電子信息科學與技術專業(yè)畢業(yè)論文

1、基于Matlab的濾波器設計摘要：MATLAB語言是一種廣泛應用于工程計算及數(shù)值分析領域的新型高級語言,MATLAB功能強大、簡單易學、編程效率高，深受廣大科技工作者的歡迎。特別是MATLAB還具有信號分析工具箱，不需具備很強的編程能力，就可以很方便地進行信號分析、處理和設計。 信號的采集、處理、傳輸、顯示和存儲等有一個系統(tǒng)的體現(xiàn)，做了如下了的設計內容：錄制或選取一段個人自己的語音信號，并對錄制的信號進行采樣；畫出采樣后語音信號的時域波形和頻譜圖；給定濾波器的性能指標，采用窗函數(shù)法和雙線性變換設計濾波器，并畫出濾波器的頻率響應；然后用自己設計的濾波器對采集的信號進行濾波，畫出濾波后信號的時域波

2、形和頻譜，并對濾波前后的信號進行對比，分析信號的變化；回放語音信號；最后，設計一個信號處理系統(tǒng)界面。關鍵詞：MATLAB，語音信號處理，濾波器設計AbstractMATLAB language is a widely used in engineering calculation and numerical analysis domain new languages, and MATLAB powerful functions, easy to operate, programming, high efficiency, favored by the vast number of scient

3、ific and technical workers welcome. Especially MATLAB also has signal analysis toolbox, without the need to have strong ability of programming, it can be easily signal analysis, processing and design.In order to the student to the signal collection, processing and transmission, display and storage,

4、etc have a system of mastery and understanding, meticulously arranged curriculum design of content: making a video personal own voice signal, and then the recording of signal sampling, Draw after speech signal sampling time domain waveform and spectrum diagrams, Given filter performance index, the w

5、indow function method and bilinear transformation design filter, and draw the filter frequency response, Then use the design of your own filters to sampled signal for filter and draw the filtered signal waveform and spectrum, and time domain to filter the signal, compared before and after the analys

6、is of signal changes, Playback speech signal, Finally, design a signal processing system interface.Keywords: MATLAB, the speech signal processing目 錄1.前言21.1 研究背景21.2 研究的目的與意義32 MATLAB簡介32.1.1Matlab的特點42.1.2Matlab的功能42.2濾波器52.2.1濾波器52.2.2濾波器原理63. 濾波器的設計63.1 FIR濾波器的設計63.1.1 FIR濾波器的特點73.1.2 窗函數(shù)發(fā)設計FIR濾波

7、器73.1.3 FIR低通濾波器83.1.4 FIR高通濾波器93.1.5 FIR帶通濾波器113.2 IIR濾波器的設計123.2.1 IIR濾波器的特點123.2.2 雙線性法設計IIR數(shù)字濾波器133.2.3 IIR低通濾波器133.2.4 高通濾波器153.2.5 帶通濾波器174. 語音信號的處理194.1主要函數(shù)介紹194.2 仿真195 總結與展望20參考文獻21致謝211.前言1.1 研究背景當今，數(shù)字信號處理1 (DSP：Digtal Signal Processing)技術正飛速發(fā)展，它不但自成一門學科，更是以不同形式影響和滲透到其他學科：它與國民經(jīng)濟息息相關，與國防建設緊

8、密相連；它影響或改變著我們的生產(chǎn)、生活方式，因此受到人們普遍的關注。數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡化是當代信息技術發(fā)展的大趨勢，而數(shù)字化是智能化和網(wǎng)絡化的基礎，實際生活中遇到的信號多種多樣，例如廣播信號、電視信號、雷達信號、通信信號、導航信號、射電天文信號、生物醫(yī)學信號、控制信號、氣象信號、地震勘探信號、機械振動信號、遙感遙測信號，等等。數(shù)字濾波技術是數(shù)字信號分析、處理技術的重要分支2-3。無論是信號的獲取、傳輸，還是信號的處理和交換都離不開濾波技術，它對信號安全可靠和有效靈活地傳輸是至關重要的。在所有的電子系統(tǒng)中，使用最多技術最復雜的要算數(shù)字濾波器了。數(shù)字濾波器的優(yōu)劣直接決定產(chǎn)品的優(yōu)劣。 MATLAB

