窗函数的特性分析Word文档下载推荐.docx
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实验名称
实验时间
2014年3月26日
实验室
同析3栋313
1.实验目的
分析常用窗函数的时域和频域特性，灵活运用窗函数分析信号频谱和设计FIR数字滤波器。
2．实验原理、实验流程或装置示意图
在确定信号谱分析、随机信号功率谱估计以及FIR数字滤波器设计中，窗函数的选择起着重要的作用。
在信号的频谱分析中，截短无穷长的序列会造成频率泄漏，影响频谱分析的精度和质量。
合理选取窗函数的类型，可以改善泄漏现象。
在FIR数字滤波器设计中，截短无穷长的系统单位脉冲序列会造成FIR滤波器幅度特性的波动，且出现过渡带。
3．实验设备及材料
装有Matlab的计算机一台
4．实验方法步骤及注意事项
利用Matlab中的函数分析并绘出常用基本信号的波形。
注意事项：
（1）在使用MATLAB时应注意中英输入法的切换，在中文输入法输入程序时得到的程序是错误的；
（2）MATLAB中两个信号相乘表示为x.*u,中间有个‘.’，同样两个信号相除也是如此；
（3）使用MATLAB编写程序时，应新建一个m文件，而不是直接在Comandante窗口下编写程序；
在使用ＭＡＴＬＡＢ编程时，应该养成良好的编写习惯。
5．实验数据处理方法
比较法画图法
6．参考文献
陈后金，等.《数字信号处理》.2版【M】.北京：
高等教育出版社，2010
张德丰，等.《MATLAB数值计算与方法》.北京：
机械工业出版社，2010
二．实验报告
1．实验现象与结果
1.分析并绘出常用窗函数的时域特性波形
%矩形窗时域波形及频谱
N=51;
w=boxcar（N）;
Y=fft（w,256）;
subplot（2,1,1）;
stem（[0:
N-1],w）;
xlabel（'
w'
）;
ylabel（'
y'
title（'
时域波形'
subplot（2,1,2）;
Y0=abs（fftshift（Y））;
plot（[-128:
127],Y0）
W'
Y0'
频谱图形'
%汉明窗时域波形及频谱
k=0:
N-1;
w=0.54-0.46*cos（2*pi*k/（N-1））
%汉宁窗时域波形及频谱
w=1/2*（1-cos（2*pi*k/（N-1）））;
%布拉克窗时域波形及频谱
w=0.42-0.5*cos（2*pi*k/（N-1））+0.08*cos（4*pi*k/（N-1））;
%三角形窗时域波形及频谱
w=bartlett（N）;
%凯撒窗时域波形及频谱
beta=4;
w=Kaiser（N,beta）;
3.研究凯泽窗的参数选择对其时域和频域的影响
%凯撒窗时域波形及频谱beta=4时N取不同值的波形比较
N=20;
subplot（3,2,1）;
时域波形beta=4,N=20'
subplot（3,2,2）;
频谱图形beta=4,N=20'
N=60;
subplot（3,2,3）;
时域波形beta=4,N=60'
subplot（3,2,4）;
频谱图形beta=4,N=60'
N=110;
subplot（3,2,5）;
时域波形beta=4,N=110'
subplot（3,2,6）;
频谱图形beta=4,N=110'
%凯撒窗时域波形及频谱N=60，beta取不同值的波形比较
beta=1;
时域波形N=60，beta=1'
频谱图形N=60，beta=1'
beta=5;
时域波形N=60，beta=5'
频谱图形N=60，beta=5'
beta=11;
时域波形N=60，beta=11'
频谱图形N=60，beta=11'
4.某序列为x[k]=0.5cos（
）+cos（
），使用fft函数分析其频谱。
%利用矩形窗分析序列
x=0.5*cos（11*pi*k/20）+cos（9*pi*k/20）;
w=ones（1,N）;
y=x.*w;
Y=fft（y,512）;
N-1],y）;
抽样信号'
频率'
幅值'
Y0=abs（fftshift（Y））;
plot（[-256:
255],Y0）;
N=40;
N=160;
%利用汉明窗分析序列
%利用凯撒窗分析序列
w=（Kaiser（N,beta））'
;
2．实验总结
通过本次实验，我学会了分析常用窗函数的时域和频域特性，懂得了灵活运用窗函数分析信号频谱和设计FIR数字滤波器。
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