数字信号处理实验报告 MATLAB.docx
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数字信号处理实验报告MATLAB
数字信号处理实验报告
姓名：
班级：
09电信一班
学号：
实验报告
（一）
姓名：
学号：
实验日期：
8-12周
实验题目：
离散信号的时域运算与变换
实验目的：
1.熟悉MATLAB编程特点
2.了解离散序列的延迟、相加、相乘及平移、反折、及倒相变换
实验内容：
1.设计一个实现序列移位的函数
将序列x（n）＝｛1,2,3,4,0,7｝,其中n＝0:
5的每一个样本都移动3个周期,移位后的序列y（n）=x（n-3）
2.序列的奇偶分解
将序列x（n）＝｛0,1,2,3,4,3,2,1,0｝,其中n＝-3:
5进行奇偶分解
用函数stem显示其奇偶序列
3.序列的加法运算
设x1（n）＝｛1,0.5,0.3,0.4｝其中n=-1:
2;x2（n）＝｛0.2,0.3,0.4,0.5,0.8,1｝其中n=-2:
3
4.实现2中序列的翻转
实验地点：
4305
实验结果：
1.将如下文件另存为：
segshift.m文件，
function[y,n]=segshift（x,n,n0）
%功能y（n）=x（n-n0）
%[y,n]=segshift（x,n,n0）
n=n+n0;y=x;
在命令窗口输入：
x=[1,2,3,4,0,7];n=0:
5;n0=3;[y,n]=segshift（x,n,n0）按ENTER键得到如下结果，
y=
123407
n=
345678
再在命令窗口输入：
[y,n]=segshift（x,n,n0）;n=0:
5;n0=3;stem（n,y）按ENTER键出图如下图1。
2.在命令窗口输入:
m=-fliplr（n）;
m1=min（[m,n]）;m2=max（[m,n]）;m=m1:
m2;
x1=[zeros（1,（length（m）-length（n）））,x];
xe=0.5*（x1+fliplr（x1））
xo=0.5*（x1-fliplr（x1））
subplot（1,2,1）,stem（m,xe）,ylabel（xe）,
subplot（1,2,2）,stem（m,xo）,ylabel（xo）,
得下图二，
图二
图一
3．将如下文件另存为：
sigadd.m文件
function[y,n]=sigadd（x1,n1,x2,n2）
%实现y（n）=x1（n）+x2（n）
%-----------------------------
%[y,n]=sigadd（x1,n1,x2,n2）
%y=在包含n1和n2的n点上求序列和,
%x1=在n1上的第一序列
%x2=在n2上的第二序列（n2可与n1不等）
n=min（min（n1）,min（n2））:
max（max（n1）,max（n2））;%y（n）的长度
y1=zeros（1,length（n））;y2=y1;%初始化
y1（find（（n>=min（n1））&（n<=max（n1））==1））=x1;%具有y的长度的x1
y2（find（（n>=min（n2））&（n<=max（n2））==1））=x2;%具有y的长度的x2
y=y1+y2;
在命令窗口输入：
x1=[1,0.5,0.3,0.4];n1=-1:
2;x2=[0.2,0.3,0.4,0.5,0.8,1];n2=-2:
3;[y,n]=sigadd（x1,n1,x2,n2）
得：
y=
0.20001.30000.90000.80001.20001.0000
n=
-2-10123
再在命令窗口输入：
x1=[1,0.5,0.3,0.4];n1=-1:
2;x2=[0.2,0.3,0.4,0.5,0.8,1];n2=-2:
3;[y,n]=sigadd（x1,n1,x2,n2）；stem（n,y），得到下图：
4.将如下文件另存为.m文件
n=-1:
10;
x=sin（0.4*pi*n）;
y=fliplr（x）;
n1=-fliplr（n）;
subplot（2,1,1）,stem（n,x）
subplot（2,1,2）,stem（n1,y
在命令窗口键入:
n=-1:
10;
x=sin（0.4*pi*n）;
y=fliplr（x）;
n1=-fliplr（n）;
subplot（2,1,1）,stem（n,x）
subplot（2,1,2）,stem（n1,y）
得到如右图，
结果分析：
结果如上
总结：
运用MATLAB实现离散信号的时域运算与变换，主要包括两步，首先赋初值然后再调用函数，在带哦用函数时，注意不要把function复制进来了。
。
实验报告
（二）
姓名：
学号：
实验日期：
8-12周
实验题目：
因果离散线性系统的时域分析
实验目的：
实现由差分方程构成的数字滤波器:
实验内容：
1.用两种不同的程序计算数字滤波器的单位抽样响应
给定差分方程:
y（n）-y（n-1）+0.9y（n-2）=x（n）
a.编制文件himpz.m,实现数字滤波器的单位抽样响应
b.编制函数文件hfilter.m,实现数字滤波器的单位抽样响应
2.给定
计算此数字滤波器的单位阶跃响应
并判断系统的稳定性。
用stem（n,y）画出相应的图形。
实验地点：
4305
实验结果：
1.