9、是美國Math works公司推出的一套用于工程計算的可視化高性能語言與軟件環(huán)境。MATLAB為數(shù)字濾波器的研究與應用提供了一個直觀、高效、便捷的利器。它以矩陣運算為基礎，把計算、可視化、程序設計融合到了一個交互式的工作環(huán)境中。MATLAB退出的工具箱使各個領域的研究人員可以直觀方便地進行科學研究、工程應用，其中的信號處理、圖像處理、小波等工具箱為數(shù)字濾波研究的蓬勃發(fā)展提供了有力的工具。1.2 研究的目的與意義 幾乎在所有的工程技術領域中都會涉及到信號的處理問題，其信號表現(xiàn)形式有電、磁、機械以及熱、光、聲等。信號處理的目的一般是對信號進行分析、變換、綜合、估值與識別等。如何在較強的噪聲背景下提

10、取出真正的信號或信號的特征，并將其應用于工程實際是信號處理的首要任務。 數(shù)字濾波器，在數(shù)字信號處理中有著廣泛的應用，因此，無論是在理論研究上還是在如通訊、HDTV(高清晰度電視)、雷達、圖象處理、數(shù)字音頻等實際應用上都有著美好的技術前景和巨大的實用價值。 基于matlab實現(xiàn)數(shù)字濾波設計，可通過修改濾波器的參數(shù)十分方便地改變?yōu)V波器的特性，因此我們有必要對濾波器的設計方法進行研究，理解其工作原理優(yōu)化設計方法，設計開發(fā)穩(wěn)定性好的濾波器系統(tǒng)。掌握濾波器的設計技術和原理能為在通信領域、信號處理領域等諸多領域中對數(shù)字濾波器的設計提供技術和準備，這不僅具有重要的理論意義同時還具有重要的現(xiàn)實意義。2 MAT

11、LAB簡介Matlab是矩陣實驗室（MatrixLaboratory）的意思，是由美國MathWorks公司于1982 年推出的一套高性能的數(shù)值計算和可視化軟件,它集數(shù)值分析、矩陣運算、信號處理和圖形顯示于一體。在Matlab內部配備了涉及到自動控制、信號處理和計算機仿真等種類繁多的工具箱,所以Matlab的應用非常廣泛,它可涉足于數(shù)值分析、控制、信號分析和通信等多種領域。Matlab不僅可完成基本代數(shù)運算操作,而且還可完成矩陣函數(shù)運算,提供豐富的實用函數(shù)命令。另外,用戶還可以根據(jù)自己的需要編寫函數(shù)。MATLAB的信號處理工具箱是專門應用于信號處理領域的專用工具箱，它的兩個基本組成就是濾波器的

12、設計與實現(xiàn)部分以及譜分析部分。工具箱提供了眾多功能強大的函數(shù)，使原來繁瑣的程序設計簡化成函數(shù)的調用。只要以正確的指標參數(shù)調用相應的濾波器設計程序或工具箱函數(shù)，便可以得到正確的設計結果，使用非常方便。2.1.1Matlab的特點 一種語言之所以能如此迅速地普及，顯示出如此旺盛的生命力，是由于它有著不同于其他語言的特點，正如同F(xiàn)ORTRAN和C等高級語言使人們擺脫了需要直接對計算機硬件資源進行操作一樣，被稱作為第四代計算機語言的MATLAB，利用其豐富的函數(shù)資源，使編程人員從繁瑣的程序代碼中解放出來。MATLAB最突出的特點就是簡潔。MATLAB用更直觀的，符合人們思維習慣的代碼，代替了C和FOR

13、TRAN語言的冗長代碼。MATLAB給用戶帶來的是最直觀，最簡潔的程序開發(fā)環(huán)境。2.1.2Matlab的功能MATLAB包含的內容非常豐富，功能強大，可以概括為以下幾個方面：（1）可以在多種操作系統(tǒng)下運行，如DOS、Windows 95/98/2000/2000/NT、Compaq Alpha、LinuxSun Solaris等。（2）有超過500種的數(shù)學、統(tǒng)計、科學及工程方面的函數(shù)，使用簡單快捷，并且有很強的用戶自定義函數(shù)的能力。（3）有強大的圖形繪制和可視化功能，可以進行視覺數(shù)據(jù)處理和分析，進行圖形、圖像的顯示及編輯，能夠繪制二維、三維圖形，使用戶可以制作高質量的圖形，從而寫出圖文并茂的文

