dsp应用技术实验指导书

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1、DSP应用技术实验指导书DSP应用技术实验指导书目录实验一用FFT对信号作频谱分析一、实验目的学习用FFT对连续信号和时域离散信号进行谱分析的方法，了解可能出现的分析误差及原因，以便正确应用FFT。二、实验原理用FFT对信号作频谱分析是学习数字信号处理的重要内容。经常需要进行谱分析的信号是模拟信号和时域离散信号。对信号进行谱分析的重要问题是频谱分辨率D和分析误差。频谱分辨率直接和FFT的变换区间N有关，因为FFT能够实现的频率分辨率是，因此要求。可以根据此式选择FFT的变换区间N。误差主要来自于用FFT作谱分析时，得到的是离散谱，而信号（周期信号

2、除外）是连续谱，只有当N较大时，离散谱的包络才能逼近于连续谱，因此N要适当选择大一些。周期信号的频谱是离散谱，只有用整数倍周期的长度作FFT，得到的离散谱才能代表周期信号的频谱。如果不知道信号周期，可以尽量选择信号的观察时间长一些。对模拟信号进行谱分析时，首先要按照采样定理将其变成时域离散信号。如果是模拟周期信号，也应该选取整数倍周期的长度，经过采样后形成周期序列，按照周期序列的谱分析进行。三、实验步骤及内容（1）对以下序列进行谱分析选择FFT的变换区间N为8和16两种情况进行谱分析。分别打印其幅频特性曲线，并进行对比、分析和讨论。（2）对以下周

3、期序列进行谱分析选择FFT的变换区间N为8和16两种情况进行谱分析。分别打印其幅频特性曲线，并进行对比、分析和讨论。（3）对模拟周期信号进行谱分析选择采样频率，对变换区间N=16，32，64三种情况进行谱分析。分别打印其幅频特性曲线，并进行分析和讨论。四、思考题（1）对于周期序列，如果周期不知道，如何用FFT进行谱分析？（2）如何选择FFT的变换区间？（包括非周期信号和周期信号）（3）当N=8时，和的幅频特性会相同吗？为什么？N=16呢？五、实验报告要求（1）完成各个实验任务和要求，附上程序清单和有关曲线。（2）简要回答思考题。实验二IIR数字滤

4、波器设计及软件实现一、实验目的（1）熟悉用双线性变换法设计IIR数字滤波器的原理与方法。（2）学会调用MATLAB信号处理工具箱中滤波器设计函数（或滤波器设计分析工具FDATool）设计各种IIR数字滤波器，学会根据滤波需求确定滤波器指标参数。（3）掌握IIR数字滤波器的MATLAB实现方法。（4）通过观察滤波器输入、输出信号的时域波形及其频谱，建立数字滤波的概念。二、实验原理设计IIR数字滤波器一般采用间接法（脉冲响应不变法和双线性变换法），应用最广泛的是双线性变换法。基本设计过程是：①将给定的数字滤波器的指标转换成过渡模拟滤波器的指标；②设计

5、过渡模拟滤波器；③将过渡模拟滤波器系统函数转换成数字滤波器的系统函数。MATLAB信号处理工具箱中的各种IIR数字滤波器设计函数都是采用双线性变换法。滤波器设计函数butter、cheby1、cheby2和ellip可以分别被调用来直接设计巴特沃斯、切比雪夫1、切比雪夫2以及椭圆模拟与数字滤波器。本实验要求调用如上函数直接设计IIR数字滤波器。本实验的数字滤波器的MATLAB实现是指调用MATLAB信号处理工具箱函数filter对给定的输入信号x(n)进行滤波，得到滤波后的输出信号y(n)。三、实验步骤及内容（1）调用信号产生函数mstg产生由三

6、路抑制载波调幅信号相加构成的复合信号st，该函数还会自动绘图显示st的时域波形和幅频特性曲线，如下图所示。由图可见，三路信号时域混叠无法在时域分离。但频域是分离的，所以可以通过滤波器的方法在频域分离，这就是本实验的目的。（2）要求将st中三路调幅信号分离，通过观察st的幅频特性曲线，分别确定可以分离st中三路抑制载波单频调幅信号的三个滤波器（低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器）的通频带截止频率和阻带截止频率。要求滤波器的通带最大衰减为0.1dB，阻带最小衰减为60dB。提示：抑制载波单频调幅信号的数学表达式为其中，称为载波，为载波频率，称为单频调

7、制信号，为调制正弦波信号频率，且满足。由上式可见，所谓抑制载波单频调幅信号，就是两个正弦信号相乘，它有2个频率成分：和频、差频，这两个频率成分关于载波频率对称。所以，1路抑制载波单频调幅信号的频谱图是关于载波频率对称的两根谱线。（3）编制程序调用MATLAB滤波器设计函数ellipord和ellip分别设计这三个椭圆滤波器，并绘图显示其损耗函数曲线。（4）调用滤波器实现函数filter，用三个滤波器分别对信号产生函数mstg产生的信号st进行滤波，分离出st中三路不同载波频率的调幅信号、和，并绘图显示、和的时域波形，观察分离效果。四、信号产生程序

8、mstg清单functionst=mstg%产生信号序列向量st，并显示调幅信号相加形成的混合信号，长度N=800N=800Fs=100