应用Matlab对信号进行频谱分析及滤波(数字信号处理).doc

存档资料 成绩： 华东交通大学理工学院课 程 设 计 报 告 书所属课程名称 数字信号处理 题 目 应用Matlab对信号进行频谱分析及滤波 分 院 电 信 分 院 专业班级 电子信息工程*班 学号 * 学生姓名 邓群 指导教师 * 2013 年 6月 27 日 6序号项 目等级优秀良好中等及格不及格1课程设计态度评价2出勤情况评价3任务难度评价4工作量饱满评价5任务难度评价6设计中创新性评价7论文书写规范化评价8综合应用能力评价综合评定等级课程设计（论文）评阅意见评阅人 * 职称 讲师 2013 年 6月 27日 一、目录一、目录2二、设计内容及要求3三、设计方法与步骤33.1 语音信号的采集33.2 语音信号的频谱分析43.3 设计数字滤波器和画出其频谱响应53.4 用滤波器对信号进行滤波73.5滤波器分析后的语音信号的波形及频谱8四、课程设计心得8五、参考文献9二、设计内容及要求利用Windows下的录音机，录制了一段个人自己的语音。在C盘保存为WAV格式，然后在Matlab软件平台下利用函数wavread对语音信号进行采样，并记录下了采样频率和采样点数，在这里我们还通过函数sound引入听到采样后自己所录的一段声音。然后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，我们利用函数fft对信号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性性。紧接着着我们做了一个数字滤波器：采样频率10Hz，通带截止频率fp=3Hz，阻带截止频率fs=4Hz通带衰减小于1dB，阻带衰减大于20dB，我们主要使用双线性变换法由模拟滤波器原型设计数字滤波器 。程序最后我们还利用Matlab中的函数freqz画出了该滤波器的频率响应。课设报告要求：1、字体必须是四号字体，宋体字，行间距设为1.25； 2、报告书内容要涵盖课程设计题目、详细设计过程、频谱图的分析、心得体会和参考文献。3、给出可运行的源程序代码。 三、设计方法与步骤3.1 语音信号的采集 我们利用Windows下的录音机，录制了一段开枪发出的声音，时间在1 s内。接着在C盘保存为WAV格式，然后在Matlab软件平台下利用函数wavread对语音信号进行采样，并记录下了采样频率和采样点数，在这里我们还通过函数sound引入听到采样后自己所录的一段声音。通过wavread函数和sound的使用，我们完成了本次课程设计的第一步。其程序如下：x,fs,bite=wavread(c:alsndmgr.wav,1000 20000);sound(x,fs,bite);3.2 语音信号的频谱分析首先我们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，我们利用函数fft对信号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性性。到此，我们完成了课程实际的第二部。其程序如下：n=1024;subplot(2,1,1);y=plot(x(50:n/4);grid on ;title(时域信号)X=fft(x,256);subplot(2,1,2);plot(abs(fft(X);grid on ;title(频域信号);运行程序得到的图形：3.3 设计数字滤波器和画出其频谱响应紧接着着我们做了一个数字滤波器：采样频率10Hz，通带截止频率fp=3Hz，阻带截止频率fs=4Hz通带衰减小于1dB，阻带衰减大于20dB，我们主要使用双线性变换法由模拟滤波器原型设计数字滤波器 。程序最后我们还利用Matlab中的函数freqz画出了该滤波器的频率响应。其程序如下：%采样频率10Hz，通带截止频率fp=3Hz，阻带截止频率fs=4Hz %通带衰减小于1dB，阻带衰减大于20dB %使用双线性变换法由模拟滤波器原型设计数字滤波器 T=0.1; FS=1/T; fp=3;fs=4; wp=fp/FS*2*pi; ws=fs/FS*2*pi; Rp = 1; % 通带衰减 As = 20; % 阻带衰减 % 频率预畸 OmegaP = (2/T)*tan(wp/2); % Prewarp Prototype Passband freq OmegaS = (2/T)*tan(ws/2); % Prewarp Prototype Stopband freq %设计butterworth低通滤波器原型 N = ceil(log10(10(Rp/10)-1)/(10(As/10)-1)/(2*log10(OmegaP/OmegaS); OmegaC = OmegaP/(10(Rp/10)-1)(1/(2*N); z,p,k = buttap(N); %获取零极点参数 p = p*OmegaC; k = k*OmegaCN; B = real(poly(z); b0 = k; cs = k*B; ds = real(poly(p); % 双线性变换 b,a = bilinear(cs,ds,FS); % 绘制结果 freqz(b,a,512,FS); 华东交通大学理工学院课程设计报告运行程序得到的图形：3.4 用滤波器对信号进行滤波我们做的是IIR滤波器，所以我们利用函数filter对信号进行滤波。其程序如下：z=filter(b,a,x);subplot(2,1,1);plot(z);title(滤波后信号波形);Z=fft(z,256);subplot(2,1,2);plot(abs(Z);title(滤波后信号频谱);3.5滤波器分析后的语音信号的波形及频谱运行2.4程序得到滤波后的语音信号的波形及频谱图如下：四、课程设计心得本次的数字信号处理综合实验的题目是应用Matlab对语音信号进行频谱分析及滤波，首先通过网络和书籍查找有关本次综合实验的资料，编写相关程序，并通过Matlab软件运行得到相关波形频谱图。实验中利用双线性变换法设计IIR数字滤波器，利用窗函数设计FIR数字滤波器，可以是低通、高通和带通滤波器的设计，此次试验中选用的是低通滤波器，而低通滤波器是基于Butterworth滤波器来设计的，通过设计的滤波器对语音信号进行滤波，再对得出的频谱图进行分析。在实验中遇到一些困难，在设计数字滤波器的时候，通带频率和阻带频率的选取要满足低通的要求，以及通带允许的最大衰减和阻带应达到的最小衰减。在这次的综合实验中，总的来说并不是很辛苦，实验将上课所学的理论知识运用到实践中。通过这次应用Matlab对语音信号进行频谱分析及滤波的综合实验，让我对Matlab的应用以及数字滤波器的设计有了更深层次的理解，每个程序中的语句表示什么意思也有了很清楚的了解。在实践中增强了我的动手能力，以及增强了我的团队意识，并提高了我的综合能力，使自身得到了很大的锻炼。最后要感谢老师的悉心指导和帮助，五、参考文献1 胡广书.数字信号处理M. 北京：清华大学出版社，20032 程佩青.数字信号处理教程M. 北京：清华大学出版社,2007.23 余成波、陶红艳等.数字信号处理及MATLAB实