数字信号处理课程设计报告(2).doc

通信与信息工程学院数字信号处理课程设计班 级：电子信息科学与技术姓 名：学 号：指导教师：设计时间：成 绩：评 语：通信与信息工程学院二一三年题目一 采样定理的验证1 设，利用filter函数求出（其中*为线性卷积）的前50个样本，并作图。 （1）n=0:49;xn=0.8.n;B=1;A=1,-0.8;yn=filter(B,A,xn);stem(n,yn)grid on;xlabel(n);ylabel(yn=x(n)*x(n)2考虑模拟信号，间隔采样得到。（1）对每一个画出。（2）采用内插从样本重建模拟信号，并从图中求出在中的频率（不管末端效果）。（3）采用三次样条内插从样本重建模拟信号，并从图中求出在中的频率。（1）clc;t=0:0.001:1;Ts1=0.01;N1=1/Ts1;n1=0:N1;xn1=sin(20*pi*n1*Ts1);subplot(3,1,1);stem(n1,xn1,.);axis(0 100 -1 1);xlabel(n);ylabel(x_1(n);title(Ts=0.01);t=0:0.001:1;Ts2=0.05;N2=1/Ts2;n2=0:N2;xn2=sin(20*pi*n2*Ts2);subplot(3,1,2);stem(n2,xn2,.);axis(0 20 -1 1);xlabel(n);ylabel(x_2(n);title(Ts=0.05);t=0:0.001:1;Ts3=0.1;N3=1/Ts3;n3=0:N3;xn3=sin(20*pi*n3*Ts3);subplot(3,1,3);stem(n3,xn3,.);axis(0 10 -1 1);xlabel(n);ylabel(x_3(n);title(Ts=0.1);（2）t=0:0.001:1;T=0.1;xt=sin(20*pi*t);subplot(4,1,1);plot(t,xt);title(xt原图);xlabel(t);ylabel(xt);grid on;Ts1=0.01;n1=0:100;t1=0:Ts1:1;xn1=sin(20*pi*n1*Ts1);tn1=ones(length(n1),1)*t1-n1*Ts1*ones(1,length(t1);%ones（M,N)：生成M*N大小的全1矩阵yt1=xn1*sinc(tn1*pi/Ts1);subplot(4,1,2);plot(t1,yt1);axis(0 1 -1 1);title(sinc内插0.01恢复的xt1图);xlabel(n);ylabel(xt1);grid on;Ts2=0.05;n2=0:20;t2=0:Ts2:1;xn2=sin(20*pi*n2*Ts2);tn2=ones(length(n2),1)*t2-n2*Ts2*ones(1,length(t2);yt2=xn2*sinc(tn2*pi/Ts2);subplot(4,1,3);plot(t2,yt2);axis(0 1 -1 1);title(sinc内插0.05恢复的xt2图);xlabel(n);ylabel(xt2);grid on;Ts3=0.1;n3=0:10;t3=0:Ts3:1;xn3=sin(20*pi*n3*Ts3);tn3=ones(length(n3),1)*t3-n3*Ts3*ones(1,length(t3);yt3=xn3*sinc(tn3*pi/Ts3);subplot(4,1,4);plot(t3,yt3);axis(0 1 -1 1);title(sinc内插0.1恢复的xt3图);xlabel(n);ylabel(xt3);grid on; （3）Ts1=0.01;Fs=1/Ts1;xa1=spline(Ts1*n1,xn1,t);subplot(3,1,1);plot(t,xa1);axis(0,1,-1,1);ylabel(x_a(t);title(Ts=0.01);Ts2=0.05;Fs=1/Ts2;xa2=spline(Ts2*n2,xn2,t);subplot(3,1,2);plot(t,xa2);axis(0,1,-1,1);ylabel(x_a(t);title(Ts=0.05);Ts3=0.1;Fs=1/Ts3;xa3=spline(Ts3*n3,xn3,t);subplot(3,1,3);plot(t,xa3);axis(0,1,-1,1);ylabel(x_a(t);title(Ts=0.1);结果分析与体会：采用内插从样本重建模拟信号时，0.01s和0.05s依据奈奎斯特采样定理应该能恢复原来的波形，但因为采样点太少，间距分散导致0.05s时无法恢复。题目二 滤波器设计设计内容：一个混合正弦信号包含5Hz、15Hz、30Hz的3中频率信号，现要求分别设计滤波器，保留15Hz频率分量信号，给定采样频率100Hz。（1）设计IIR型滤波器，分别用巴特沃斯型，切比雪夫型和椭圆型来实现。（2）设计FIR型滤波器，分别用窗函数法、频率采样法和等波纹逼近法来设计FIR滤波器。