数字信号处理上机实验指导修正

自60随着计算机和信息学科的飞速发数字信号处（DigitalSignalProcessing，DSP）技术应用而生并迅速发展，现已形成一门独立的学科的DSP的性能不断提高，而价格持续降。以DSP及开发设备为主，数字信号处理是一门以算法为的理论性很强的学科。它是利用数字计算机或处理设备，以数值计算的方法对信号进行、变换、综合、估值与识具有灵活、精确、强、设备尺寸小、造价低、速度快等突出优点，这些都近30数字信号处理是紧紧围绕实现及应用三个方面迅速发展起来的，现成的。自IEEEDSPComm于1979年推出第一个信号处理软件包以来，国外的研利用专门用于信号处理的DSP来实现。DSP较之单片机有着更为线，速度快，配有适于信号处理的指令等，DSP的问世及飞速发展，为信号利用特殊用途的DSP来实现。现在国际上已推出专门用于FFT、FIR滤波、卷积、相关等，其软件算法已在内部用硬件电路实现，使用在实际应用中，数字信号处理的算法研究是关键。为了使在学习《数MTLABMTLAB实验 连续信号的采随着抽样率的提高，抽样信号更容易看出连续信号。由于语言无法表示连续信号，以'0TT来表示连续信号的自变量，以t0T:T以 则T1/ff 分析的误差最小。本题中应注意用的函数将信号的频谱幅度正确的表达出来。在上面的两道题中，要用到的的系统函数有sin(正弦函数),exp（自然指数，为了将结果直观的表达出来，需要用到的基本绘图函数plot(x,y),其中参数x和y为长度为n的向量，它的作用是在坐标系中以x为横坐标y为纵坐标的曲线。为了使生成的图形xlabelylabel考虑下面的一模拟信号xatxat2sin2f1t2sin2f2tsin2f3tf11kHzf24kHzf36kHzxn两信号，其中0t1ms fs10k考虑一以指数率衰减的信号xatetcos2f0txtete2f0。现在以f1/T抽样，则得到抽样信号xnxnT xLnTxnTn0,1,L1LXf2 2aX(f)2

22f

1 cos2ff002 12eTLcos2ffLe2TLXLf 12eTcos2ff0e2T0其中极limXLfXflimTXfXafT fs其中：0.2s1f00.5Hzfs1Hfs2HLXf2及采样信号频谱TXf2，在另一张图上绘出Xf2TXf2TXf2（频率范围0f3Hz。L实验 IIR滤波器的设计的问题。在理论学习中，我们知道滤波器分IIR滤波器（无限冲激响应滤波器）和FIR滤波器（有限冲激响应滤波器）两种。IIR在本题中，要用到几个信号处理工具箱中的函数，如求沃思滤波器的阶数的函数buttord和沃思滤波器的设计函数butterworth，以及冲激响应不变法实现模拟impinvarbilinear和数字滤波器的频率响应函数截止频率，rp,rs分别为通带和阻带的波纹系数（扯！BUTTORDButterworthfilterorder[N,Wn]=BUTTORD(Wp,Ws,Rp,Rs)returnstheorderNofthelowestorderdigitalButterworthfilterthatlosesnomorethanRpdBinthepassbandandhasatleastRsdBofattenuationinthestopband.WpandWsarethepassbandandstopbandedgefrequencies,normalizedfrom0to1where1correspondstopiradians/sample).。’s’表示模拟域。也可不加’s’，则表示的是数字域。N为模拟butterworth滤波器的阶数，wn为截止频率。这个Butter[b,a]=butter(n,wn,’s’wnnH(s)

b(1)snb(2)sn1...b(nsna(2)sn2...a(nB(z)b(1)b(2)z1...b(n1)z

1a(2)z1...a(n1)zbilinear[numd,dend]=bilinear(num,den,Fs),在课堂上,我们已经学过H(z)H(s)

s2*f

sz0-Fsn（f[H,W]=FREQZ(B,A,N,'whole')usesNpointsaroundthewholeunitH=FREQZ(B,A,W)returnsthefrequencyresponseatdesignatedinvectorW,inradians/sample(normallybetween0andpi).[H,F]=FREQZ(B,A,N,Fs)and[H,F]=FREQZ(B,A,N,'whole',Fs)returnfrequencyvectorF(inHz),whereFsisthesamplingfrequency(inIIR滤波器的设计方法。该函数与H(s)

b(1)snb(2)sn1...b(nsna(2)sn2...a(nEllip用于椭圆滤波器的设计，它的用法与cheby1基本相同。设计一个沃色低通滤波器，其技术指标为：3dB带宽为0.2，阻带截至频率为0.530dB，采样间隔T10s型分别为切比滤波器和椭圆滤波器，采样率Fs=20kHz，指标如下：As=10dB。As=10dB。实验三FIRFIR滤波器几乎完全限于离散时间滤波器的实现问题。其设计方法以直接近所需离散FIR滤波器可以很容易地获得线性相移特性，并且不存在FIR滤波器设计中，FIR滤波器的设计，通常有窗函数设计法、频率抽样设计法和最佳近设计法。我们在性能不高，为提高滤波的性能，可以在过渡带加上0~1之间的过渡点。衰度等方面的异同。通过第三道上机题的练习，掌握并了解在过渡带加过渡点对近滤w=boxcar(nn的参数，其最小的旁瓣抑止as与beta的关系为0.1102(as asbeta0.5842(as21)040.07886(as 21as0 as0器的响应幅度。F和m的长度必须相同。实验题41出其幅度响应H()，用窗重复上述设计，比较两个窗．fs20kHzfpass4kHz,fstop5kHzApass0.1dBAstop80dB,画出它们的幅频响fs20kHz,fpass5kHz,fstop5kHz,Apass0.1dB,Astop80dB止频率为4/8．b．加一个过渡点．c．加两个FFT对连续信号进行频谱分析，须要对信号截短，截断的过程相当于一个窗函数与原信号实验题3已知一正弦信号x(t)aicos(2**fi)

