数字信号处理实验报告完整版.docx
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数字信号处理实验报告完整版
实验一：
信号、系统及系统响应
一、实验目的：
通过该实验熟悉 matlab软件的基本操作指令，掌握matlab软件的使用方法，掌握数字信号处理中的基本原理、方法以及matlab函数的调用。
二、实验原理：
参考教材相关内容
三、实验步骤
1、典型信号及其MATLAB实现
（1）单位采样序列
函数x=zeros（1,N）
函数zeros生成全0矩阵；
格式：
B=zeros（m,n）生成m×n的全0阵
（2）单位阶跃序列
函数x=ones（1,N），
函数ones生成全1矩阵：
格式B=ones（m,n）生成m×n的全1阵。
（3）正弦序列
振幅为A、相位为φ
N=0:
N-1;
X=A*sin（2*pi*fn*Ts+fai）;
2、线形卷积
MATLAB实现：
conv函数
格式：
y=conv（x,h）
说明:
conv（x,h）用于计算两个有限长序列的线性卷积；
x,h为已知两个有限长序列矢量
y为线性卷积所得的序列矢量
3、线性卷积2
根据下面的已知条件编写线形卷积程序，运行成功后将程序清单和生成的图形粘贴到实验报告中。
已知两个有限长序列：
求它们的线形卷积
4、实验内容
1.
（1）单位采样序列
%单位抽样序列实现程序
k=-30:
30
delta=[zeros（1,30）,1,zeros（1,30）];
stem（k,delta）
MATLAB实现：
图1.单位冲激序列
1.
（2）单位阶跃序列
【例2】产生一个长度为N=100的单位阶越序列
N=100;
S=[ones（1,N）];
stem（0:
99,S）;
axis（[010002]）
MATLAB实现：
图2.单位阶跃序列
1.（3）正弦序列
【例3】产生一个正弦序列
n=0:
40;
f=0.1;
phase=0;
A=1.5;
arg=2*pi*f*n-phase;
x=A*cos（arg）;
stem（n,x）;
axis（[040-22]）;
Grid
MATLAB实现：
图3.正弦序列
2.线性卷积
【例4】：
clear;
N=5;
M=6;
L=N+M-1;
x=[1,2,3,4,5];
h=[6,2,3,6,4,2];
y=conv（x,h）;
nx=0:
N-1;
nh=0:
M-1;
ny=0:
L-1;
subplot（2，3，1）;
stem（nx,x,'.k'）;xlabel（'n'）;ylabel（'x（n）'）;gridon;
subplot（2，3，2）;
stem（nh,h,'.k'）;xlabel（'n'）;ylabel（'h（n）'）;gridon;
subplot（2，3，3）;
stem（ny,y,'.k'）;xlabel（'n'）;ylabel（'y（n）'）;gridon;
MATLAB实现：
图4.线性卷积
3.线性卷积2
已知两个有限长序列：
求它们的线形卷积
clear;
N=12;
M=6;
L=N+M-1;
x=[1,0.8,0.8^2,0.8^3,0.8^4,0.8^5,0.8^6,0.8^7,0.8^8,0.8^9,0.8^10,0.8^11];
h=[1,1,1,1,1,1];
y=conv（x,h）;
nx=0:
N-1;
nh=0:
M-1;
ny=0:
L-1;
subplot（1,3,1）;
stem（nx,x,'.k'）;xlabel（'n'）;ylabel（'x（n）'）;gridon;
subplot（1,3,2）;
stem（nh,h,'.k'）;xlabel（'n'）;ylabel（'h（n）'）;gridon;
subplot（1,3,3）;
stem（ny,y,'.k'）;xlabel（'n'）;ylabel（'y（n）'）;gridon;
MATLAB实现：
图5.待求的线性卷积
实验二用FFT作谱分析
一、实验目的
1、进一步加深DFT算法原理和基本性质的理解（因为FFT只是DFT的一
种快速算法，所以FFT的运算结果必然满足DFT的基本性质）。
2、熟悉FFT算法原理和FFT子程序的应用。
3、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其原因，以便在实际中正确应用FFT。
二、实验原理
参考教材
三、实验步骤、内容
1、编写FFT谱分析程序
（1）
（2）
要求：
N=8,16时的程序清单，并绘制出其幅频特性曲线。
2、回答当N=8,16时其幅频特性曲线有何区别。
四、实验代码
五、n1=0:
7;
六、x1=cos（n1*pi/4）;
七、i=0:
7;
八、subplot（3,3,1）;stem（i,x1,'.'）;
九、axis（[07-11]）;
一十、xlabel（'
（1）.x1=cos（n1*pi/4）'）;ylabel（'x1（n）'）;
一十一、y1=fft（x1,8）;
一十二、subplot（3,3,4）;stem（i,abs（y1）,'.'）;
一十三、xlabel（'（N=8）'）;ylabel（'X1（K）'）;
一十四、y1=fft（x1,16）;
一十五、i=0:
15;
一十六、subplot（3,3,7）;
一十七、stem（i,abs（y1）,'.'）;
一十八、axis（[01504]）;
一十九、xlabel（'（N=16）'）;ylabel（'X1（K）'）;
二十、
二十一、n2=0:
7;