（1）在命令窗口键入：
a=[1,-1,0.9];b=1;
impz（b,a）
title（'单位抽样响应'），得到右图：
（2）在命令窗口键入：
a=[1,-1,0.9];b=1;
impz（b,a）
title（‘单位冲激响应’）
（2）hfilter.m
a=[1,-1,0.9];b=1;
%求h（n）
x=impuls（0,-10,100）;n=[-10:
100];
h=filter（b,a,x）;
subplot（2,1,1）;stem（n,h）
axis（[-10,100,-1.1,1.1]）title（‘单位激响应’）;xlabel（‘n’）;ylabel（‘h（n）’）
得到右图
2.在命令窗口输入：
a=[1,-1,0.9];b=1;
x=[zeros（1,10）,ones（1,101）];
n=-10:
100;
s=filter（b,a,x）;
subplot（2,1,2）;stem（n,s）
axis（[-10,100,-.5,2.5]）
得到右图阶跃响应：
在命令窗口键入：
sum（abs（h））
z=roots（a）;
magz=abs（z）
程序运行结果:
ans=
14.8337
magz=
0.9487
0.9487
h（n）累加的结果是一个实数,说明系统稳定;magz说明极点的模小于1,所以系统稳定。
结果分析：
结果如上
总结：
用MATLAB可以实现求冲击响应及阶跃响应。
实验报告（三）
姓名：
学号：
实验日期：
8-12周
实验题目：
DFT变换的性质及应用
实验目的：
1.实现信号的DFT变换
2.了解DFT应用:
（1）用DFT计算卷积
（2）用DFT对序列进行谱分析
实验内容：
1.用三种不同的DFT程序计算
的傅立叶变换X（k）,并比较三种程序的计算机运行时间
2.给定
利用DFT实现两序列的线性卷积运算,并研究DFT的点数与混叠的关系,并用stem（n,y）画出相应的图形。
3.讨论序列补零及增加数据长度对信号频谱的影响
（1）求出序列x（n）=cos（0.48n）+cos（0.52n）基于有限个样点n=10的频谱
（2）求n=100时,取x（n）的前10个,后90个设为零,得到x（n）的频谱
（3）增加x（n）有效的样点数,取100个样点得到x（n）的频谱
实验地点：
4305
实验结果：
1.
（1）在命令窗口输入：
tic;[am,pha]=dft1（x）
N=length（x）;
w=exp（-j*2*pi/N）;
fork=1:
N
sum=0;
forn=1:
N
sum=sum+x（n）*w^（（k-1）*（n-1））;
end
am（k）=abs（sum）;
pha（k）=angle（sum）;
end
;toc
得到如下结果：
am=
Columns1through11
120.000041.006620.905014.399611.31379.62158.65918.15678.00008.15678.6591
Columns12through16
9.621511.313714.399620.905041.0066
pha=
Columns1through11
01.76711.96352.15982.35622.55252.74892.94523.1416-2.9452-2.7489
Columns12through16
-2.5525-2.3562-2.1598-1.9635-1.7671
Elapsedtimeis0.047000seconds.