设计思考题：1不同方法设计的滤波器滤波性能的异同？2窗函数对滤波特性的影响，最优化设计中常用的逼近准则有哪些？（1）clear;close all;clcfs=100;t=0:1/fs:1;f1=5;f2=15;f3=30;ys=sin(2*pi*f1*t)+sin(2*pi*f2*t)+sin(2*pi*f3*t);subplot(311);plot(t,ys);wp = 11,18*2/fs;ws = 8,22*2/fs;Rp=2;Rs=50;%设计模拟滤波器N,wc=buttord(wp,ws,Rp,Rs);%求出滤波器阶数和2dB截止频率B,A=butter(N,wc);%求零极点yf = filter(B,A,ys)subplot(312);plot(t,yf);grid onh,f=freqz(B,A,1024,fs);%求数字滤波器频率响应subplot(313)plot(f,20*log10(abs(h);axis(0 50 -600 100);grid;xlabel(频率/Hz);ylabel(幅度/dB);title(巴特沃斯滤波器);（2）clear;close all;clcfs=100;t=0:1/fs:1;f1=5;f2=15;f3=30;ys=sin(2*pi*f1*t)+sin(2*pi*f2*t)+sin(2*pi*f3*t);subplot(311);plot(t,ys);wp = 11,18*2/fs;ws = 8,22*2/fs;Rp=2;Rs=50;N,wc=cheb1ord(wp,ws,Rp,Rs);B,A=cheby1(N,Rp,wc);%切比雪夫I型yf=filter(B,A,ys)subplot(312)plot(t,yf);grid on;h,f=freqz(B,A,1024,fs);subplot(313)plot(f,20*log10(abs(h);grid;xlabel(频率/Hz);ylabel(幅度/dB);title(切比雪夫滤波器);（3）clear;close all;clcfs=100;t=0:1/fs:1;f1=5;f2=15;f3=30;ys=sin(2*pi*f1*t)+sin(2*pi*f2*t)+sin(2*pi*f3*t);subplot(311);plot(t,ys);wp = 11,18*2/fs;ws = 8,22*2/fs;Rp=2;Rs=50;N,wc=ellipord(wp,ws,Rp,Rs);B,A=ellip(N,Rp,Rs,wc);yf=filter(B,A,ys)subplot(312)plot(t,yf);grid on;h,f=freqz(B,A,1024,fs);subplot(313)plot(f,20*log10(abs(h);grid;xlabel(频率/Hz);ylabel(幅度/dB);title(椭圆型滤波器);第二问（1）clear;close all;clcfs=100;t=0:1/fs:1;f1=5;f2=15;f3=30;ys = sin(2*pi*f1*t)+sin(2*pi*f2*t)+sin(2*pi*f3*t);figure;subplot(211);plot(t,ys);axis(0 1 -3 3);grid ontitle(混合正弦信号图);n = 36;Wn = 10,20*2/fs;b = fir1(n,Wn);yf = filter(b,1,ys)subplot(212)plot(t,yf);title(哈明窗滤波后15Hz正弦信号图);grid onaxis(0 1 -2 2);figure;freqz(b,1,512)title(哈明窗带通滤波器);（2）clear;close all;clcfs=100;t=0:0.01:pi/5;y=sin(2*pi*5*t)+sin(2*pi*15*t)+sin(2*pi*30*t);fs1=8;fp1=11;fp2=18;fs2=22; ws1=fs1*2*pi/fs;wp1=fp1*2*pi/fs;wp2=fp2*2*pi/fs;ws2=fs2*2*pi/fs;m=1;n=41;N=(n-1)/2;n1=fix(wp1/(2*pi/n);n2=fix(wp2/(2*pi/n);n3=n2-n1;n4=n-n2;t1=0.1; Hk=zeros(1,n1),t1,ones(1,n3),t1,zeros(1,n4-2);k1=0:floor(n-1)/2);k2=floor(n-1)/2)+1:n-1;angH=- N*(2*pi)/n*k1,N*(2*pi/n*(n-k2);H=Hk.