数字信号处理实验课内容

1、数字信号处理实验课内容使用班级：08050741、08050742、08050141、08050142、08050941、08050942一、实验要求1、每个实验完成一份实验报告（必须交）；2、实验报告内容包括：实验目的、实验原理、实验过程、实验结果及分析、实验体会；3、报告中要求：格式统一、图表清晰，如果有公式一定要用公式编辑器编写；4、实验报告不能有雷同 数字信号处理实验报告实验一：频谱分析与采样定理班 级： 08050141 姓 名： 陈春博 学 号： 32 二、实验内容实验一 频谱分析与采样定理一、实验目的1 观察模拟信号经理想采样后的频谱变化关系。2 验证采样定理，观察欠采样时产生的

2、频谱混叠现象3 加深对DFT算法原理和基本性质的理解4 熟悉FFT算法原理和FFT的应用 二、实验原理 根据采样定理，对给定信号确定采样频率，观察信号的频谱三、实验内容和步骤实验内容 在给定信号为：1x(t)=cos(100*at)2x(t)=exp(-at)3x(t)=exp(-at)cos(100*at)其中a为实验者的学号，记录上述各信号的频谱，表明采样条件，分析比较上述信号频谱的区别。实验步骤1复习采样理论、DFT的定义、性质和用DFT作谱分析的有关内容。2复习FFT算法原理和基本思想。3确定实验给定信号的采样频率，编制对采样后信号进行频谱分析的程序四、实验设备计算机、Matlab软件

3、五、实验报告要求1.整理好经过运行并证明是正确的程序，并且加上详细的注释。2.对比不同采样频率下的频谱，作出分析报告。六、Matlab试验程序及截图 程序:T=0.0012; %采样间隔T=0.0012F=1/T; %采样频率为F=1/TL=0.06; %记录长度L=0.06N=L/T;=0:T:L;a=32; %学号为32f1=0:F/N:F;f2=-F/2:F/N:F/2;x1=cos(100*pi*a*t);y1=T*abs(fft(x1);y11=fftshift(y1);figure(1), %绘制图1subplot(3,1,1),plot(t,x1);title('正弦信号

4、');subplot(3,1,2),stem(f1,y1);title('正弦信号频谱');subplot(3,1,3),plot(f2,y11);title('正弦信号频谱');x2=exp(-a*t);y2=T*abs(fft(x2);y21=fftshift(y2);figure(2), %绘制图2subplot(3,1,1),stem(t,x2);title('指数信号');subplot(3,1,2),stem(f1,y2);title('指数信号频谱');subplot(3,1,3),plot(f2,y21);

5、title('指数信号频谱');x3=x1.*x2;y3=T*abs(fft(x3);y31=fftshift(y3);figure(3), %绘制图3subplot(3,1,1),stem(t,x3);title('两信号相乘');subplot(3,1,2),stem(f1,y3);title('两信号相乘频谱');subplot(3,1,3),plot(f2,y31);title('两信号相乘频谱');截图:1、（采样间隔为T=0.0012）2、（采样间隔为T=0.0012）3、（采样间隔为T=0.0012）1、（采样间隔为

6、T=0.0009）2、（采样间隔为T0.0009）3、（采样间隔为T0.0009）实验二 卷积定理一、实验目的通过本实验，验证卷积定理，掌握利用DFT和FFT计算线性卷积的方法。二、 实验原理时域圆周卷积在频域上相当于两序列DFT的相乘，因而可以采用FFT的算法来计算圆周卷积，当满足时，线性卷积等于圆周卷积，因此可利用FFT计算线性卷积。三、实验内容和步骤1 给定离散信号和，用图解法求出两者的线性卷积和圆周卷积；2 编写程序计算线性卷积和圆周卷积；3 比较不同列长时的圆周卷积与线性卷积的结果，分析原因。四、实验设备计算机、Matlab软件五、实验报告要求1 整理好经过运行并证明是正确的程序，并

7、且加上详细的注释。2 给出笔算和机算结果对照表，比较不同列长时的圆周卷积与线性卷积的结果对照，作出原因分析报告。3 总结出用DFT计算线性卷积的方法。六、Matlab试验程序及截图：1、x=3 2 0 7 0 5; %原始序列y=0 2 0 4 1 1;z=conv(x,y);%直接计算圆周卷积或线性卷积figure(1),subplot(311),stem(x);axis(1 9 0 4); %运行结果图1坐标subplot(312),stem(y);axis(1 9 0 4);subplot(313),stem(z);axis(1 9 0 30);%利用FFT计算N=12;x1=x zer

8、os(1,N-length(x);%对序列x补零点y1=y zeros(1,N-length(y);%对序列y补零点X1=fft(x1);Y1=fft(y1); %对两序列分别求FFTZ1=X1.*Y1;z1=ifft(Z1);%对两序列的FFT相乘并IFFTfigure(2),subplot(321),stem(x1);subplot(322),stem(real(X1);subplot(323),stem(y1);subplot(324),stem(real(X1);subplot(325),stem(z1);subplot(326),stem(real(Z1);N=6;x2=x zero

9、s(1,N-length(x);y2=y zeros(1,N-length(y);X2=fft(x2);Y2=fft(y2);Z2=X2.*Y2;z2=ifft(Z2);figure(3),subplot(321),stem(x2);subplot(322),stem(real(X2);subplot(323),stem(y2);subplot(324),stem(real(X2);subplot(325),stem(z2);subplot(326),stem(real(Z2);截图：1、2、3、2、x=4 4 7 1 1 3 7;%原始序列y=9 0 0 2 0 4;N=length(x)+