二十二、x2=sin（n2*pi/8）;
二十三、i2=0:
7;
二十四、subplot（3,3,2）;stem（i2,x1,'.'）;
二十五、axis（[07-11]）;
二十六、xlabel（'
（2）.x2=sin（n2*pi/8）,n=0:
7'）;ylabel（'x2（n）'）;
二十七、y2=fft（x2,8）;
二十八、subplot（3,3,5）;stem（i2,abs（y2）,'.'）;
二十九、xlabel（'（N=8）'）;ylabel（'X2（K）'）;
三十、y2=fft（x2,16）;
三十一、i2=0:
15;
三十二、subplot（3,3,8）;
三十三、stem（i2,abs（y2）,'.'）;
三十四、axis（[01504]）;
三十五、xlabel（'（N=16）'）;ylabel（'X2（K）'）;
三十六、
三十七、n3=0:
15;
三十八、x3=sin（n3*pi/8）;
三十九、i3=0:
15;
四十、subplot（3,3,3）;stem（i3,x3,'.'）;
四十一、axis（[016-11]）;
四十二、xlabel（'
（2）.x3=sin（n3*pi/8）,n3=0:
15'）;ylabel（'x3（n）'）;
四十三、y3=fft（x3,16）;
四十四、subplot（3,3,6）;stem（i3,abs（y3）,'.'）;
四十五、xlabel（'（N=16）'）;ylabel（'X3（K）'）;
四十六、y3=fft（x3,32）;
四十七、i3=0:
31;
四十八、subplot（3,3,9）;
四十九、stem（i3,abs（y3）,'.'）;
五十、axis（[032010]）;
五十一、xlabel（'（N=32）'）;ylabel（'X3（K）'）;
五、实验结果
实验三巴特沃斯低通滤波器设计
一、实验目的
1、熟悉用设计巴特沃斯低通滤波器的原理与方法；
2、掌握数字滤波器的计算机仿真方法；
3、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。
二、实验要求
（1）利用MATLAB编程，画出频率响应曲线
（2）改变阻带截止频率为10KHz，8KHz，，并画出频率响应曲线
（3）比较不同的阻带截止频率所画出频率响应曲线
（4）作业：
习题6-1编程。
三、实验代码
（1）fs=10kHz
wp=2*pi*6000;ws=2*pi*10000;Rp=3;As=25;
%设置滤波器参数
[N,wc]=buttord（wp,ws,Rp,As,'s'）
%计算滤波器阶数N和3dB截止频率
[B,A]=butter（N,wc,'s'）
%计算滤波器系统函数分子分母多项式系数
k=0:
511;fk=0:
14000/512:
14000;wk=2*pi*fk;
Hk=freqs（B,A,wk）
subplot（2,2,1）;
plot（fk/1000,20*log10（abs（Hk）））;gridon
xlabel（'fs=10kHz'）;ylabel（'幅度（dB）'）
axis（[0,14,-40,5]）
（2）fs=8kHz
wp=2*pi*6000;ws=2*pi*8000;Rp=3;As=25;
%设置滤波器参数
[N,wc]=buttord（wp,ws,Rp,As,'s'）
%计算滤波器阶数N和3dB截止频率
[B,A]=butter（N,wc,'s'）
%计算滤波器系统函数分子分母多项式系数
k=0:
511;fk=0:
14000/512:
14000;wk=2*pi*fk;
Hk=freqs（B,A,wk）
subplot（2,2,1）;
plot（fk/1000,20*log10（abs（Hk）））;gridon
xlabel（'fs=8kHz'）;ylabel（'幅度（dB）'）
axis（[0,14,-40,5]）
（3）fs=12kHz
wp=2*pi*6000;ws=2*pi*12000;Rp=3;As=25;
%设置滤波器参数
[N,wc]=buttord（wp,ws,Rp,As,'s'）
%计算滤波器阶数N和3dB截止频率
[B,A]=butter（N,wc,'s'）
%计算滤波器系统函数分子分母多项式系数
k=0:
511;fk=0:
14000/512:
14000;wk=2*pi*fk;
Hk=freqs（B,A,wk）
subplot（2,2,1）;
plot（fk/1000,20*log10（abs（Hk）））;gridon
xlabel（'fs=12kHz'）;ylabel（'幅度（dB）'）
axis（[0,14,-40,5]）
（4）fs=14kHz
wp=2*pi*6000;ws=2*pi*14000;Rp=3;As=25;
%设置滤波器参数
[N,wc]=buttord（wp,ws,Rp,As,'s'）
%计算滤波器阶数N和3dB截止频率
[B,A]=butter（N,wc,'s'）
%计算滤波器系统函数分子分母多项式系数
k=0:
511;fk=0:
14000/512:
14000;wk=2*pi*fk;
Hk=freqs（B,A,wk）
subplot（2,2,1）;
plot（fk/1000,20*log10（abs（Hk）））;gridon
xlabel（'fs=14kHz'）;ylabel（'幅度（dB）'）
axis（[0,14,-40,5]）
4、实验结果
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