*exp(j*angH);hn=real(ifft(H);figure;freqz(hn);axis(0 1 -100 0);title(频率采样带通滤波器);y2=filter(hn,1,y);figure;subplot(2,1,2);plot(t,y2);title(频率采样滤波后15Hz正弦信号图);xlabel(t);ylabel(yt1);grid on;subplot(2,1,1);plot(t,y);title(混合正弦信号图);xlabel(t);ylabel(yt);grid on;（3）clear;close all;clcfs=100;t=0:0.01:pi/5;y=sin(2*pi*5*t)+sin(2*pi*15*t)+sin(2*pi*30*t);fs1=8;fp1=11;fp2=18;fs2=22;ws1=fs1*2/fs;wp1=fp1*2/fs;wp2=fp2*2/fs;ws2=fs2*2/fs;f=ws1,wp1,wp2,ws2;m=0,1,0;Ap=1;As=40;dat1=(10(Ap/20)-1)/(10(Ap/20)+1);dat2=10(-As/20);rip=dat2,dat1,dat2;M,fo,mo,w=remezord(f,m,rip);M=M+1;hn=remez(M,fo,mo,w);y2=filter(hn,1,y);figure;subplot(2,1,1);plot(t,y);title(混合正弦信号图);xlabel(t);ylabel(yt);grid on;subplot(2,1,2);plot(t,y2);title(等波纹逼近滤波后15Hz正弦信号图);xlabel(t);ylabel(yt1);grid on;figure;freqz(hn);title(等波纹逼近带通滤波器);题目三：语音信号滤波处理设计内容：1.利用Windows下的录音机录制一段带有噪声的话音，时间在1s内。然后在Matlab软件平台下，利用wavread函数对语音信号进行采样，记住采样频率和采样点数；2.画出语音信号的时域波形，对采样后的语音信号进行傅立叶变换，得到信号的频谱特性，画出频谱图；3.根据对语音信号谱分析的结果，确定滤除噪声所需滤波器的技术指标，设计合适的数字滤波器，并画出滤波器的频域响应；4.用所设计的滤波器对采集的信号进行滤波，画出滤波前后信号的时域波形和频谱；5.回放语音信号；sound(x)设计思考题：（1）语音信号频率的范围？（2）滤波前后信号有什么变化？%语音信号的时域和频域波形y,fs,bits=wavread(Yangxue.wav);sound(y,fs,bits);a,b=size(y);Y=fftshift(fft(y(500:1000);subplot(211);plot(y);title(原始信号波形);k=0:500;f=(k/500)*fs;subplot(212);plot(f,abs(Y);title(原始信号频谱);%语音信号的时域和频域波形y,fs,bits=wavread(Yangxue.wav);sound(y,fs,bits);a,b=size(y);Y=fftshift(fft(y(500:1000);subplot(211);plot(y(500:1000);title(原始信号波形);k=0:500;f=(k/500)*fs;subplot(212);plot(f,abs(Y);title(原始信号频谱);%用双线性变换法设计IIR低通滤波器fp=1000;fc=1200;As=100;Ap=1;fs=22050;wc=2*fc/fs;wp=2*fp/fs;n,wn=ellipord(wp,wc,Ap,As);b,a=ellip(n,Ap,As,wn);freqz(b,a,512,fs);y,fs,bits=wavread(Yangxue.wav);sound(y,fs,bits);a,b=size(y);Y=fftshift(fft(y(500:1000);subplot(211);plot(y(500:1000);k=0:500;f=(k/500)*fs;title(原始信号波形);axis(0,499,-1,1);subplot(212);plot(f,abs(Y);title(原始信号频谱);axis(0,499,0,19);%用双线性变换法设计IIR低通滤波器fp=1000;fc=1200;As=100;Ap=1;fs=22050;wc=2*fc/fs;wp=2*fp/fs;n,wn=ellipord(wp,wc,Ap,As);b,a=ellip(n,Ap,As,wn);freqz(b,a,512,fs);%对原始语音信号滤波后的时域与频域波形y1=y(500:1000);x=filter(b,a,y1);X=fftshift(fft(x);subplot(211);plot(x);title(滤波后信号波形);axis(0 499 -1 1);subplot(212);plot(abs(X);title(滤波后信号频谱);axis(0 499 0 19);题目四：雷达信号的仿真设计原理：雷达系统中常用的雷达信号是线性调频信号，其中k为调频率。假设信号的持续时间为，信号带宽为，则调频率为。在matlab中表示线性调频信号，必须对s(t)进行采样。设计内容：（1）产生线性调频信号，信号的持续时间，信号带宽，其采样率，并给出其频率特性。 （2）在（1）的基础上，将采样频率变为，其余特性不变，产生线性调频信号及其给出其频