matlab在-数字信号处理-课程中的应用new

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1、万方数据第32卷第1期2010年2月电气电子教学学报JoURNALOFEEEV01．32NO．1Feb．2010Matlab在“数字信号处理"课程中的应用闫红梅，张呜，柏均(西安科技大学通信与信息工程学院，陕西西安710054)擅薹：本文利用Matlab软件，以复合信号分离为例。对。数字信号处理”课程中的谱分析、数字滤波器设计和信号滤波这三个过程进行了仿真实现．给出了仿真结果。将Matlab应用于。数字信号处理”课程教学，可以帮助学生理解与掌握课程中的基本概念和基本分析方法，在激发学生学习兴趣同时，有效地提

2、高了课堂教学质量。关■词：数字信号处理，谱分析；数字滤波器设计中图分类号：TP911．72文献标识码：A文章均号：1008—0686(2010)01—0089-03TheApplicationofMatlabontheDigitalSignalProcessingCourseYANHong-meiZHANGMingBAIJun(Xi'anUniversityofScienceandTechnology，Xi'an710054China)Abstract：Takingtheseparationofcomple

3、xsignalsforexample，thespectrumanalysis，digitalfilterdesignandsignalfilterinthecourseofDigitalSignalProcessingaresimulatedbythesoftwareofMatlab，thesim—ulationresultsaregained．ThispaperusesMatlabinDigitalSignalProcessingcourseteaching，whichcanmakestudentsund

4、erstandandgraspthebasicconceptandanalysismethodofthecourse，stimulatestudents"interestandimproveteachingquality．Keywords：digitalsignalprocessing；spectrumanalysis；digitalfilterdesign0引言“数字信号处理”课程具有理论性强和应用性强的特点。在教学上要加强理论教学，使学生掌握最基本的概念和方法，而且还要强调应用，通过实践环节培养学生应用

5、理论知识解决实际问题的能力。信号谱分析和数字滤波器设计是本课程的核心内容。将Matlab仿真引入课堂，可使学生更好地掌握基本概念，提高学生的设计分析能力。现以三路抑制载波调幅信号相加构成的复合信号为例，讨论Matlab的应用。该复合信号z(￡)的时域波形如图1所示。要求学生设计合适的滤波器，分离出这三路信号。o胃00．020．040．060．08以图1复合信号z(f)的时域波形一路抑制载波单频调幅信号的数学表示式为‘1]s(￡)一cos(27rfo￡)cos(2丌f。￡)一1去{cos[2丌(fc—f0)t

6、3+cos[2z(^+fo)]￡)(1)厶其中，cos(2，rf。f)为载波信号，^为其载波频率，cos(2丌f。￡)为单频调制信号，^为调制信号频率，且满跫fc>fo。收稿日期：2009—06—19；修回日期：2009-09-06基金项目：西安科技大学教改项目(JG08058)第一作者：国红梅(1978一)。女，硕士，讲师，主要从事信号处理方面的教学和科研工作，E-mail：yhm523@163．com万方数据90电气电子教学学报第32卷由图1可见，三路信号混叠后的波形在时域是无法分离的。为了观察其频率特

7、性，需要求出复合信号z(￡)的频谱，进行谱分析。1谱分析对信号进行离散傅里叶变换DFT可以求得信号的频谱，Matlab提供了fft()函数用来计算信号的频谱。给出z(￡)信号进行谱分析的代码后，就可以画出z(￡)的频谱，如图2所示。图2z(￡)的幅频特性曲线由式(1)可见，所谓抑制载波单频调幅信号，就是两个正弦信号相乘，这两个信号的频率分别为和频(^+fo)和差频(，c—fo)。所以，一路抑制载波调幅信号的频谱图是对称于载波频率^的两根谱线。在图2中，这三路调幅信号的载波频率分别为250Hz、500Hz和1

8、000Hz。三路信号占有不同的频带并无重叠，要分离出它们，需要分别通过低通、带通和高通滤波器进行滤波。2滤波器设计数字滤波器阶数低，成本小，本文选用了IIR滤波器进行仿真设计。现在，要求滤波器的通带最大衰减R。为0．1dB，阻带最小衰减R。为60dB，为了使所设计的滤波器具有较低的阶数，我们选择椭圆滤波器。(1)数字低通滤波器的设计为了提取如图2所示的载波为250Hz调幅信号，可以选低通滤波器的截止频率为^一30