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文档简介
一、 数 字 信 号 处 理 实 验 报 告实验名称:离散时间信号通过线性时不变系统姓 名:专 业:年 级:学 号:指导教师:一、综合设计目的(1) 掌握信号通过iir系统的实现方法。(2) 了解直接型和级联型网络结构实现iir滤波时的量化效应。二、 实验原理(1)根据滤波器技术指标计算数字滤波器阶数。(2)根据滤波器技术和通/阻带截止频率计算数字滤波器的系统函数。(3)系统量化对不同结构的敏感程度不同。三、实验过程对数据一进行处理代码:close all;clc;clear all;qq=16;y,fs,bits=wavread(c:usersetdesktopiirmusic1-1.wav);wp=2*900;ws=2*1500;rp=0.1;rs=60;fs=32000;%wp=wp/fs;ws=ws/fs;%n,wpo=cheb2ord(wp,ws,rp,rs);%2%b,a=cheby2(n,rs,wpo);%n,wpo=cheb1ord(wp,ws,rp,rs);%1%b,a=cheby1(n,rp,wpo);% n,wpo=buttord(wp,ws,rp,rs);% b,a=butter(n,wpo);%n,wpo=ellipord(wp,ws,rp,rs);%b,a=ellip(n,rp,rs,wpo);%h,w=freqz(b,a,512);%h=20*log10(abs(h)/max(abs(h);bqr=intbr(b,qq);aqr=intbr(a,qq); hr,wr=freqz(bqr,aqr,512); hr=20*log10(abs(hr)/max(abs(hr); sos,g=tf2sos(b,a); b1=sos(1,1:3);a1=sos(1,4:6); bqr1=intbr(b1,qq); aqr1=intbr(a1,qq); h1,w1=freqz(bqr1,aqr1,512); sos1(1,1:6)=bqr1 aqr1; b2=sos(2,1:3);a2=sos(2,4:6); bqr2=intbr(b2,qq); aqr2=intbr(a2,qq); h2,w1=freqz(bqr2,aqr2,512); sos1(2,1:6)=bqr2 aqr2; b3=sos(3,1:3);a3=sos(3,4:6); bqr3=intbr(b3,qq); aqr3=intbr(a3,qq); h3,w1=freqz(bqr3,aqr3,512); sos1(3,1:6)=bqr3 aqr3;% b4=sos(4,1:3);a4=sos(4,4:6); bqr4=intbr(b4,qq); aqr4=intbr(a4,qq); h4,w1=freqz(bqr4,aqr4,512); sos1(4,1:6)=bqr4 aqr4;% b5=sos(5,1:3);a5=sos(5,4:6); bqr5=intbr(b5,qq); aqr5=intbr(a5,qq); h5,w1=freqz(bqr5,aqr5,512); sos1(5,1:6)=bqr5 aqr5;% b6=sos(6,1:3);a6=sos(6,4:6); bqr6=intbr(b6,qq); aqr6=intbr(a6,qq); h6,w1=freqz(bqr6,aqr6,512); sos1(6,1:6)=bqr6 aqr6; %b7=sos(7,1:3);a7=sos(7,4:6); bqr7=intbr(b7,qq); aqr7=intbr(a7,qq); h7,w1=freqz(bqr7,aqr7,512); sos1(7,1:6)=bqr7 aqr7; %b8=sos(8,1:3);a8=sos(8,4:6); bqr8=intbr(b8,qq); aqr8=intbr(a8,qq); h8,w1=freqz(bqr8,aqr8,512); sos1(8,1:6)=bqr8 aqr8; %b9=sos(9,1:3);a9=sos(9,4:6); bqr9=intbr(b9,qq); aqr9=intbr(a9,qq);h9,w1=freqz(bqr9,aqr9,512); sos1(9,1:6)=bqr9 aqr9; hh=h1.*h2.*h3;%.*h4.*h5.*h6;%.*h7.*h8;%.*h9; hh=20*log10(abs(hh)/max(abs(hh); figure(1)specgram(y);title(); figure(2); plot(0:511)/512,h,g);hold on; %figure(7);plot(0:511)/512,hr,b);hold on;%figure(8);plot(0:511)/512,hh,r); %title(29);%title(19);title(13);%title(6); legend(,g,b,r);yy=filter(bqr,aqr,y);y=sosfilt(sos1,y);figure(3);plot(0:2097151)*2/2097152,20*log10(abs(fft(y,2097152)/max(abs(fft(y,2097152),g);hold on;plot(0:2097151)*2/2097152,20*log10(abs(fft(yy,2097152)/max(abs(fft(yy,2097152),b);hold on;plot(0:2097151)*2/2097152,20*log10(abs(fft(y,2097152)/max(abs(fft(y,2097152),r);xlabel(itomega/itpi);ylabel(db);%title(29);%title(19);title(13);%title(6);legend(,g,b,r);figure(4);zplane(b,a);axis(-1.5 1.5 -1.5 1.5);%title(29);%title(19);title(13);%title(6);figure(5);zplane(bqr,aqr);axis(-1.5 1.5 -1.5 1.5);%title(29);%title(19);title(13);%title(6);figure(6);zplane(bqr1,aqr1);hold on;zplane(bqr2,aqr2);hold on;zplane(bqr3,aqr3);hold on;% zplane(bqr4,aqr4);hold on;% zplane(bqr5,aqr5);hold on;% zplane(bqr6,aqr6);hold on;%zplane(bqr7,aqr7);hold on;%zplane(bqr8,aqr8);hold on;%zplane(bqr9,aqr9);axis(-1.5 1.5 -1.5 1.5);%title(29);%title(19);title(13);%title(6);%sound(y,fs);%sound(yy,fs);%sound(y,fs);figure(7);specgram(y);小结一1、根据零极点图的对比我们发现,经过直接型量化后的滤波器的极点有明显变化,而经过级联型后的滤波器的零极点位置基本没什么变化。