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数字信号处理课程设计-用双线性变换法设计高通和带通数字滤波器 数字信号处理课程设计-用双线性变换法设计高通和带通数字滤波器

格式:word 上传:2022-06-25 17:16:47

《数字信号处理课程设计-用双线性变换法设计高通和带通数字滤波器》修改意见稿

1、“.....高通滤波器部分提取音乐信号及画出前半频谱数字信号实验调好频率的音频求出语音信号的长度傅里叶变换取半频谱......”

2、“.....下面运用双线性变换法基于设计个高通滤波器。确定性能指标在设计高通滤波器之前,首先根据实际的需要确定滤波器的技术指标通带截止频率阻带截止频率阻带最小衰减和通带最大衰减把频率转化为数字角频率预畸变校正求出相应模拟滤波器模拟角频率指标用对模拟滤波器滤波器的数字边界频率预畸变,得到模拟滤波器的边界频率主要是通带截止频率阻带截止频率的转换。抽样频率。通带截止频率阻带截止频率求出模拟滤波器阶数和截至频率,求出模拟高通系统函数的分子分母系数向量,求出模拟高通系统函数的分子分母系数向量,利用双线性变换法将模拟高通滤波器转换成数字高通滤波器。,带通滤波器设计根据以上数字滤波器设计方法,下面运用双线性变换法基于设计个带通滤波器。确定性能指标把频率转化为数字角频率预畸变校正求出相应模拟滤波器模拟角频率指标用对模拟滤波器滤波器的数字边界频率预畸变......”

3、“.....抽样频率。通带截止频率阻带截止频率求出模拟滤波器阶数和截至频率,求出模拟带通系统函数的分子分母系数向量,滤波器的滤波性能音频经过高通后秒滤波前音乐信号波形滤波前音乐信号频谱相位滤波前音乐信号相位秒滤波后音乐信号波形滤波后音乐信号频谱相位滤波后音乐信号相位音频经过带通后秒滤波前音乐信号波形滤波前音乐信号频谱相位滤波前音乐信号相位秒滤波后音乐信号波形滤波后音乐信号频谱相位滤波后音乐信号相位总结这次课设下来,对设计巴特沃斯数字滤波器的整个过程有了很好的掌握,懂得了设计滤波器的基本方法,对双线性变换法,巴特沃斯滤波器有了定了解,同时呢也熟悉了的环境,巩固了相关知识。初步掌握了语言在数字信号处理中些基本库函数的调用和编写基本程序等应用熟悉了滤波器设计的般原理......”

4、“.....总之,使理论联系了实际,巩固并深化了对课本基本知识的认识和理解,使理论得以升华。在做本次课程设计的过程中,我深深地感受到了自己所学到知识的有限,明白了只学好课本上的知识是不够的,要通过图书馆和互联网等各种渠道来扩充自己的知识。在实验过程中我们曾经遇到过问题。但是从中我们学习到了如何对待遇到的困难,进步培养了我们丝不苟的科学态度和不厌其烦的耐心。最后谢谢陈华老师上课的细致讲解,使我这次课设得以顺利地完成。附录带通滤波器部分,求出模拟带通系统函数的分子分母系数向量,利用双线性变换法将模拟带通滤波器转换成数字带通滤波器。,程序流程图首先确定性能指标,把频率转化为数字角频率,进而在进行频率预畸变,用对高带通模拟数字滤波器的数字边界频率预畸变,得到高带通模拟滤波器的边界频率主要是通带截止频率阻带截止频率的转换。抽样频率......”

