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1、数字信号处理实验讲义前言2实验一MATLAB简介3实验二用FFT实现信号的谱分析5实验三IIR数字巴特沃思滤波器的设计8实验四FIR数字滤波器的设计911前言信号处理与计算机的应用紧密结合。目前广泛应用的MATLAB工具软件包，以其强大的分析、开发及扩展功能为信号处理提供了强有力的支持。在数字信号处理实验中，我们主要应用MATLAB的信号处理工具箱及其灵活、便捷的编程工具，通过上机实验，帮助学生学习、掌握和应用MATLAB软件对信号处理所学的内容加以分析、计算，加深对信号处理基本算法的理解。10实验一MATLAB简介实验目的1．熟悉MATLAB软件的使用方
2、法；2．MATLAB的绘图功能；3．用MATLAB语句实现信号的描述及变换。实验原理1．在MATLAB下编辑和运行程序在MATLAB中，对于简单问题可以在命令窗（commandwindows）直接输入命令，得到结果；对于比较复杂的问题则可以将多个命令放在一个脚本文件中，这个脚本文件是以m为扩展名的，所以称之为M文件。用M文件进行程序的编辑和运行步骤如下：（1）打开MATLAB，进入其基本界面；（2）在菜单栏的File项中选择新建一个M文件；（3）在M文件编辑窗口编写程序；（4）完成之后，可以在编辑窗口利用Debug工具调试运行程序，在命令窗口查看输出结果；
3、也可以将此文件保存在某个目录中，在MATLAB的基本窗口中的File项中选择RunTheScript，然后选择你所要运行的脚本文件及其路径，即可得出结果；也可以将此文件保存在当前目录中，在MATLAB命令窗口，“>>”提示符后直接输入文件名。2．MATLAB的绘图功能plot(x,y)基本绘图函数，绘制x和y之间的坐标图。figure(n)开设一个图形窗口nsubplot(m,n,N)分割图形窗口的MATLAB函数，用于在一个窗口中显示多个图形，将图形窗口分为m行n列，在第N个窗口内绘制图形。axis([a0,b0,a1,b1])调整坐标轴状态title(
4、‘’)给图形加题注xlabel(‘‘)给x轴加标注ylabel(‘‘)给y轴加标注grid给图形加网格线3．信号描述及变换信号描述及变换包括连续时间信号和离散时间信号内容，详细内容请见课本第1章、第2章。实验内容1．上机运行教材1.6节、2.7节部分例题程序。2．试用MATLAB绘制出下列信号的波形：（1）；（2）10（1）；（2）；（5）3．已知连续时间信号，，试用MATLAB绘制出下列信号的波形：（1）；（2）；（3）；（4）；（5）。4．列出单位冲激信号、单位阶跃信号、正弦信号的MATLAB表达式，并绘出信号波形。实验报告要求：1．上机调试编写的程序
5、，给出运行结果并分析。2．使用学校统一印制的报告纸，可附加代码或图形的打印稿。3．代码或图形不得相互复制，复印。4．实验成绩根据出勤情况和实验报告的原创性及创新性评定。10实验二用FFT实现信号的谱分析实验目的1．了解FFT在信号谱分析中的作用；2．了解谱分析的一般步骤和方法。实验原理关于信号谱分析的步骤和方法参见教材第3章相关内容。为了解信号的特点，了解信号频谱分布情况，应该对信号进行谱分析，计算出信号的幅度谱、相位谱和功率谱。信号的谱分析可以用FFT实现，讨论如下：1．谱分析中的参数选择；A若已知信号的最高频率，为防止混叠，选定采样频率：(1)B根据实
6、际需要，选定频率分辨，一但选定后，即可确定FFT所需的点数N(2)我们希望越小越好，但越小，N越大，计算量、存储量也随之增大。一般取N为2的整次幂，以便用FFT计算，若已给定N，可用补零方法便N为2的整次幂。C和N确定后，即可确定所需相应模拟信号的长度(3)分辨率反比于T，而不是N，在给定的T的情况下，靠减小来增加N是不能提高分辨率的，因为为常数2．谱分析步骤；A数据准备(4)B使用FFT计算信号的频谱(5)(6)C由频谱计算幅度谱、相位谱和功率谱(7)(8)(9)103．实验中用到的一些基本函数简介y=fft(x,n)；计算n点的FFT。abs(x)；取
7、绝对值。angle(z)；取相角。[Pxx,f]=periodogram(xn,nfft,fs,window)；%周期图谱估计[Pxx,f]=pwelch(xn,nfft,fs,window,noverlap)；%平均周期图法Pxx=psd(xn)；功率谱密度实验内容1.已知序列x(n)=2sin(0.48πn)+cos(0.52πn)0≤n<100,试绘制x(n)及它的频谱图。clearallN=100;n=0:N-1;xn=2*sin(0.48*pi*n)+cos(0.52*pi*n);XK=fft(xn,N);magXK=abs(XK);phaXK=
8、angle(XK);subplot(1,2,1)plot(n,xn
