数字信号处理实验讲义

数字信号处理实验讲义

数字信号处理实验报告

指导老师：沈狄凡

数字信号处理实验讲义

数字信号处理实验讲义

实验一 序列、频谱、卷积

一、 实验目的

1．掌握序列的输入方法； 2．熟悉不同序列的特征；

3．了解确定性信号谱分析的方法； 4．验证卷积的计算过程；

二、 实验要求

1．利用matlab程序，生成几种常用的序列，如矩形序列，单位脉冲序列； 2．绘制图形，观察序列特征；

3．研究其频率特性，绘制图形，观察频率响应特征； 4．利用matlab程序，验证卷积的过程；

三、 实验步骤

1．矩形序列

（1）生成长度为N的矩形序列，

观察并记录生成的图形；

n=1:50

x=sign(sign(10-n)+1); close all;

subplot(3,1,1);stem(x);title('单位矩形信号序列'); （2）研究其频率特性，H(e)

j

n

R n e

N

j n

，分别研究其幅频特性和相

频特性，观察并记录生成的图形；

k=-25:25;

X=x*(exp(-j*pi/25)).^(n'*k); magX=abs(X); %绘制x(n)的幅度谱

subplot(3,1,2);stem(magX);title('单位矩形信号的幅度谱'); angX=angle(X); %绘制x(n)的相位谱

subplot(3,1,3);stem(angX) ; title ('单位矩形信号的相位谱')

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2．单位脉冲序列

（1） 生成单位脉冲序列，观察并记录生成的图形；

n=1:50; %定义序列的长度是50

x=zeros(1,50); %注意：MATLAB中数组下标从1开始 x(1)=1; close all;

subplot(3,1,1);stem(x);title('单位冲击信号序列');

（2） 研究其频率特性，H(e)

j

n

x n e

j n

，分别研究其幅频特性和

相频特性，观察并记录生成的图形；

k=-25:25;

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X=x*(exp(-j*pi/12.5)).^(n'*k); magX=abs(X); %绘制x(n)的幅度谱

subplot(3,1,2);stem(magX);title('单位冲击信号的幅度谱'); angX=angle(X); %绘制x(n)的相位谱

subplot(3,1,3);stem(angX) ; title ('单位冲击信号的相位谱

')

3．卷积过程

y(

n)

x(n)*h(n)

m

x(m)h(n m)

，

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n=1:50; %定义序列的长度是50

hb=zeros(1,50); %注意：MATLAB中数组下标从1开始 hb(1)=1;hb(2)=2.5;hb(3)=2.5;hb(4)=1; close all;

subplot(3,1,1);stem(hb);title('系统hb[n]'); m=1:50; %定义序列的长度是50 A=444.128; %设置信号有关的参数 a=50*sqrt(2.0)*pi; T=0.001; %采样率 w0=50*sqrt(2.0)*pi;

x=A*exp(-a*m*T).*sin(w0*m*T);

subplot(3,1,2);stem(x);title('输入信号x[n]'); y=conv(x,hb);

subplot(3,1,3);stem(y);title('输出信号

y[n]');

四、 实验报告要求

1．写出生成对应序列的matlab程序，并分析；

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2．记录生成的图形；

3．描述对应的序列和频率特性的特征； 4．验证卷积计算结果；

五、 思考：

1．如何生成实指数序列？写出对应的matlab程序； 2．编写程序验证卷积定律。

实验二 基2－FFT算法编程

一、 实验目的

1．掌握离散傅立叶变换的原理；

2．熟悉基2－FFT算法流程，学会编写算法程序；

3．认识到基2－FFT算法对离散傅立叶运算的速度提高的重要性；

二、 实验要求

1．自己编写FFT算法程序； 2．调试算法程序；

3．测试采用FFT算法后，运算量和运算时间的减少量；

三、 实验步骤

1．编写matlab程序，完成输入倒位序，输出自然顺序，按照时间抽选的基

2－FFT算法程序的编写；

2-FFT函数(myfft())源程序（作为M-file）: function xn=myfft(x) N=length(x); M=log2(N);

xtmp=zeros(1,N); value=zeros(1,M); for i=0:N-1 repr=i; for t=1:1:M

repr=bitshift(i,1-t); value(t)=bitand(repr,1); end pos=0;

for k=1:1:M

pos=pos+value(k)*2^(M-k); end

xtmp(pos+1)=x(i+1); end

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for i=1:M

deepth=2^(i-1); width=2^(M-i); for t=1:2^i:N

for k=1:deepth

tmp=xtmp(t+k-1); wn=width*(k-1);

xtmp(t+k-1)=tmp+exp(-j*2*pi*wn/N)*xtmp(t+k+deepth-1);

xtmp(t+k+deepth-1)=tmp-exp(-j*2*pi*wn/N)*xtmp(t+k+deepth-1); end end end

xn=xtmp;

2．调试程序；

3．已知x(n) n 10 n 31

0others，利用编写的程序求DFT x(n) ；

源程序：

X=0:31

Y=myfft(X)

subplot(3,1,1); stem(X);

title('输入信号序列');

magY=abs(Y); %绘制x(n)的幅度谱 subplot(3,1,2); stem(magY);

title('输出信号的幅度谱');

angY=angle(Y); %绘制x(n)的相位谱 subplot(3,1,3); stem(angY);

title ('输出信号的相位谱');

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四、 实验报告要求

1．绘制算法流图；

2．写出算法源程序，并注释；

3．给出对应例子序列的离散傅立叶变换结果；

五、 思考

1．如何编写基4－FFT算法程序？

2．编写完成的基2－FFT算法程序，如何变成基2－IFFT算法程序？

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实验三 IIR数字滤波器的设计

一、实验目的

1．掌握IIR数字滤波器设计的方法； 2．熟悉软件编程实现的方法；

3．认识到数字滤波器在数字信号处理理论中的重要性； 4．了解IIR数字滤波器实现方法；

二、实验要求

1．了解和掌握各种数字滤波器的设计方法； 2．整理低通数字滤波器的设计算法和设计步骤； 3．编写和调试程序；

三、实验步骤

1．编写程序，以巴特沃思模拟低通滤波器为样本滤波器，设计基于双线性变换法的低通数字低通滤波器； 2．调试程序；

3．要求设计数字巴特沃思低通滤波器，给定抽样频率fs 10kHz，要求在频率小于1kHz的通带内，幅度特性下降小于1dB；在频率大于fst 1.5kHz的阻带内，衰减大于15dB

4．输出设计结果，以及对应的幅频特性图并记录；

源程序： clear all; fp=1000; fs=1500; Fs=10000; rp=1; rs=15; %

wp=2*pi*fp/Fs; ws=2*pi*fs/Fs; Fs=Fs/Fs;

%Firstly to finish frequency prewarping; wap=tan(wp/2); was=tan(ws/2);

[n,wn]=buttord(wap,was,rp,rs,'s') %Note:'s'!

[z,p,k]=buttap(n); [bp,ap]=zp2tf(z,p,k) [bs,as]=lp2lp(bp,ap,wap)

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%Note:s=(2/Ts)(z-1)(z+1);Ts=1,that is 2fs=1,fs=0.5; [bz,az]=bilinear(bs,as,Fs/2)

[h,w]=freqz(bz,az,1256,Fs*10000); plot(w,abs(h)); grid on;

滤波器频谱图：

四、实验报告要求

1．绘制设计过程程序流图； 2．写出算法源程序 …… 此处隐藏：6103字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……