14、章。（4）有和用其他高級語言（如C，C+，F(xiàn)ORTRAN，JAVA）編寫的外部程序相接口的能力，也可把MATLAB程序轉換成上述高級語言的子程序。（5）有從外部文件及外部硬件設備讀入數(shù)據(jù)的能力。（6）有豐富的網(wǎng)絡資源，從相關的Web網(wǎng)站可以直接獲得全套的MATLAB聯(lián)機幫助文件和說明書的電子文檔，還可以獲得各類技術支持與幫助。（7）有豐富的工具箱toolbox。各個領域的專家學者將眾多學科領域中常用的算法編寫為一個個子程序，即m文件，這些m文件包含在一個個工具箱中。其工具箱可以分為兩大類，即功能性工具箱和科學性工具箱。功能性工具箱主要用來擴充MATLAB的符號計算、圖形可視化、建模仿真、文字處

15、理等功能以及與硬件實時交互的功能。學科性工具箱是按學科領域來分類的，如信號處理、控制、通信、神經(jīng)網(wǎng)絡圖像處理、系統(tǒng)辨識、魯棒控制、模糊邏輯、小波等工具箱。 可以看出MATLAB是一個功能十分強大的系統(tǒng)，是集數(shù)值計算、圖形管理、程序開發(fā)為一體的環(huán)境。除此之外，MATLAB還具有很強的功能擴展能力，與它的主系統(tǒng)一起，可以配備各種各樣的工具箱，以完成一些特定的任務。用戶可以根據(jù)自己的工作任務，開發(fā)自己的工具箱。在國際學術界，MATLAB已經(jīng)被確認為準確、可靠的科學計算標準軟件。在許多國際一流學術刊物上，（尤其是信息科學刊物），都可以看到MATLAB的應用。 在設計研究單和工業(yè)部門，MATLAB被認作

16、進行高效研究、開發(fā)的首選軟件工具。如美國National Instruments公司信號測量、分析軟件LabVIEW，Cadence公司信號和通信分析設計軟件SPW等，或者直接建筑在MATLAB之上，或者以MATLAB為主要支撐。2.2濾波器2.2.1濾波器 濾波器是一種用來消除干擾雜訊的器件，將輸入或輸出經(jīng)過過濾而得到純凈的交流電。您可以通過基本的濾波器積木塊-二階通用濾波器傳遞函數(shù)，推導出最通用的濾波器類型：低通、帶通、高通、帯阻和橢圓型濾波器。傳遞函數(shù)的參數(shù)f0、d、hHP、hBP 和hLP，可用來構造所有類型的濾波器。轉降頻率f0為s項開始占支配作用時的頻率。設計者將低于此值的頻率看作

17、是低頻，而將高于此值的頻率看作是高頻，并將在此值附近的頻率看作是帶內頻率。阻尼d用于測量濾波器如何從低頻率轉變至高頻率，它是濾波器趨向振蕩的一個指標。實際阻尼值從0至2變化。高通系數(shù)hHP是對那些高于轉降頻率的頻率起支配作用的分子的系數(shù)。帶通系數(shù)hBP是對那些在轉降頻率附近的頻率起支配作用的分子的系數(shù)。低通系數(shù)hLP是對那些低于轉降頻率的頻率起支配作用的分子的系數(shù)。設計者只需這5個參數(shù)即可定義一個濾波器。數(shù)字濾波器可以用查分方程、單位取樣響應以及系統(tǒng)函數(shù)等表示。對于研究系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，即它的運算結構來說，用框圖表示最為直接。一個給定的輸入輸出關系，可以用多種不同的數(shù)字網(wǎng)絡來實現(xiàn)。在不考慮量化影

18、響時，這些不同的實現(xiàn)方法是等效的；但在考慮量化影響時，這些不同的實現(xiàn)方法性能上就有差異。因此，運算結構是很重要的，同一系統(tǒng)函數(shù)H(z)，運算結構的不同，將會影響系統(tǒng)的精度、誤差、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性以及運算速度等許多重要性能。IIR(無限沖激響應)濾波器與FIR(有限沖激響應)濾波器在結構上有自己不同的特點，在設計時需綜合考慮。2.2.2濾波器原理 數(shù)字濾波器可以用查分方程、單位取樣響應以及系統(tǒng)函數(shù)等表示。對于研究系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，即它的運算結構來說，用框圖表示最為直接。 一個給定的輸入輸出關系，可以用多種不同的數(shù)字網(wǎng)絡來實現(xiàn)。在不考慮量化影響時，這些不同的實現(xiàn)方法是等效的；但在考慮量化影響時，這些不

