离散傅氏变换的快速算法,它是根据离散傅氏变换的奇、偶、虚、实等特性,对离散傅立叶变换的算法进行改进获得的。
在MATLAB的信号处理工具箱中函数FFT和IFFT用于快速傅立叶变换和逆变换。
函数FFT用于序列快速傅立叶变换,其调用格式为y=FFT(x),其中,x 是序列,y是序列的FFT,x可以为一向量或矩阵,若x为一向量,y是x的FFT 且和x相同长度;若x为一矩阵,则y是对矩阵的每一列向量进行FFT。
函数FFT的另一种调用格式为y=FFT(x,N),式中,x,y意义同前,N为正整数。
函数执行N点的FFT,若x为向量且长度小于N,则函数将x补零至长度N;若向量x的长度大于N,则函数截短x使之长度为N;若x 为矩阵,按相同方法对x 进行处理。
3.3 数字滤波器设计原理数字滤波是数字信号分析中最重要的组成部分之一,与模拟滤波相比,它具有精度和稳定性高、系统函数容易改变、灵活性强、便于大规模集成和可实现多维滤波等优点。
在信号的过滤、检测和参数的估计等方面,经典数字滤波器是使用最广泛的一种线性系统。
数字滤波器的作用是利用离散时间系统的特性对输入信号波形(或频谱)进行加工处理,或者说利用数字方法按预定的要求对信号进行变换。
3.4 数字滤波器的设计步骤不论是IIR滤波器还是FIR滤波器的设计都包括三个步骤:(1) 按照实际任务的要求,确定滤波器的性能指标。
(2) 用一个因果、稳定的离散线性时不变系统的系统函数去逼近这一性能指标。
根据不同的要求可以用IIR系统函数,也可以用FIR系统函数去逼近。
(3) 利用有限精度算法实现系统函数,包括结构选择、字长选择等。
3.5 IIR滤波器与FIR滤波器的性能比较FIR:Finite Impulse response,有限冲击响应IIR:Infinite Impulse response,无限冲击响应从性能上来说,IIR滤波器传输函数的极点可位于单位圆内的任何地方,因此可用较低的阶数获得高的选择性,所用的存贮单元少,所以经济而效率高。
但是这个高效率是以相位的非线性为代价的。
选择性越好,则相位非线性越严重。
相反,FIR滤波器却可以得到严格的线性相位,然而由于FIR滤波器传输函数的极点固定在原点,所以只能用较高的阶数达到高的选择性;对于同样的滤波器设计指标,FIR滤波器所要求的阶数可以比IIR滤波器高5-10倍,结果,成本较高,信号延时也较大;如果按相同的选择性和相同的线性要求来说,则IIR滤波器就必须加全通网络进行相位较正,同样要大增加滤波器的节数和复杂性。
整体来看,IIR滤波器达到同样效果阶数少,延迟小,但是有稳定性问题,非线性相位;FIR滤波器没有稳定性问题,线性相位,但阶数多,延迟大。
4 图形用户界面设计4.1 图形用户界面概念图形用户界面或图形用户接口(Graphical User Interface,GUI)是指采用图形方式显示的计算机操作环境用户接口。
与早期计算机使用的命令行界面相比,图形界面对于用户来说更为简便易用。
GUIDE是MATLAB提供的图形用户界面开发环境,提供了一系列用于创建图形用户界面的工具,从而简化界面布局和编程工作。
4.2 图形用户界面设计4.2.1 GUI窗口的设计在GUI设计模板中选中一个模板,然后单击OK按钮,就会显示GUI设计窗口。
选择不同的GUI设计模式时,在GUI设计窗口中显示的结果是不一样的。
GUI设计窗口由菜单栏、工具栏、控件工具栏以及图形对象设计区等部分组成。
GUI设计窗口的菜单栏有File、Edit、View、Layout、Tools和Help 6个菜单项,使用其中的命令可以完成图形用户界面的设计操作。
4.2.2 GUI窗口的基本操作在GUI设计窗口创建图形对象后,通过双击该对象,就会显示该对象的属性编辑器。