湖南文理學院芙蓉學院教務系統(tǒng)

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湖南文理學院

芙蓉學院

課程設計報告

課程名稱：專業(yè)課程設計

專業(yè)班級：通信1101班）

同學姓名：

指導老師：

完成時間：2022年06月16日

報告成果：

IIR高通濾波器的設計

1.課程設計目的

通過對常用數字濾波器的設計和實現，把握數字信號處理的工作原理及設計方法；熟識用巴特沃思設計IIR數字濾波器的原理與方法，把握利用數字濾波器對信號進行濾波的方法，把握數字濾波器的計算機仿真方法，并能夠對設計結果加以分析。

2.課題要求

（1）用巴特沃斯原型，采納雙線性變換法設計；

（2）當f?3kHz時，衰減大于30dB；

（3）當f?5kHz時，衰減小于3dB；

（4）抽樣頻率fs?20kHz。

確定系統(tǒng)函數H(z)，并用MATLAB繪出濾波器的頻率響應曲線。

3.設計原理

3.1用雙線性變換原理出

先用非線性頻率壓縮方法，將整個頻率軸上的頻率范圍壓縮到??/T~?/T之間，再用z?e轉換到Z平面上。也就是說，第一步先將整個S平面壓縮映射s1T

到S1平面的??/T~?/T一條橫帶里；第二步再通過變換關系將此橫帶變換到整個Z平面上去。這樣就使平面與Z平面建立了一一對應的單值關系，消退了多值變換性，也就消退了頻譜混疊現象，映射關系如圖1所示。

圖1雙線性變換的映射關系

為了將S平面的整個虛軸j?壓縮到S1平面j?1軸上??/T~?/T段，可以通

過以下的變換實現

Ω=cos（?p

2(1)）

表1列出了將給定的對數字濾波器接轉換為對低通模擬濾波器的和轉換公式。

表1雙線性變換和頻率預校正的計算公式

3.2數字濾波器的應用現狀與進展趨勢

在信號處理過程中，所處理的信號往往混有噪音，從接收到的信號中消退或

減弱噪音是信號傳輸和處理中非常重要的問題。依據有用信號和噪音的不同特性，提取有用信號的過程稱為濾波，實現濾波功能的系統(tǒng)稱為濾波器。在近代電信設備和各類掌握系統(tǒng)中，數字濾波器應用極為廣泛，這里只列舉部分應用最勝利的領域。

(1)語音處理

語音處理是最早應用數字濾波器的領域之一，也是最早推動數字信號處理理論進展的領域之一。該領域主要包括5個方面的內容：第一，語音信號分析。即對語音信號的波形特征、統(tǒng)計特性、模型參數等進行分析計算；第二，語音合成。即利用專用數字硬件或在通用計算機上運行軟件來產生語音；第三，語音識別。即用專用硬件或計算機識別人講的話，或者識別說話的人；第四，語音增加。即從噪音或干擾中提取被掩蓋的語音信號。第五，語音編碼。主要用于語音數據壓縮，目前已經建立了一系列語音編碼的國際標準，大量用于通信和音頻處理。近年來，這5個方面都取得了不少討論成果，并且，在市場上已消失了一些相關的軟件和硬件產品，例如，盲人閱讀機、啞人語音合成器、口授打印機、語音應答機，各種會說話的儀器和玩具，以及通信和視聽產品大量使用的音頻壓縮編碼技術。

(2)圖像處理

數字濾波技術以勝利地應用于靜止圖像和活動圖像的恢復和增加、數據壓縮、去噪音和干擾、圖像識別以及層析X射線攝影，還勝利地應用于雷達、聲納、超聲波和紅外信號的可見圖像成像。

(3)通信

在現代通信技術領域內，幾乎沒有一個分支不受到數字濾波技術的影響。信源編碼、信道編碼、調制、多路復用、數據壓縮以及自適應信道均衡等，都廣泛地采納數字濾波器，特殊是在數字通信、網絡通信、圖像通信、多媒體通信等應用中，離開了數字濾波器,幾乎是寸步難行。其中，被認為是通信技術將來進展方向的軟件無線電技術，更是以數字濾波技術為基礎