测试信号大作业.docx

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1、《测试信号分析与处理》课程试验报告试验名称：快速傅立叶变换算法（FFT）在信号频谱分析中的应用及滤波器的设计和实现试验目的：通过本试验，基本掌握FFT算法的实现原理，同时能利用MATLAB语言编写完成FFT算法，并对给定的信号进行频谱分析。按照给定的数字滤波器设计指标，完成相应数字滤波器的设计。试验设备：通用计算机＋Matlabr2014a软件。试验步骤：1、产生给定的需要分析的周期性信号，利用FFT算法对产生的周期性信号进行频谱分析。2、按照给定的数字滤波器设计指标，设计完成相应的数字滤波器。试验内容：1、理解FFT算法的基本原理；2、掌握MATLAB编程的基本语言；3、会利

2、用MATLAB语言实现FFT算法。4、利用实现的FFT算法对给定的周期性离散信号进行频谱分析，并绘出频谱图。5、理解数字滤波器设计指标，完成数字滤波器设计。试验的难点和要点：1、依据采样定理，对给定的信号选择合适的采样周期进行离散化。2、熟练使用MATLAB语言中的FFT库函数对采样信号进行傅立叶变换。3、利用MATLAB绘图语言绘制傅立叶变换后的信号频谱图。4、利用MATLAB语言设计完成给定指标的数字滤波器。试验过程记录：1、利用FFT实现对信号频谱分析的基本原理（介绍试验内容中所涉及到的信号分析理论，注意介绍说明要规范和完整）2、试验实现流程分析(理解已有的频谱参考程序，

3、完成信号频谱FFT算法实现流程图绘制，采用蝶形算法图进行绘制，希望能绘制N不小于16的算法实现图)1信号频谱分析算法实现流程：3、试验结果分析（修改信号生成形式和构成关系，并对信号频谱变化进行对比说明；修改数字滤波器设计指标，分析不同设计指标下滤波器的频谱特性差异。要求利用试验中的曲线图进行分析说明）要求1：至少分析三种典型的信号的频谱曲线；（如矩形脉冲信号、抽样信号、三角信号等，也可以自己设置信号类别）要求2：自己模拟至少两类噪声信号，并设计合适的滤波器进行噪声的滤波处理；信号频谱分析结果曲线分析：1000HZ的采样频率(1)正弦信号实验结果：f=50Hz采样点：5121正弦

4、波120信号频谱1000.5))80(tF(f值值060幅号率信频40-0.520-10.20.40.60.80200400600800100000时间轴t频率轴反变换正弦波1.510.5)t(f值0号信-0.5-1-1.500.10.20.30.40.50.60.7时间轴t(2)矩形脉冲信号实验结果：f=20Hz采样点：51221矩形脉冲400信号频谱0.5)300)(t(Ff值0值200号幅信率-0.5频100-10.20.40.60.8020040060000时间轴t频率轴反变换矩形脉冲2)1t(f值0号信-1-200.20.40.60.8时间轴t(3)三角信号实验结果：

5、f=50Hz采样点：5121三角信号1反变换三角信号)0.5)0.5tt((0ff值0值号号-0.5信信-0.5-1-10.20.40.60.8-1.50.20.40.60.800时间轴t时间轴t3信号频谱200180160140)120(F值幅100率频806040200050100150200250300350400450500频率轴f=20Hz采样点：10241三角信号1反变换三角信号)0.5)0.5tt((ff0值0值号号-0.5信信-0.5-1-10.20.40.60.8-1.50.20.40.60.800时间轴t时间轴t4信号频谱250200)150(F值幅率频10

6、0500050100150200250频率轴数字滤波器设计结果曲线分析：数字滤波器带通内频率低于0.2rad时，容许幅度误差在1dB以内；在频率0.3-之间的阻带衰减大于15dB。指定模拟滤波器采用巴特沃斯低通滤波器。试分别用冲激响应不变法和双线性变换法设计滤波器。设计该低通滤波器的m文件：wp=0.3*pi;ws=0.4*pi;rp=1;rs=15;[n,wn]=buttord(wp,ws,rp,rs,'s');[z,p,k]=buttap(n);[bap,aap]=zp2tf(z,p,k)[b,a]=lp2lp(bap,aap,wn)[bz,az]=impinvar(b,a

7、);figure(1);freqz(bz,az,1024);5)B0d(edu-50tinga-100M00.20.40.60.81)NormalizedFrequency(rad/sample)se0erged-500(esa-1000h0.20.40.60.81P0NormalizedFrequency(rad/sample)1.加入带有白噪声干扰信号t=-0.1:0.001:0.1;length(t)x1=sin(2*pi*20*t);%频率为0.05Hz的信号x1x2=randn(1