2、从所给的滤波器参数中看出通带很窄,说明滤波器的极点分布的相对较为密集,而直接型量化对此类的极点分布导致的系数量化误差敏感性很大。3、通过matlab的计算,巴特沃斯的阶数为13,可以算是高阶滤波器,而其在过直接型后零极点分布跑出单位圆的最多,这也应证了高阶直接型滤波器对系数量化误差要敏感的多。对数据二的处理代码:clc;clear;y,fs=wavread(c:usersetdesktopiirmusic1-2.wav);wp=0.4;ws=0.55;rp=0.1;rs=110;fs=32000;%n,wpo=cheb2ord(wp,ws,rp,rs);%2%b,a=cheby2(n,rs,wpo);%n,wpo=cheb1ord(wp,ws,rp,rs);%1%b,a=cheby1(n,rp,wpo);%n,wpo=buttord(wp,ws,rp,rs);%b,a=butter(n,wpo);%n,wpo=ellipord(wp,ws,rp,rs);%b,a=ellip(n,rp,rs,wpo);%h,w=freqz(b,a,512);%h=20*log10(abs(h)/max(abs(h);%figure(5);plot(0:511)/512,h);% title(215);%title(115);%title(31);title(10);yy=filter(b,a,y);figure(1);zplane(b,a);%title(215);%title(115);%title(31);title(10);figure(2);plot(0:2097151)*2/2097152,20*log10(abs(fft(y,2097152)/max(abs(fft(y,2097152),g);hold on;plot(0:2097151)*2/2097152,20*log10(abs(fft(yy,2097152)/max(abs(fft(yy,2097152),b);xlabel(itomega/itpi);ylabel(db);%title(215);%title(115);%title(31);title(10); legend(,g,b);figure(3);specgram(y);%title(215);%title(115);%title();title(10);figure(4);specgram(yy);%title(215);%title(115);%title(31);title(10);sound(yy,fs);小结二1、 我们对四种滤波器设计的参数均一致,进行比较发现,巴特沃斯、切i、切ii、椭圆的阶数分别为31、15、15、10。2、31阶的巴特沃斯从语图看,虽然把干扰都滤掉了,但是阶数太高,相当不易实现。3、通过综合对比发现,椭圆滤波器的效果相对较好。对数据三的处理:代码:clc;clear;close all;y,fs=wavread(c:usersetdesktopiirmusic1-3.wav);wp=0.475;ws=0.85;rp=0.1;rs=100;fs=32000;%n,wpo=cheb2ord(wp,ws,rp,rs);%2%b,a=cheby2(n,rs,wpo);%n,wpo=cheb1ord(wp,ws,rp,rs);%1%b,a=cheby1(n,rp,wpo);%n,wpo=buttord(wp,ws,rp,rs);%b,a=butter(n,wpo);%n,wpo=ellipord(wp,ws,rp,rs);%b,a=ellip(n,rp,rs,wpo);%h,w=freqz(b,a,512);%h=20*log10(abs(h)/max(abs(h);%sos,g=tf2sos(b,a);y=sosfilt(sos,y);%wavwrite(y,fs,1-2);figure(1);plot(0:511)/512,h); %title(2(7);%title(17);%title(9);title(6);figure(2);plot(0:2097151)*2/2097152,20*log10(abs(fft(y,2097152)/max(abs(fft(y,2097152),g);hold on;plot(0:2097151)*2/2097152,20*log10(abs(fft(y,2097152)/max(abs(fft(y,2097152),b);xlabel(itomega/itpi);ylabel(db);%title(2(7);%title(1(7);%title(9);title(6); legend(,g,b);figure(3);zplane(b,a);%title(27);%title(1(7);%title(9);title(6); figure(4);specgram(y);%title(2(7);%title(1(7);%title(9);title(6);figure(5);specgram(y);%title(2(7);%title(1(7);%title(9);title(6);sound(y,fs);小结三1、滤波器参数相同的情况下,巴特沃斯、切i、切ii、椭圆的阶数分别为9、7、7、6。2、综合实际情况考虑选择切比雪夫i型的滤波器比较好四、设计总结1、 设计中级联量化相对于直接量化要好一些,极点变化较小
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