N?As?7.95?1

14.36?F

式中：?F????s??p?2?2?3．利用窗函数设计FIR滤波器的具体步骤如下：

（1）按允许的过渡带宽度△ω及阻带衰减AS，选择合适的窗函数，并估计节数N： 其中A由窗函数的类型决定。

（2）由给定的滤波器的幅频响应参数求出理想的单位脉冲响应hd(n)。 （3）确定延时值

（4）计算滤波器的单位取样响应h(n)，h(n)?hd(n)w(n)。 （5）验算技术指标是否满足要求。

三、主要实验仪器及材料

微型计算机、Matlab6.5教学版、TC编程环境。

四、实验内容及步骤

1．知识准备 在实验编程之前，认真复习有关FIR滤波器设计的有关知识，尤其是窗函数的有关内容，阅读本次实验指导，熟悉窗函数及四种线性相位FIR滤波器的特性，掌握窗函数设计滤波器的具体步骤。

2．编制窗函数设计FIR滤波器的主程序及相应子程序。绘制它的幅频和相位曲线，观察幅频和相位特性曲线的变换情况，注意长度N对曲线的影响。

(1) 设计一线性相位FIR数字低通滤波器，截止频率?c?0.2?，过渡带宽度

???0.4?，阻带衰减As?40dB。

(2) 设计一线性相位FIR数字高通滤波器，要求通带截止频率?p?0.5?，阻带截止频率?s?0.25?，通带最大衰减Ap?1dB，阻带最小衰减As=40dB。

(3) 用Kaiser窗设计满足下列指标的线性相位FIR低通滤波器。?p?0.3?，

?s?0.5?，Ap=1dB, As=40dB。

五、实验思考

1．定性地说明用本实验程序设计的FIR滤波器的3dB截止频率在什么位置？它等于理想频率响应Hd(ejω)的截止频率吗？

2．如果没有给定h(n)的长度N，而是给定了通带边缘截止频率ωc和阻带临界频率ωp，以及相应的衰减，你能根据这些条件用窗函数法设计线性相位FIR低通滤波器吗？

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六、实验报告要求

1．简述实验原理及目的。

2．按照实验步骤及要求，比较各种情况下的滤波性能。 3．总结实验所得主要结论。 4．简要回答思考题。

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实验七 数字信号处理综合设计

一、实验目的

1．学会MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序设计方法； 2．掌握在Windows环境下语音信号采集的方法；

3．掌握数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法； 4．掌握MATLAB设计FIR和IIR数字滤波器的方法； 5．学会用MATLAB对信号进行分析和处理。

二、实验原理

参考《数字信号处理》教材。

三、主要实验仪器及材料

微型计算机、Matlab6.5教学版、TC编程环境。

四、实验内容

1．语音信号的采集

要求利用windows下的录音机或其他软件，录制一段自己的话音，时间控制在1秒左右。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。通过wavread函数的使用，要求理解采样频率、采样位数等概念。

wavread函数调用格式：

y=wavread(file)，读取file所规定的wav文件，返回采样值放在向量y中。

[y,fs,nbits]=wavread(file)，采样值放在向量y中，fs表示采样频率（Hz），nbits表示采样位数。

y=wavread(file,N)，读取前N点的采样值放在向量y中。

y=wavread(file,[N1,N2])，读取从N1点到N2点的采样值放在向量y中。 2．语音信号的频谱分析

要求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，在MATLAB中，可以利用函数fft对信号进行快速付立叶变换，得到信号的频谱特性；从而加深对频谱特性的理解。

3．设计数字滤波器和画出频率响应

根据语音信号的特点给出有关滤波器的性能指标：1）低通滤波器性能指标，fp=1000Hz，fc=1200 Hz， As=100dB，Ap=1dB；2）高通滤波器性能指标，fc=4800 Hz，fp=5000 Hz As=100dB，Ap=1dB；3）带通滤波器性能指标，fp1=1200 Hz，fp2=3000 Hz，fc1=1000 Hz，fc2=3200 Hz，As=100dB，Ap=1dB。要求学生首先用窗函数法设计上面要求的三种滤波器，在MATLAB中，可以利用函数fir1设计FIR滤波器；然后在用双线性变换法设计上面要求的三种滤波器，在MATLAB中，可以利用函数butte、cheby1和ellip设计IIR滤波器；最后，利用MATLAB中的函数freqz画出各滤波器的频率响应。

4．用滤波器对信号进行滤波

比较两种滤波器的性能，然后用性能好的各滤波器分别对采集的信号进行滤波，在MATLAB中，FIR滤波器利用函数fftfilt对信号进行滤波，IIR滤波器利用函数filter对信号进行滤波。

5．比较滤波前后语音信号的波形及频谱

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要求在一个窗口同时画出滤波前后的波形及频谱。 6．回放语音信号

在MATLAB中，函数sound可以对声音进行回放。其调用格式： sound(x,fs,bits)；

可以感觉滤波前后的声音有变化。

五、实验思考

1．双线性变换法中Ω和ω之间的关系是非线性的，在实验中你注意到这种非线性关系了吗？从那几种数字滤波器的幅频特性曲线中可以观察到这种非线性关系？

2．能否利用公式完成脉冲响应不变法的数字滤波器设计？为什么？

六、实验报告要求

1.简述实验原理及目的。

2.按照实验步骤及要求，比较各种情况下的滤波性能。 3.总结实验所得主要结论。 4.简要回答思考题。

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