19、同的實現(xiàn)方法性能上就有差異。因此，運算結構是很重要的，同一系統(tǒng)函數(shù)H(z)，運算結構的不同，將會影響系統(tǒng)的精度、誤差、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性以及運算速度等許多重要性能。IIR(無限沖激響應)濾波器與FIR(有限沖激響應)濾波器在結構上有自己不同的特點，在設計時需綜合考慮。 數(shù)字濾波器是離散系統(tǒng)，所處理的信號是離散信號。一般是與離散系統(tǒng)或網(wǎng)絡可以用差分方程、單位脈沖響應以及系統(tǒng)函數(shù)進行。如果系統(tǒng)輸入、輸出服從N階差分方程：+ 則其系統(tǒng)函數(shù)，及濾波器的傳輸函數(shù)為：由此實現(xiàn)一個數(shù)字濾波器需要如下三種基本的運算單元：（1）加法器：此元件有兩個輸入和一個輸出，三個或多個信號相加由相連的的兩個輸入加法器實現(xiàn)；（2

20、）乘法器（增益）：這是一個單入單出元件，由于乘1時易于理解，因此，這里明確處處示意圖；（3）延遲單元(移位或記憶)：此元件通過它的信號延遲一個樣本，是由移位寄存器實現(xiàn)的。3. 濾波器的設計3.1 FIR濾波器的設計FIR濾波器：有限長單位沖激響應濾波器，是數(shù)字信號處理系統(tǒng)中最基本的元件，它可以在保證任意幅頻特性的同時具有嚴格的線性相頻特性，同時其單位抽樣響應是有限長的，因而濾波器是穩(wěn)定的系統(tǒng)。因此，F(xiàn)IR濾波器在通信、圖像處理、模式識別等領域都有著廣泛的應用。濾波器設計是根據(jù)給定濾波器的頻率特性，求得滿足該特性的傳輸函數(shù)。FIR濾波器設計的任務是選擇有限長度的，使傳輸函數(shù)滿足一定的幅度特性和線

21、性相位要求。由于FIR 濾波器很容易實現(xiàn)嚴格的線性相位，所以FIR 數(shù)字濾波器設計的核心思想是求出有限的脈沖響應來逼近給定的頻率響應。設計過程一般包括以下三個基本問題： （1） 根據(jù)實際要求確定數(shù)字濾波器性能指標；（2） 用一個因果穩(wěn)定的系統(tǒng)函數(shù)去逼近這個理想性能指標；（3） 用一個有限精度的運算去實現(xiàn)這個傳輸函數(shù)。 3.1.1 FIR濾波器的特點 有限長單位沖激響應（FIR）濾波器有以下特點： （1） 系統(tǒng)的單位沖激響應在有限個n值處不為零； （2） 系統(tǒng)函數(shù)在處收斂，極點全部在z = 0處（因果系統(tǒng)）； （3） 結構上主要是非遞歸結構，沒有輸出到輸入的反饋，但有些結構中（例如頻率抽樣結構）

22、也包含有反饋的遞歸部分。 設FIR濾波器的單位沖激響應為一個N點序列，則濾波器的系統(tǒng)函數(shù)為： 就是說，它有（N1）階極點在z = 0處，有（N1）個零點位于有限z平面的任何位置。3.1.2 窗函數(shù)發(fā)設計FIR濾波器設計FIR數(shù)字濾波器的最簡單的方法是窗函數(shù)法，通常也稱之為傅立葉級數(shù)法。FIR數(shù)字濾波器的設計首先給出要求的理想濾波器的頻率響應,設計一個FIR數(shù)字濾波器頻率響應，去逼近理想的濾波響應。然而，窗函數(shù)法設計FIR數(shù)字濾波器是在時域進行的，因而必須由理想的頻率響應推導出對應的單位取樣響應，再設計一個FIR數(shù)字濾波器的單位取樣響應去逼近。設計過程如下： （3-1）加窗的作用是通過把理想濾波

