数字信号课程设计--用NUTTALLW设计的FIR滤波器

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1、 1 吹管音乐吹管音乐滤波去噪滤波去噪 用用 NUTTALLW 设计的设计的 FIRFIR 滤波器滤波器 摘摘 要要 本课程设计主要是通过使用NUTTALLW窗设计一个FIR滤波器以对音乐信号进 行滤波去噪处理。 本设计首先通过搜狗软件采集一段音乐信号， 依据对该信号的频谱分析， 给定相关指标。以 MATLAB 软件为平台，采用 NUTTALLW 窗设计满足指标的 FIR 滤波 器，以该音乐信号进行滤波去噪处理。通过对比滤波前后的波形图，深入了解滤波器的基 本方法。通过程序调试及完善，该设计基本满足设计要求。 关键词关键词 滤波去噪；FIR 滤波器；NUTTALLWIN窗函数；MATLAB 1

2、 1 引引 言言 数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统,它是通过对抽样数据进行数学 处理来达到频域滤波的目的。随着现代通信的数字化,数字滤波器变得更加重要。数字滤波 器的种类很多，但总的来说可以分成两大类，一类是经典滤波器，另一类可称为现代滤波 器。从滤波特性方面考虑，数字滤波器可分成数字高通、数字低通、数字带通和数字带阻 等滤波器。从实现方法上考虑，将滤波器分成两种，一种称为无限脉冲响应滤波器，简称 IIR（Infinite Impulse Response）滤波器，另一种称为 FIR（Finite Impulse Response）滤波 器1。设计 FIR 数字滤波器的方法有窗函

3、数法、频率采样法和等波纹最佳逼近法等。 1.1 课程设计目的课程设计目的 数字信号处理（Digital Signal Processing，简称 DSP）是一门涉及许多学科而又广泛 应用于许多领域的新兴学科。20 世纪 60 年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展， 数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。在过去的二十多年时间里，数字信号处理 已经在通信等领域得到极为广泛的应用。数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以 数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人 2 们需要的信号形式。 在本次课程设计中，最主要的设计是设计 FIR 滤波器，FIR 滤波

4、器的设计方法主要分 为两类：第一类是基于逼近理想滤波器器特性的方法包括窗函数法、频率采样法、和等波 纹最佳逼近法；第二类是最优设计法。 本次的课程设计主要采用的是第一类设计方法，是利用汉宁窗函数法设计 FIR 滤波器 对一段语音进行滤波去噪，通过这一过程，对滤波前后波形进行对比分析得到结论。此课 程设计比较简单， 主要是将书本中的知识运用到现实中， 并且根据自己对设计题目的理解， 运用软件编写出程序实现这一设计，也是我们对数字信号处理的原理进行验证的一个过 程。对此，也可以加深我们对所学知识的理解，培养我们的动手能力。 1.2 课程设计的要求课程设计的要求 （1）通过利用各种不同的开发工具实现

5、模拟信号数字化、信道编解码、基带数字信 号编解码、数字信号的调制解调和音乐信号的滤波去噪等课题，掌握数字信号的分析方法 和处理方法。 （2）按要求编写课程设计报告书，能正确阐述设计和实验结果等等。 （3）通过课程设计培养学生严谨的科学态度，认真的工作作风和团队协作精神。 （4）在老师的指导下，要求每个学生独立完成课程设计的全部内容。 1.3 设计平台设计平台 课程设计的主要设计平台式 MATLAB 7.0。如下图 1.1 所示：MATLAB 是 矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国 MathWorks 公司出品的商业数 学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数

6、值计算的高级技术计算语 言和交互式环境，主要包括 MATLAB 和 Simulink 两大部分。MATLAB 和 Mathematica、Maple 并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计 算方面首屈一指。MATLAB 可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、 创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、 信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。 3 图 1.1 MATLAB 7.0 的设计平台 MATLAB 的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似， 故用 MATLAB 来解算问题要比用 C，FORTRAN 等语言完成相同的事情简捷得多，并且 MathWork 也吸收了像 Maple 等软件的优点,使 MATLAB 成为一个强大的数学软件。 在新的 版本中也加入了对 C，FORTRAN，C+ ，JAVA 的支持。可以直接调用,用户也可以将自 己编写的实用程序导入到 MATLAB 函数库中方便自己以后调用， 此外许多的 MATLAB 爱 好者都编写了一些经典的程序，用户