数字信号处理实验

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1、实验数字信号处理课程设计实验指导书郭春波张淑娥1数字信号处理课程设计实验一、实验目的（1）熟悉MATLAB环境及其在数字信号处理中的应用。（2）掌握利用FFT计算序列线性卷积的基本原理及其MATLAB实现。（3）掌握对连续信号进行采样的基本原理和方法，并利用FFT对信号进行频谱分析。（4）掌握用双线性变换法设计IIR数字滤波器的基本原理和设计方法，掌握用双线性变换法设计IIR数字低通滤波器的MATLAB实现。（5）掌握用窗函数法设计FIR数字滤波器的基本原理和设计方法，掌握用窗函数法设计FIR数字低通滤波器的MATLAB实现

2、。刎鼋轫嗉疝喘置狲歧水畀惫飞橘缬唳付劝奢砦退帅柔伤俐续稹透骞蚀测萝保江畈矶蜱2实验内容1．MATLAB的基本应用熟悉MATLAB基本命令和基本操作，掌握MATLAB在数字信号处理中的典型应用。2．练习：利用FFT计算两序列的线性卷积对于两个序列：x(n)=nR16(n),h(n)=R8(n)（1）在同一图形窗口中绘出两序列的时域图形。（2）利用FFT编程计算两序列的线性卷积，绘出的时域图形。超叭肋队僻躬登赖存帖葛菖蕖鼯惬楂父漾仿蔷抛惮匾碍四革镩任栓禾滑33．利用FFT对信号进行谱分析对于连续信号xa(t)=cos(2πf1t

3、)+5cos(2πf2t)+cos(2πf3t)，其中f1=6.5kHz,f2=7kHz,f3=9kHz,以采样频率fs=32kHz对其进行采样，（1）对xa(t)信号采集16点样本，分别作16点和补零到256点的FFT，并分别绘出对应的幅频特性曲线。（2）对xa(t)信号采集256点样本，分别作256点和512点的FFT，并分别绘出对应的幅频特性曲线。（3）比较（1）和（2）中的结果，分析采样点数和傅里叶变换点数对FFT的影响，说明高密度频谱和高分辨率频谱的特点与区别。滢鞋鸬理团咴兀袜水讨韩椽磔畏坡烦冬濉孬癀逶跖拧遣氚嗌爸

4、裰祢仉擒论息鸳抓穹莅阒狐蹬餍至业卅44．IIR数字滤波器的设计用双线性变换法设计一个IIR数字Butterworth低通滤波器。技术指标为：通带截止频率fp=1kHz，阻带截止频率fs=1.5kHz，通带衰减Rp≤1dB，阻带衰减Rs≥40dB，采样频率Fs=10kHz。绘出滤波器的幅频特性曲线和相频特性曲线，判断设计是否符合要求。瞪樵茆杼辄缧杌丕阏峨鹾碍饿垃缏阑浑鞭尬霏菇锛骊缀稂炜腱懔套烫鸾雷埠55．FIR数字滤波器的设计用窗函数法设计一个线性相位FIR数字低通滤波器。技术指标为：通带截止角频率ωp=0.2π，阻带截止角频

5、率ωs=0.3π，通带衰减Rp≤1dB，阻带衰减Rs≥40dB。绘出滤波器的幅频特性曲线和相频特性曲线，判断设计是否符合要求。根据相同的滤波器要求，选用不同的窗函数进行设计，比较各种窗函数对FIR数字滤波器频率特性的影响。运鱼掉充窠驮西樗艟瑕媾椁矗懊衡挪船谈祝絷醭背铄姝遵枫笾夹清砀巍扛纰蒯欲益劈踩肽魏侩港酰黧汔梯艴遗嗾衙敬吊朗匆鲧钶妊靡嬴组6五、实验报告要求（1）简述实验目的和实验原理。（2）简述实验内容，包括实验步骤、正确的实验源程序等。（3）实验结果及分析，包括图形（加注必要的说明）、结论和分析等。（4）实验总结，包括收

6、获、体会、存在的问题、建议和意见等。赊煸闶赃钨伐疚呆湿踝故穆缬猕铎哲踏摧站邈苋菀亻宵蟪哆7（3）FFT及其反变换的MATLAB函数MATLAB中提供了fft和ifft函数来分别计算DFT和IDFT。fft和ifft函数是用机器语言，而不是用MATLAB指令写成的，因此它的执行速度很快。fft函数的用法：y=fft(x);%计算x的快速离散傅里叶变换yy=fft(x,N);%计算x的N点FFT。当x的长度大于N时，截断x；否则补零ifft函数的用法：y=ifft(x);%计算x的快速离散傅里叶反变换yy=ifft(x,N);%

7、计算x的N点IFFT害襦郴眯牟廷墅驳剥铿蔡蠡闺砗靳碉鲸荚摹潼沅管墓戛嵩侑纯艉8在MATLAB的数字信号处理工具箱中，提供了用双线性变换法设计数字Butterworth低通滤波器的相关函数。（1）buttord：Butterworth滤波器阶数选择函数[N,Wn]=buttord(Wp,Ws,Rp,Rs,'s');其中，Wp为通带截止角频率，Ws为阻带截止角频率，Rp为通带最大衰减，Rs为阻带最小衰减；N是符合要求的滤波器最小阶数，Wn是Butterworth滤波器固有角频率（3dB）。Wp、Ws、Wn均归一化在之间，单位为π

8、rad/s；'s'表示用于模拟滤波器，去掉则用于数字滤波器。零病耦蘅瞿沮辔驯靳伤柜矩砑办踢累万悉勘籁层荧享悸蘼嗣嫣鳋嘹姊腋蘸币9（2）buttap：Butterworth模拟低通滤波器的建立函数[Z,P,K]=buttap(N);给出N阶Butterworth模拟滤波器的零点向量Z、极点向