23、器的無限長脈沖響應乘以窗函數(shù)來產(chǎn)生一個被截斷的脈沖響應，即并且對頻率響應進行平滑。MATLAB工具箱提供的窗函數(shù)有：矩形窗(Rectangularwindow)、三角窗(Triangular window)、布拉克曼窗(Blackman window)、漢寧窗(Hanningwindow)、海明窗(Hamming window)、凱塞窗(Kaiser window)、切比雪夫窗(Chebyshev window)。窗函數(shù)主要用來減少序列因截斷而產(chǎn)生的Gibbs效應。但當這個窗函數(shù)為矩形時，得到的FIR濾波器幅頻響應會有明顯的Gibbs效應，并且任意增加窗函數(shù)的長度（即FIR濾波器的抽頭數(shù)）Gi

24、bbs效應也不能得到改善。為了克服這種現(xiàn)象,窗函數(shù)應該使設計的濾波器：（1） 頻率特性的主瓣寬度應盡量窄,且盡可能將能量集中在主瓣內； （2） 窗函數(shù)頻率特性的旁瓣趨于 的過程中，其能量迅速減小為零。3.1.3 FIR低通濾波器（1）主要程序fp=1000;fs=1200;As=120;Fs=22050; %確定技術指標wp=2*pi*fp/Fs; ws=2*pi*fs/Fs; %求歸一化頻率wo=ws-wp; %求過渡帶beta=0.1102*(As-0.87); %求凱澤窗函數(shù)參數(shù)N=ceil(As-8)/2.285/wo); %由過渡帶決定N的值wc=(wp+ws)/2/pi; b=fi

25、r1(N,wc,kaiser(N+1,beta); Hw,w=freqz(b,1);figure(1);plot(w*Fs/2/pi,20*log10(abs(Hw); %繪制頻率響應曲線grid ;title('FIR低通濾波器');（2）程序流程圖凱澤窗低通濾波器設計流程圖如圖所示：開始確定模擬低通濾波器的技術指標技術指標從模擬到數(shù)字轉換計算中心頻率、過渡帶寬，設定旁瓣高度alfa利用fir1函數(shù)確定濾波器的實際單位脈沖響應利用freqz函數(shù)確定幅頻響應作出凱澤窗低通濾波器的幅頻響應曲結束（3）仿真結果如下：3.1.4 FIR高通濾波器（1）主要程序： fp=5000;fs

26、=4800;Fs=22050;As=135; %確定技術指標 wp=2*pi*fp/Fs;ws=2*pi*fs/Fs; %求歸一化頻率 wo=wp-ws; %求過渡帶 beta=0.1102*(As-0.87); %求凱澤窗函數(shù)參數(shù) N=ceil(As-8)/2.285/wo); %由過渡帶決定N的值 wc=(wp+ws)/2/pi; b=fir1(N,wc,'high',kaiser(N+1,beta); Hw,w=freqz(b,1); figure(1); plot(w*Fs/2/pi,20*log10(abs(Hw);grid ; title('FIR高通濾波器

27、的幅頻特性');（2）程序流程圖：開始確定模擬高通濾波器的技術指標技術指標從模擬到數(shù)字轉換計算中心頻率、過渡帶寬，設定旁瓣高度alfa利用fir1函數(shù)確定濾波器的實際單位脈沖響應h(n)利用freqz函數(shù)確定幅頻響應作出凱澤窗高通濾波器的幅頻響應曲線結束（3）仿真結果如下：3.1.5 FIR帶通濾波器（1） 主要函數(shù)： fb1=1000;fc1=1200;fb2=3000;fc2=3200; %確定技術指標 rs=120;Fs=22050; wp1=2*pi*fc1/Fs;ws1=2*pi*fb1/Fs; %求歸一化頻率 wp2=2*pi*fb2/Fs;ws2=2*pi*fc2/Fs;

28、 wo1=wp1-ws1;wo2=ws2-wp2; wo=max(wo1,wo2); %求過渡帶 beta=0.1102*(rs-0.87); %求凱澤窗函數(shù)參數(shù) N=ceil(rs-8)/2.285/wo); %由過渡帶決定N的值 wn1=(fb1+fc1)/Fs;wn2=(fb2+fc2)/Fs;wn=wn1,wn2; b=fir1(N,wn,'band',kaiser(N+1,beta); Hw,w=freqz(b,1,512,Fs); figure(1); plot(w,20*log10(abs(Hw); %繪制頻率響應曲線 grid ; title('FIR帶

