[工学]数字信号处理实验报告.doc

数字信号处理实验报告专 业 学 号 姓 名 实验一 卷积实验一、 实验目的（1） 通过实验进一步理解卷积定理，了解卷积的过程；（2） 掌握应用线性卷积求解离散时间系统响应的基本方法；（3） 了解MATLAB中有关卷积的子函数及其应用方法。二、 实验原理 对于线性移不变离散时间系统的响应为输入信号和系统的冲激响应的卷积，其表示如下： 三、 实验仪器 微型计算机、MATLAB 四、 实验内容（1）已知一个因果系统的差分方程为满足初始条件，在该系统的输入端加一个矩形脉冲序列，其脉冲宽度与周期的比例为1：4，一个周期取16 个采样点，求该系统的响应。 (2) 已知两个序列为，求两序列的卷积和。五、 实验程序六、 试验结果分析七、 思考题MATLAB中提供的conv卷积子函数，使用中需要满足什么条件？若不满足，应如何处理？实验二 离散系统的频率响应一、 实验目的（4） 加深对离散系统的频率响应特性基本概念的理解；（5） 了解离散系统的零极点与频响特性之间的关系；（6） 熟悉MATLAB中进行离散系统分析频响特性的常用子函数，掌握离散系统幅频响应和相频响应的求解方法。二、 实验原理已知稳定系统传递函数的零极点增益模型为 则系统的频响函数为其中：系统的幅频特性为：系统的相频特性为：三、 实验仪器 微型计算机、MATLAB 四、 实验内容(1) 已知离散时间系统的系统函数为 求该系统在频率范围内，归一化的绝对幅度频率响应、相对幅度频率响应、相位频率响应和零极点分布图。(2) 已知一阶离散系统的传递函数为，假设系统的零点在原点，极点分别取0.2，0.5，0.8，比较它们的幅频响应曲线。(3) 已知一阶离散系统的传递函数为，假设系统的极点在原点，零点分别取0.2，0.5，0.8，比较它们的幅频响应曲线。五、 实验程序六、 试验结果分析1. 离散系统的极点对系统幅频响应有何影响？2. 离散系统的零点对系统幅频响应有何影响？ 实验三 用双线性变换法设计IIR数字滤波器一、 实验目的（7） 加深对双线性变换法设计FIR数字滤波器的基本原理的理解；（8） 掌握用双线性变换法设计数字低通、高通、带通滤波器的设计；（9） 了解MATLAB有关双线性变换法设计的常用子函数。二、 实验原理1. 设计思想s平面与z平面之间满足以下映射关系：s平面的虚轴单值地映射于z平面的单位圆上，s平面的左半平面完全映射到z平面的单位圆内。双线性变换不存在混叠问题。双线性变换时一种非线性变换，这种非线性引起的幅频特性畸变可通过预畸而得到校正。2. 设计步骤（(1)确定数字滤波器的性能指标：通带临界频率、阻带临界频率；通带内的最大衰减；阻带内的最小衰减； (2)确定相应的数字角频率； (3)计算经过预畸的相应模拟低通原型的频率； (4)根据计算模拟低通原型滤波器的阶数N，并求得低通原型的传递函数； (5)用上面的双线性变换公式代入，求出所设计的传递函数； (6)分析滤波器特性，检查其指标是否满足要求。三、 实验仪器 微型计算机、MATLAB 四、 实验内容(1) 采用双线性变换法设计一个巴特沃斯数字低通滤波器，要求：通带截止频率，阻带截止频率，滤波器的采样频率，并画出滤波器的幅频响应曲线和相频响应曲线以及零极点图。五、 实验程序六、 试验结果分析七、 思考题使用双线性变换法时，数字频率与模拟频率有何关系？会带来什么影响？如何解决？实验四 用窗函数法设计FIR数字滤波器一、 实验目的（10） 加深对窗函数法设计FIR数字滤波器的基本原理的理解；（11） 学习用MATLAB语言的窗函数法编写设计FIR数字滤波器的程序；（12） 了解MATLAB有关窗函数法设计的常用子函数。二、 实验原理1. 设计思想从时域从发，设计逼近理想。设理想滤波器的单位脉冲响应为。一般是无限长的，且是非因果的，不能直接作为FIR滤波器的单位脉冲响应。要想得到一个因果的有限长的滤波器h(n)，最直接的方法是截断，即截取为有限长因果序列，并用合适的窗函数进行加权作为FIR滤波器的单位脉冲响应。2. 设计步骤（1）根据过渡带和阻带衰减设计指标选择窗函数的类型，并估算滤波器的阶数：（2）由数字滤波器的理想频率响应求出理想的单位冲激响应。（3）计算数字滤波器的单位冲激响应。（4）检查设计出的滤波器是否满足技术指标。若不满足技术指标，则需重新选择或调整窗函数的类型，估算滤波器的阶数，再重复前面的四个步骤，直到满足指标为止。三、 实验仪器 微型计算机、MATLA