（2）在命令窗口输入：
tic;[am,pha]=dft2（x）
N=length（x）;
n=[0:
N-1];
k=[0:
N-1];
w=exp（-j*2*pi/N）;
nk=n’*k;
wnk=w.^（nk）;
Xk=x*wnk;
am=abs（Xk）;
pha=angle（Xk）;
toc
得到如下结果：
Elapsedtimeis0.020000seconds.
（3）在命令窗口输入：
tic;[amfft,phafft]=dft3（x）
N=length（x）;
Xk=fft（x）;
amfft=abs（Xk）;
phafft=angle（Xk）;
toc
得到如下结果
Elapsedtimeis0.016000seconds.
所以，第三种时间最小，第一种时间最多。
2.在命令窗口键入：
%N1+N2-1=23<32
N=32;
x=[0:
15];
xx=[x,zeros（1,16）];
h=[ones（1,8）,zeros（1,24）];
Xk=fft（xx,N）;
Hk=fft（h,N）;
Yk=Xk.*Hk;
y=ifft（Yk,N）;
n=0:
N-1;
stem（n,y）;
holdon
%N=N1=16
N1=16;
x1=[0:
15];
h1=[ones（1,8）,zeros（1,8）];
Xk1=fft（x1,N1）;
Hk1=fft（h1,N1）;
Yk1=Xk1.*Hk1;
y1=ifft（Yk1,N1）;
n1=0:
N1-1;
stem（n1,y1,’.’,’m’）;
得到下图，
3.
（1）figure
（1）：
在命令窗口键入：
n=[0:
1:
99];
x=cos（0.48*pi*n）+cos（0.52*pi*n）;
n1=[0:
1:
9];y1=x（1:
1:
10）;
subplot（2,1,1）;stem（n1,y1）;title（'signalx（n）,0<=n<=9'）;xlabel（'n'）
axis（[0,10,-2.5,2.5]）
Y1=fft（y1）;magY1=abs（Y1（1:
1:
6））;
k1=0:
1:
5;w1=2*pi/10*k1;
subplot（2,1,2）;stem（w1/pi,magY1）;title（‘10点DFT'）;
xlabel（'w/pi'），axis（[0,1,0,10]）
得到下图：
figure
（1）
（2）在命令窗口键入：
n3=[0:
1:
99];y3=[x（1:
1:
10）zeros（1,90）];％添90个零。
得到100个数据
subplot（2,1,1）;stem（n3,y3）;title（'signalx（n）,0<=n<=9+90zeros'）;xlabel（'n'）
axis（[0,100,-2.5,2.5]）
Y3=fft（y3）;magY3=abs（Y3（1:
1:
51））;
k3=0:
1:
50;w3=2*pi/100*k3;
subplot（2,1,2）;stem（w3/pi,magY3）;title（'100点DFT'）;xlabel（'w/pi'）
axis（[0,1,0,10]）
得到下图figure
（2）
（3）在命令窗口键入：
n=[0:
1:
99];
x=cos（0.48*pi*n）+cos（0.52*pi*n）;
subplot（2,1,1）;stem（n,x）;title（'signalx（n）,0<=n<=99'）;xlabel（'n'）
axis（[0,100,-2.5,2.5]）
X=fft（x）;magX=abs（X（1:
1:
51））;
k=0:
1:
50;w=2*pi/100*k;
subplot（2,1,2）;stem（w/pi,magX）;title（'100点DFT）;xlabel（'w/pi'）
axis（[0,1,0,60]）
得到下图figure（3）
结果分析：
结果如上
总结：
利用matlab7.0可以实现DFT变换，并绘制图形。
实验报告（四）
姓名：
学号：
实验日期：
8-12周
实验题目：
数字低通巴特沃斯滤波器的设计
实验目的：
掌握IIR数字滤波器的设计方法
实验内容：
1.设计一个低通巴特沃斯模拟滤波器，绘制滤波器的的幅频响应及零极点图。
指标如下：
通带截止频率：
WP＝1000HZ,通带最大衰减：
RP=3dB
阻带截止频率：
Ws＝2000HZ,阻带最小衰减：
Rs=40dB
2.用冲激响应不变法和双线性变换法将一模拟低通滤波器转换为数字低通滤波器
