编写MATLAB程序,利用脉冲响应不变法设计IIR数字低通滤波器,要求通带和阻带具有单调下降特性,指标参数如下:。 2、数字滤波器的技术指标如下:,编写MATLAB程序,采用窗函数法设计一个FIR数字滤波器。 3、用上面设计的滤波器对加噪声的语音信号进行滤波,并对滤波前后的时域波形和频域特征进行比较。

时间: 2024-02-01 22:12:40 浏览: 86
IIR数字低通滤波器的设计: 首先,定义滤波器的通带截止频率和阻带截止频率: ```matlab fp = 1000; % 通带截止频率 fs = 2000; % 阻带截止频率 ``` 接下来,根据脉冲响应不变法,我们需要将模拟滤波器的传递函数转换为数字滤波器的差分方程。这里我们使用MATLAB中的`bilinear()`函数进行双线性变换: ```matlab [b,a] = butter(4,2*pi*fp,'s'); % 设计4阶Butterworth模拟滤波器 [bz,az] = bilinear(b,a,fs); % 双线性变换 ``` 上面的代码利用了MATLAB中的`butter()`函数来设计4阶Butterworth模拟滤波器,并且将其双线性变换为数字滤波器的差分方程。 接下来,我们可以用`freqz()`函数来绘制数字滤波器的幅度响应: ```matlab [h,w] = freqz(bz,az); plot(w/pi,abs(h)); ``` 这里,我们使用`freqz()`函数来计算数字滤波器的频率响应,并且用`plot()`函数来绘制其幅度响应曲线。 FIR数字滤波器的设计: 采用窗函数法设计FIR数字滤波器,具体步骤如下: 1. 定义滤波器的通带截止频率和阻带截止频率。 ```matlab fp = 1000; % 通带截止频率 fs = 2000; % 阻带截止频率 ``` 2. 根据通带截止频率和阻带截止频率,计算滤波器的阶数和窗函数。 ```matlab delta_p = 0.01; % 通带最大衰减 delta_s = 0.01; % 阻带最小衰减 delta = min(delta_p,delta_s); % 取最小值作为实际衰减 A = -20*log10(delta); % 计算实际衰减 Rp = 1; % 通带波纹系数 As = 20; % 阻带衰减 N = ceil((As-8)/(2.285*(2*pi/fs)*min((fp/fs),(1-fp/fs)))+1); % 计算滤波器阶数 w = hamming(N+1); % 窗函数 ``` 这里,我们使用`min()`函数来取通带最大衰减和阻带最小衰减的最小值作为实际衰减,然后根据实际衰减和通带波纹系数和阻带衰减,计算滤波器的阶数。最后,使用`hamming()`函数来生成窗函数。 3. 根据窗函数和滤波器的阶数,计算滤波器的系数。 ```matlab h = fir1(N,2*pi*fp/fs,w); % 计算滤波器系数 ``` 这里,我们使用`fir1()`函数来计算滤波器的系数。 4. 绘制滤波器的幅度响应曲线。 ```matlab [h,w] = freqz(h,1); plot(w/pi,abs(h)); ``` 这里,我们使用`freqz()`函数来计算滤波器的幅度响应,并且用`plot()`函数来绘制其幅度响应曲线。 信号滤波: 假设我们有一个加噪声的语音信号`s`,我们可以使用上面设计的数字滤波器来滤波: ```matlab load('noisy_speech.mat'); % 加噪声的语音信号 s_filtered = filter(bz,az,s); % IIR数字低通滤波器 s_filtered = filter(h,1,s); % FIR数字滤波器 ``` 这里,我们使用`filter()`函数来对语音信号进行滤波,其中`bz`和`az`是IIR数字低通滤波器的差分方程系数,`h`是FIR数字滤波器的系数。最后,我们可以将滤波前后的时域波形和频域特征进行比较: ```matlab subplot(2,2,1); plot(s); title('原始语音信号'); xlabel('时间 (s)'); ylabel('幅值'); subplot(2,2,2); plot(s_filtered); title('滤波后的语音信号'); xlabel('时间 (s)'); ylabel('幅值'); subplot(2,2,3); pwelch(s,[],[],[],fs,'onesided'); title('原始语音信号的功率谱密度'); xlabel('频率 (Hz)'); ylabel('功率谱密度'); subplot(2,2,4); pwelch(s_filtered,[],[],[],fs,'onesided'); title('滤波后的语音信号的功率谱密度'); xlabel('频率 (Hz)'); ylabel('功率谱密度'); ``` 这里,我们使用`subplot()`函数来将图像排列在一起,用`pwelch()`函数来计算功率谱密度,并且用`plot()`函数来绘制时域波形。
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