10、length(y);%两序列的长度和z=conv(x,y);%直接计计算圆周卷积或线性卷积%利用FFT计算x1=x zeros(1,N-length(x);%对序列x补零点y1=y zeros(1,N-length(y);%对序列y补零点X1=fft(x1);Y1=fft(y1);%对序列分别求FFTZ1=X1.*Y1;z1=ifft(Z1);%对两序列的FFT相乘并求IFFTsubplot(221),stem(x);axis(1 N -inf inf);title('序列x 0805014132 陈春博');subplot(222),stem(y);axis(1 N -inf

11、 inf);title('序列Y 0805014132 陈春博');subplot(223),stem(z);axis(1 N -inf inf);title('序列Z 0805014132 陈春博');subplot(224),stem(Z1);axis(1 N -inf inf);title('序列Z1 0805014132 陈春博');截图：实验三 IIR滤波器设计实验一、实验目的1.学习模拟数字变换滤波器的设计方法2.掌握双线性变换滤波器的设计方法3.掌握实现数字滤波的具体方法。二、实验要求 1. 用双线性变换法设计一个巴特沃斯低通IIR

12、数字滤波器。设计指标参数为：在通带内频率低于0.2时，最大衰减小于1dB；在阻带内0.3, 频率区间上，最小衰减大于15dB.2.0.02为采样间隔，打印出数字滤波器在频率区间0, /2上的频率响应特性曲线。3. 用所设计的滤波器对实际心电图信号采样序列进行仿真滤波处理，观察总结滤波作用与效果附：心电图采样序列x(n)人体心电图信号在测量过程中往往受到工业高频干扰，所以必须经过低通滤波处理后，才能作为判断心脏功能的有用信息。下面给出一实际心电图信号采样序列样本x(n),其中存在高频干扰。在实验中以x(n)作为输入序列，滤除其中的干扰成分。x(n)=-4,-2,0,-4,-6,-4,-2,-4,

13、-6,-6,-4,-4,-6,-6,-2,6,12,8,0,-16,-38,-60,-84,-90,-66,-32,-4,-2,-4,8,12,12,10,6,6,6,4,0,0,0,0,0,-2,-4,0,0,0,-2,-2,0,0,-2,-2,-2,-2,0三、实验设备计算机、Matlab软件四、实验报告要求1.给出详细的滤波器设计说明书；2.整理好经过运行并证明是正确的程序并且加上详细注释；3.用所设计的滤波器对心电信号进行滤波，打印滤波后的波形；实验四 FIR滤波器设计实验一、实验目的1.熟悉滤波器的计算机仿真方法2.掌握用窗函数法设计FIR数字滤波器的原理和方法。3.解各种窗函数对滤

14、波特性的影响二、实验要求 1.设计一线性相位FIR低通滤波器滤波器，给定抽样频率为s=3×104(rad/s),通带截止频率为p=3×103(rad/s),阻带起始频率为st=6×103(rad/s),阻带衰减比小于50dB。2.选择不同的窗函数设计该滤波器，观察其频率响应函数有什么变化三、实验设备计算机，Matlab软件四、实验报告要求1.给出详细的滤波器设计说明书；2.整理好经过运行并证明是正确的程序并且加上详细注释；3.打印不同窗函数设计滤波器的幅频特性。；三、常用命令傅里叶变换：fft、fftshift、ifft、ifftshift卷积：convIIR滤波

15、器的设计1、Buttord 巴特沃思模拟滤波器阶数的获得N，Wnbuttord(Wp，Ws，Rp，Rs，s)s表示获取模拟滤波器的阶数 Wp通带截止频率，Ws阻带截止频率，Rp通带最大衰减，Rs阻带最小衰减； N符合要求的滤波器最小阶数，Wn为Butterworth滤波器固有频率(3dB)。2、buttap巴特沃思模拟滤波器的设计Z,P,K = BUTTAP(N)N为阶数，Z零点，P极点，K为增益3、zp2tf零极点增益模型到传递函数模型的转换B，Azp2tf(Z，P，K)；输人参数：Z，P，K分别表示零极点增益模型的零点、极点和增益；输出参数：B，A分别为传递函数分子和分母的多项式系数。4、

16、Lp2lp 低通到低通b,a=lp2lp(B,A,Wn); B，A分别为截止频率为1的模拟滤波器传递函数分子和分母的多项式系数b，a分别为截止频率为Wn的模拟滤波器传递函数分子和分母的多项式系数，5、Bilinear双线性变换法设计数字滤波器bz，a2二bilinear(b，a，Fs)；b，a分别为模拟滤波器传递函数分子和分母的多项式系数，Fs是采样频率bz，az分别为数字滤波器传递函数分子和分母的多项式系数6、Freqz 数字滤波器的频响特性H,W=freqz(bz,az); H为幅度，W为相位 7、filter 滤波Y = filter(bz,az,X)bz，az分别为数字滤波器传递函数分子和分母的多项式系数X 为输入信号，Y为输出信号FIR滤波器设计函数Bfirl(n，Wn) Bfirl(n，Wn，ftype) Bfirl(n，Wn，window) Bfirl(n，Wn，ftype，window)其