29、通濾波器');（2） 程序流程圖：開始確定模擬帶通濾波器的技術指標技術指標從模擬到數(shù)字轉換利用fir1函數(shù)確定濾波器的實際單位脈沖響應h(n)作出凱澤窗帶通濾波器的幅頻響應曲線計算中心頻率、過渡帶寬，設定旁瓣高度alfa結束（3） 仿真結果如下：3.2 IIR濾波器的設計 IIR數(shù)字濾波器的設計和模擬濾波器的設計有著很緊密的關系。通常要先設計出適當?shù)哪M濾波器，在通過一定的頻帶變換把它轉換成為所需的數(shù)字IIR濾波器。此外，任何數(shù)字信號處理系統(tǒng)中也還不可避免的用到模擬濾波器，比如A/D變換器前的抗混疊濾波器和D/A變換器后的平滑濾波器，因此模擬濾波器設計也是數(shù)字信號處理中應當掌握的。3.

30、2.1 IIR濾波器的特點IIR數(shù)字濾波器是一種離散時間系統(tǒng)，其系統(tǒng)函數(shù)為假設，當M>N時,系統(tǒng)函數(shù)可以看作一個IIR的子系統(tǒng)和一個(M-N)的FIR子系統(tǒng)的級聯(lián)。IIR數(shù)字濾波器的設計實際上是求解濾波器的系數(shù)和 ，它是數(shù)學上的一種逼近問題，即在規(guī)定意義上（通常采用最小均方誤差準則）去逼近系統(tǒng)的特性。如果在S平面上去逼近，就得到模擬濾波器；如果在Z平面上去逼近，就得到數(shù)字濾波器。3.2.2 雙線性法設計IIR數(shù)字濾波器利用模擬濾波器來設計IIR數(shù)字濾波器是最常見的方法，其設計過程是按照技術要求設計模擬濾波器，得到其系統(tǒng)函數(shù)，然后經(jīng)過一定的變換，得到滿足要求的數(shù)字濾波器的。這種設計方法的優(yōu)

31、點是模擬濾波器的設計理論很成熟，有很多現(xiàn)成的公式、表格、圖形、和曲線可以直接使用，從而使IIR數(shù)字濾波器的設計變得很簡單。IIR數(shù)字濾波器的設計有兩種方法：脈沖響應不變法和雙線性變換法。本次課設采用的是雙線性變換法。3.2.3 IIR低通濾波器（1） 主要函數(shù)：fp=1000;fs=1200;Fs=22050; %確定技術指標Ap=1;As=10;wp=2*pi*fp/Fs; %歸一化，求得數(shù)字邊緣頻率ws=2*pi*fs/Fs;Ts=1/Fs;wap=2/Ts*tan(wp/2); %將數(shù)字指標轉換成模擬指標was=2/Ts*tan(ws/2); N,wc=buttord(wap,was,A

32、p,As,'s'); %選擇濾波器的最小階數(shù)z,p,k=buttap(N); %創(chuàng)建butterworth模擬濾波器Bap,Aap=zp2tf(z,p,k);b,a=lp2lp(Bap,Aap,wc); bz,az=bilinear(b,a,Fs); %用雙線性變換法實現(xiàn)模擬濾波器到數(shù)字濾波器的轉換H,w=freqz(bz,az); figure(1);plot(w*Fs/(2*pi),20*log10(abs(H); %繪制頻率響應曲線grid;axis(0,3000,-20,2);xlabel('頻率Hz');ylabel('幅度/dB');

33、title('巴特沃茲低通濾波器');（2） 程序流程圖：開始確定模擬低通濾波器的技術指標歸一化，求數(shù)字邊緣頻率技術指標從數(shù)字到模擬轉換確定濾波器的階數(shù)N和wc計算歸一化濾波器的零點，極點和增益模擬低通濾波器的系統(tǒng)函數(shù)模擬低通到模擬低通：令wc=wap，反歸一化雙線性變換法：實現(xiàn)H(s)到H(z)的轉化H(z)的幅頻特性結束（3） 仿真結果如下：3.2.4 高通濾波器（1） 主要函數(shù)：fp=5000;fs=4800;Fs=22050; %確定技術指標Ap=1;As=10;wp=2*pi*fp/Fs; %歸一化，求得數(shù)字邊緣頻率ws=2*pi*fs/Fs;Ts=1/Fs;wap=

