数字信号处理实验报告

南京信息工程大学数字信号处理试验汇报学院：电子与信息工程学院班级：11通信1班学号：1334020姓名：杨丹指导教师：乔杰/12/6目录TOC\o"1-1"\h\z\u试验一Matlab基本知识和信号处理工具箱 3试验二离散信号产生及分析 5试验三离散傅立叶变换及分析 8试验四IIR数字滤波器分析与设计 12试验五FIR数字滤波器分析与设计 14试验一Matlab基本知识和信号处理工具箱一、试验目标了解Matlab基本操作了解Matlab工具箱函数正确使用Matlab进行试验仿真二、试验内容（一）画出振荡曲线和它包络程序以下：t=0:pi/20:4*pi;yy=exp(-t/3);y=exp(-t/3).*sin(3*t);plot(t,y,'-r');holdonplot(t,yy,':b',t,-yy,':b');gridonshg试验结果：（二）sawtooth产生锯齿波或三角波在Matlab命令窗口中输入以下命令，也能够用脚本文件来实现。程序以下：t=-10:0.1:10;x=sawtooth(t);plot(t,x)gridonShg试验结果：三、试验小结在此次试验中，了解了Matlab基本操作，基本了解了信号处理工具箱使用方法，能够进行简单波形绘制。对波形代码参量有了基本识别能力。试验二离散信号产生及分析一、试验目标利用函数、脚本文件或在主命令窗口中编写离散信号命令二、试验内容（一）生成离散信号并画出复序列x(n)实部，虚部，幅值和相位图。程序以下：figure(1);clfn=-15:24;alpha=-0.3+j*0.5;x=exp(alpha.*n);subplot(221);stem(n,real(x));title('realpart');xlabel('n');subplot(222);stem(n,imag(x));title('imaginarypart');xlabel('n');subplot(223);stem(n,abs(x));title('magnitudepart');xlabel('n');subplot(224);stem(n,angle(x)*180/pi);title('phasepart');xlabel('n');试验结果：（二）请给出离散系统单位抽样响应和单位阶跃响应程序以下：a=[1,-0.3,0.7];b=[1,0,2];x=impseq(0,-20,120);n=[-20:120];h=filter(b,a,x);subplot(211);stem(n,h);subplot(212);axis([-20,120,-1.1,1.1]);title('冲激响应');xlabel('n');ylabel('h(n)');x=stepseq(0,-20,120);s=filter(b,a,x);subplot(212);stem(n,s)axis([-20,120,-0.5,3]);title('阶跃响应');xlabel('n');ylabel('s(n)');其中，impseq为单位冲激序列生成函数，程序以下：function[x,n]=impseq(n0,n1,n2)n=[n1:n2];x=[(n-n0)==0];stepseq为单位阶跃序列生成函数，程序以下：function[x,n]=stepseq(n0,n1,n2)n=[n1:n2];x=[(n-n0)>=0];试验结果：（三）请给出序列频谱要求数字频率范围为程序以下：n=-5:14;x=(-0.5).^n;k=-300:300;w=(pi/100)*k;Xw=x*exp(-j*pi/100*n'*k);magXw=abs(Xw);angXw=angle(Xw);subplot(211)plot(w,magXw);gridxlabel('frequencyinunitsofpi');ylabel('|X|');subplot(212)plot(w,angXw);gridxlabel('frequencyinunitsofpi');ylabel('angle/pi')试验结果：三、试验小结学习了离散信号产生与分析，包含对其相位谱幅度谱了解与分析。对Matlab编程有了一定了解。能够进行简单编程。试验三离散傅立叶变换及分析一、试验目标正确使用Matlab进行仿真试验能够正确了解与分析序列离散傅里叶变换二、试验内容（一）程序以下：n=0:1:99;x=cos(0.23*pi*n)+cos(0.34*pi*n);figure(1);n1=0:1:19;y1=x(1:20);subplot(211);stem(n1,y1);title('长度为20信号');xlabel('n');axis([0,10,-2.5,2.5]);Y1=fft(y1);magY1=abs(Y1(1:6));k1=0:1:5;w1=2*pi/10*k1;subplot(212);stem(w1,magY1);title('samplesofDTFTmagnitude');xlabel('freuencyinpi');axis([0,pi,0,15]);figure(2)n3=[0:1:99];y3=[x(1:10),zeros(1,90)];subplot(211);stem(n3,y3);title('补零后信号');xlabel('n');axis([0,100,-2.5,2.5]);Y3=fft(y3);magY3=abs(Y3(1:51));k3=0:50;w3=2*pi/100*k3;subplot(212);plot(w3,magY3);title('DTDTMagnitude');xlabel('frequencyinpi');axis([0,pi,0,10]);figure(3)subplot(211);stem(n,x);title('长度为100信号x(n)');xlabel('n');axis([0,99,-2.5,2.5]);X=fft(x);magX=abs(X(1:51));k=0:50;w=2*pi/100*k;subplot(212);plot(w,magX);title('幅频响应');xlabel('frequencyinpi');axis([0,pi,0,60]);试验结果：（二）请利用DFT函数实现并与直接线性卷积结果比较，看是否一致。程序以下：n_x=0:6;xn=exp(-2*n_x);hn=[-1,2,1,3];n_h=0:3;xn_z=[xn,zeros(1,5)];hn_z=[hn,zeros(1,8)];Xk=fft(xn_z);Hk=fft(hn_z);Yk=Xk.*Hk;yn=ifft(Yk);n_y=0:11;yn_c=conv(xn,hn);figure(1);subplot(3,2,1)stem(n_x,xn);gridon;title('x(n)');xlabel('n');subplot(3,2,2)stem(n_h,hn);gridon;title('h(n)');xlabel('n');subplot(3,1,2);stem(n_y,yn);gridon;title('利用DFT计算得到y(n)');xlabel('n');subplot(313)n_y=0:9;stem(n_y,yn_c);gridon;title('直接作线性卷积得到y(n)');xlabel('n');试验结果：三、试验小结学习了离散傅里叶变换程序编写，了解了怎样求频率响应，掌握了计算物理分辨率和计算分辨率方法，学会了用DFT方式进行卷积与直接线性卷积方法。试验四IIR数字滤波器分析与设计一、试验目标正确使用Matlab进行IIR数字滤波器仿真、分析与设计二、试验内容（一）设数据采样率为900Hz，现在要设计一9阶高通Butterworth型数字滤波器，截止频率为300Hz。程序以下：[b,a]=butter(9,300/450,’high’);freqz(b,a,128,900)试验结果：（二）设计5阶带阻切比雪夫II型数字滤波器，阻带为100Hz<w<200Hz，阻带比通带低20dB，系统采样频率为1000Hz。程序以下：Wn=[100200]/500;[b,a]=cheby2(5,20,Wn,’stop’);freqz(b,a,512,1000);试验结果：（三）设计一低通切比雪夫I型数字滤波器，通带范围0-100Hz，通带波纹3dB，阻带衰减-30dB，系统采样率为1000Hz。程序以下：Wp=100/500;Ws=200/500;[n,Wn]=cheb1ord(Wp,Ws,3,30);[b,a]=cheby1(n,3,Wn);freqz(b,a,512,1000);试验结果：试验五FIR数字滤波器分析与设计一、试验目标1、了解FTR数字滤波器分析与设计2、正确使用Matlab进行仿真二、试验内容（一）设计一低通切比雪夫I型数字滤波器，通带范围0-100Hz，通带波纹3dB，阻带衰减-30dB，系统采样率为1000Hz程序以下：taper=chebwin(35,30);b=fir1(34,0.1,taper);freqz(b,1,512);