5、“.....最后利用双线性变换法将模拟高带通滤波器转换成数字高带通滤波器。开始读入数字滤波器技术指标图程序流程图音频信号部分程序写入声音信号仿真结果滤波器性能对数字高通滤波器的性能仿真如下模拟高带通滤波器转换成数字高带通滤波器结束将指标转换成归化模拟高带通滤波器的指标设计归化的模拟高带通滤波器阶数和截止频率高通滤波器幅度高通滤波器幅度对数字带通滤波器的性能仿真如下得到模拟滤波器如果在平面上去逼近,就得到数字滤波器。我的设计方法本课程设计采用先构造个巴特沃斯模拟高带通滤波器,利用双线性变换将模拟高带通滤波器转换成数字高通滤波器。数字高带通模拟高带通双线性变换法为了克服冲激响应法可能产生的频率响应的混叠失真,这是因为从平面到平面是多值的映射关系所造成的。为了克服这缺点,可以采用非线性频率压缩方法,将整个频率轴上的频率范围压缩到之间,再用转换到平面上。也就是说......”

6、“.....这样就使平面与平面建立了对应的单值关系,消除了多值变换性,也就消除了频谱混叠现象,映射关系如图图双线性变换的映射关系为了将平面的整个虚轴压缩到平面轴上的到段上,可以通过以下的正切变换实现式中,仍是采样间隔。当由经过变化到时,由∞经过变化到∞,也即映射了整个轴。将式写成将此关系解析延拓到整个平面和平面,令则得再将平面通过以下标准变换关系映射到平面从而得到平面和平面的单值映射关系为平面平面平面这两个关系式是平面与平面之间的单值映射关系,这种变换都是两个线性函数之比,因此称为双线性变换首先,把可得即平面的虚轴映射到平面的单位圆。其次,将代入,得因此由此看出,当时。也就是说......”

7、“.....平面的右半平面映射到平面的单位圆外,平面的虚轴映射到平面的单位圆上。因此,稳定的模拟滤波器经双线性变换后所得的数字滤波器也定是稳定的。双线性变换法优缺点双线性变换法与脉冲响应不变法相比,其主要的优点是避免了频率响应的混叠现象。这是因为平面与平面是单值的对应关系。平面整个轴单值地对应于平面单位圆周,即频率轴是单值变换关系。这个关系重写如下上式表明,平面上与平面的成非线性的正切关系,如图所示。由图看出,在零频率附近,模拟角频率与数字频率之间的变换关系接近于线性关系但当进步增加时,增长得越来越慢,最后当∞时,终止在折叠频率处,因而双线性变换就不会出现由于高频部分超过折叠频率而混淆到低频部分去的现象,从而消除了频率混叠现象......”

8、“.....图所示。由于这种频率之间的非线性变换关系,就产生了新的问题。首先,个线性相位的模拟滤波器经双线性变换后得到非线性相位的数字滤波器,不再保持原有的线性相位了其次,这种非线性关系要求模拟滤波器的幅频响应必须是分段常数型的,即频率段的幅频响应近似等于常数这正是般典型的低通高通带通带阻型滤波器的响应特性,不然变换所产生的数字滤波器幅频响应相对于原模拟滤波器的幅频响应会有畸变,如图所示。图双线性变换法幅度和相位特性的非线性映射对于分段常数的滤波器,双线性变换后,仍得到幅频特性为分段常数的滤波器,但是各个分段边缘的临界频率点产生了畸变,这种频率的畸变,可以通过频率的预畸来加以校正。也就是将临界模拟频率事先加以畸变,然后经变换后正好映射到所需要的数字频率上......”

9、“.....切比雪夫滤波器在通带或阻带等波纹,可提高选择性。贝塞尔滤波器在通带内有较好的线性相位特性。椭圆滤波器其选择性相对前三种是最好的。此处选择巴特沃斯主要是想获得最平稳的幅频响应。而不计较相位特性,而用双线性变换法也会将线性相位变为非线性相位。设计步骤高通滤波器设计广西大学数字信号处理课程设计报告课题名称用双线性变换法设计高通和带通数字滤波器数字滤波器数字滤波器介绍数字滤波器是具有定传输选择特性的数字信号处理装置,其输入输出均为数字信号,实质上是个由有限精度算法实现的线性时不变离散系统。它的基本工作原理是利用离散系统特性对系统输入信号进行加工和变换,改变输入序列的频谱或信号波形,让有用频率的信号分量通过,抑制无用的信号分量输出。数字滤波器和模拟滤波器有着相同的滤波概念......”

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