34、2/Ts*tan(wp/2); %將數(shù)字指標轉換成模擬指標was=2/Ts*tan(ws/2); N,wc=buttord(wap,was,Ap,As,'s'); %選擇濾波器的最小階數(shù)z,p,k=buttap(N); %創(chuàng)建butterworth模擬濾波器Bap,Aap=zp2tf(z,p,k);b,a=lp2hp(Bap,Aap,wc); bz,az=bilinear(b,a,Fs); %用雙線性變換法實現(xiàn)模擬濾波器到數(shù)字濾波器的轉換H,w=freqz(bz,az); figure(1);plot(w*Fs/(2*pi),20*log10(abs(H); %繪制頻率響應曲線

35、grid;axis(3000,6000,-20,2);xlabel('頻率Hz');ylabel('幅度/dB');title('巴特沃茲高通濾波器');（2） 程序流程圖：開始確定模擬高通濾波器的技術指標歸一化，求數(shù)字邊緣頻率確定濾波器的階數(shù)N和wc計算歸一化濾波器的零點，極點和增益模擬高通濾波器的系統(tǒng)函數(shù)模擬低通到模擬高通：令wc=wap，反歸一化雙線性變換法：實現(xiàn)H(s)到H(z)的轉化H(z)的幅頻特性作出H(z)的幅頻特性曲線結束（3）仿真結果如下：3.2.5 帶通濾波器（1） 主要函數(shù)：fp1=1200;fp2=3000;fs1=10

36、00;fs2=3200;Fs=22050;%確定技術指標Ap=1;As=10; wp1=2*pi*fp1/Fs;wp2=2*pi*fp2/Fs; %歸一化，求得數(shù)字邊緣頻率ws1=2*pi*fs1/Fs;ws2=2*pi*fs2/Fs;Ts=1/Fs;wap1=2/Ts*tan(wp1/2);wap2=2/Ts*tan(wp2/2);%將數(shù)字指標轉換成模擬指標was1=2/Ts*tan(ws1/2);was2=2/Ts*tan(ws2/2);wap=wap1,wap2;was=was1,was2;W1=(wap1+was1)/2;W2=(wap2+was2)/2;Bw=W2-W1; %求帶寬w

37、o=sqrt(W1*W2);N,wc=buttord(wap,was,Ap,As,'s'); %選擇濾波器的最小階數(shù)z,p,k=buttap(N); %創(chuàng)建butterworth模擬濾波器Bap,Aap=zp2tf(z,p,k);b,a=lp2bp(Bap,Aap,wo,Bw); bz,az=bilinear(b,a,Fs); %用雙線性變換法實現(xiàn)模擬濾波器到數(shù)字濾波器的轉換H,w=freqz(bz,az); figure(1);plot(w*Fs/(2*pi),20*log10(abs(H); %繪制頻率響應曲線grid;axis(800,5000,-20,2);xlabel

38、('頻率Hz');ylabel('幅度/db');title('巴特沃茲帶通濾波器');（2） 程序流程圖：開始確定模擬帶通濾波器的技術指標歸一化，求數(shù)字邊緣頻率技術指標從數(shù)字到模擬轉換確定濾波器的階數(shù)N和wc計算歸一化濾波器的零點，極點和增益模擬低通濾波器的系統(tǒng)函數(shù)模擬低通到模擬帶通：令wc=wap，反歸一化雙線性變換法：實現(xiàn)H(s)到H(z)的轉化H(z)的幅頻特性作出H(z)的幅頻特性曲線結束（3） 仿真結果如下：4. 語音信號的處理音頻數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要任務是將聲音信號轉換，為計算機可識別的數(shù)字信號，然后由計算機根據(jù)不同的需要進行相應的計算和處理, 得到期望的數(shù)據(jù)。4.1主要函數(shù)介紹 使用采集MATLAB 工具箱提供的命令函數(shù)直接進行采集, 常用的函數(shù)為