应用Matlab对信号进行频谱分析及滤波数字信号处理.docx
《应用Matlab对信号进行频谱分析及滤波数字信号处理.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《应用Matlab对信号进行频谱分析及滤波数字信号处理.docx（9页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
应用Matlab对信号进行频谱分析及滤波数字信号处理
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
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
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1s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',[100020000]）;
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））;
gridon;
title（'时域信号'）
X=fft（x,256）;
subplot（2,1,2）;
plot（abs（fft（X）））;
gridon;
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）;%PrewarpPrototypePassbandfreq
OmegaS=（2/T）*tan（ws/2）;%PrewarpPrototypeStopbandfreq
%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*OmegaC^N;
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）;
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，2003
[2]程佩青.《数字信号处理教程》[M].北京：
清华大学出版社,2007.2
[3]余成波、陶红艳等.《数字信号处理及MATLAB实现（第二版）》[M].北京：
清华大学出版社，2007
[4]郭仕剑、王宝顺等.《MATLAB7.X数字信号处理》[M].北京：
人民邮电出版社，2006
[5]周辉.《数字信号处理基础及其MATLAB实现》[M].北京：
中国林业出版社，2006
[6]王彬.《MATLAB数字信号处理》[M].北京：
机械工业出版社，2010
..
.
升级会员 