并图释H（S）和H（Z），采样频率Fs＝1000Hz
实验地点：
4305
实验结果：
1.在命令窗口输入：
subplot（1,2,1）
wp=1000;ws=2000;rp=3;rs=40;
[N,wn]=buttord（wp,ws,rp,rs,'s'）
[B,A]=butter（N,wn,'s'）;
[Z,P,K]=buttap（N）;
[h,w]=freqs（B,A,1024）;
plot（w,20*log10（abs（h）/abs（h
（1））））
grid;
xlabel（'频率Hz'）;ylabel（'幅度（dB）'）
title（'巴特沃斯幅频响应'）
axis（[0,3000,-40,3]）;
line（[0,2000],[-3,-3]）;
line（[1000,1000],[-40,3]）;
subplot（1,2,2）
p=P';q=Z';
x=max（abs（[p,q]））;
x=x+0.1;y=x;
axis（[-x,x,-y,y]）;
axis（'square'）
plot（[-x,x],[0,0]）;holdon
plot（[0,0],[-y,y]）;holdon
plot（real（p）,imag（p）,'x'）
得到如下结果：
N=
7
wn=
1.0359e+003
2:
在命令窗口键入：
b=1;a=[1,1000];
w=[0:
1000]*2*pi;
[h,w]=freqs（b,a,w）;
subplot（2,2,1）
plot（w/2/pi,abs（h）/abs（h
（1）））;grid;
title（'模拟频率响应'）;
xlabel（'f（Hz）'）;ylabel（'幅度'）;
Fs=1000;
[bz,az]=impinvar（b,a,Fs）;
[bzl,azl]=bilinear（b,a,Fs）;
wz=[0:
pi/512:
pi];
hz1=freqz（bz,az,wz）;
hz2=freqz（bzl,azl,wz）;
subplot（2,2,2）;plot（wz/pi,abs（hz1）/hz1
（1））;grid;
axis（[0,1,0,1]）
title（'冲激响应不变法数字频率响应'）
subplot（2,2,3）;plot（wz/pi,abs（hz2）/hz2
（1））;grid;
axis（[0,1,0,1]）
title（'双线性变换法数字频率响应'）;
得到结果如右图：
：
结果分析：
结果如上
总结：
matlaB可以实现低通数字巴特沃斯滤波器的设计
实验报告（五）
姓名：
学号：
实验日期：
8-12周
实验题目：
窗函数设计FIR滤波器
实验目的：
掌握利用窗函数法设计线性相位FIR数字滤波器的方法
实验内容：
1.利用窗生成函数boxcar，hanning，bartlett设计FIR低通数字滤波器，指标如下：
采样频率Fs＝1000Hz，截止频率ws＝200Hz，滤波器阶数N＝65，画出滤波器的幅度频率特性和窗的形状，参考程序chfir1.m
2.用基于窗函数的滤波器设计函数fir1，重新设计上述滤波器
实验地点：
4305
实验结果：
在命令窗口键入：
wp=200/1000*2*pi;
n=1:
65;
hd=sin（wp*（n-32））./（pi*（n-32））;
hd（32）=wp/pi;
w1=boxcar（65）;
subplot（2,3,1）
h1=hd.*rot90（w1）;
[mag1,r1]=freqz（h1）;
plot（r1,20*log（abs（mag1）））;
title（'矩形窗'）
w2=triang（65）;
subplot（2,3,2）
h2=hd.*rot90（w2）;
[mag2,r2]=freqz（h2）;
plot（r2,20*log（abs（mag2）））;
title（'巴特里特窗'）
w3=hanning（65）;
subplot（2,3,3）
h3=hd.*rot90（w3）;
[mag3,r3]=freqz（h3）;
plot（r3,20*log（abs（mag3）））;
title（'汉宁窗'）
subplot（2,3,4）;
plot（n,w1）;
subplot（2,3,5）;
plot（n,w2）;
subplot（2,3,6）;
plot（n,w3）;
得到右图结果：
结果分析：
结果如上
总结：
matlab可以实现利用窗函数设计滤波器。
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