a10.5，a21，a31.5x(t)A1cos(2f1t)A2cos(2f2t)A3A1A31A2105020f2kHz,f22.5kHz,f33kHz1f(f2f1)/35/令A2 实验五卷积和滤波线性时不变系统的输入输出关系是卷积关系。当然，卷积运算可以直接进行，对于FIR实验题 相加法、求以下两个序列的卷积，看结果是x(n)n/1024sin(n/8)(0nh(n)1(0n：利用FIR0h(n)0

0nban,0nMh(n)0,h 2 h(n)0.1,0nM0,ban,0nMh(n)0,h 2 实验六分拿起听筒放在耳边会听到拔号音，若按下重拔(Redial)键，则机会自动重拔上次所拔，对双音多频机，此时会在耳边听到代表不同数字，每个数字都由 此程度：以一个包含拔号信号的数据文件为输入，其输出就是，处理过程中不需要附录 系统与语言简是由MathWorks公司推出的用于数值计算和图形处理的科学计算系统环 于1984年，经过10余年的不断改进，现在已推出它的Windows95版本（5.3版。新的成等功能。在环境下，用户可以集成地进行程序设计、数值计算、图形绘制、输入相比，利用可以节省大量的编程时间。在的一些大学里，正成为对数值线性代数以及其他一些高等应用数学课程进行辅助教学的有益工具。在工程技术界，也被用来解决一些实际课题和数学模型问题。典型的应用包括数值计算、算法预设（1）语言体（2）工作环这是对提供给用户使用的管理功能的总称，包括管理工作空间的变量，数据输入输出的方式和方法，以及开发、调试、管理M文件的各种工具。这是图形系统的基础，包括完成2D3D数据图示、图像处理、动画生成、图形显示等功能的次命令，也包括用户对图形图像等对象进行特性控制的低层次命令，以及开发GUI应用程序的各种工具。（5）应用程序接口 环境中使用C程序或FORTRAN程序，包括从 综上所述，可以看出是一个功能十分强大的系统，是集数值计算、图形管理、程序开发为一体的环境。除此之外，还具有很强的功能扩展能力，与它的主系统一起，可以配置各种各样的工具箱，以完成一些特定的任务。目前，MathWorks18用的关于信号处理的工具箱。系统的常用概在Windows95下启动 解释器进行通信的工作环境，提示符‘？’表示解释器正等待用户输入命令。所有的命令、函数，以及程序都要在这个窗口下运行。 命令。例如，为了生成一个3*3的矩阵，可以在A=[123;456;78键入Enter后， 该命令后多键入一个分号即可。此时，系统只完成该命令所要求的计算任务，其计系统的强大功能之一是其优秀的图形功能。对于任何作图命令，将打开另一个窗口来绘制输出图形，这样的窗口在系统中被成为图形窗口。figure命令生成一个新的图形窗口；还可以用命令窗口的File菜单的New子菜单的Figure打开一个新的图形窗口。果在提示符下输入example, 如果不是，检查在当前文件夹下是否存在名为example.mex,example.dll 用户可以打开路径浏览器（PathBrowse）查看 在系统中，根据功能可将系统所使用的外部文件分为几类，并用同的扩展名作为其标识，我们用的主要是M文件。M文件以字母m为其扩展名，例如startup.m。一般说来，M文件是以ASCII码文本文件，可以用任何文本编辑器进行编辑。在系统中，有两类M文件。一类称为程序M文件，简称M文件；另一类称为函数M文件，或简称为函数，统称为M文件。M文件的内容是由符合 成的，函数M文件的第一行必须是以关键字function开始的函数说明语句。两类M文件的 命令窗口中令提示符下键入文件名，来执行M文件中的所有创建的变量都是工作空间中的变量，工作空间中的其他程序或函数可以共享，而函数M文件的调用式中可以有输入参数和输出参数，而程序M文件则没有这种功能。语言语法要素 法在环境 在中有两个基本概念：变量和表达式。变量由变量名表示，函数名作为特殊只能分辨前19个字符。 的语句则是下列两种形式之一： 的基本运算符矩阵运矩阵A矩阵AB矩阵AB矩阵AB关系运<> A的第j 矩阵AI 向量 换行连接符“…”，有时一条 的常用数学函数定义的，就可以用for？for这条语句将向量xnn必须预先给定。注意：每一个for必须与end配对使用。执行一条或一组语句，直到逻辑条件不满足为止。While语句的一般形式是 if条件语句和bread 和

的用户可以随时利用的查询自己不懂得用法的函数的具体用法，例如：在命令窗口键入helpabs后的显示如下：ABSAbsolutevalueABS(X)istheabsolutevalueoftheelementsofX.WhenXiscomplex,ABS(X)isthecomplexmodulus(magnitude)oftheelementsofX.SeealsoOverloadedmethodsHelp在windows95的桌面上找到的图标单击进入