数字信号处理及MATLAB实现 实验报告册.docx

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数字信号处理及MATLAB实现实验报告册

实验1离散时间信号产生及频谱分析

一、实验目的

㈠掌握MATLAB产生常用离散时间信号的产生方法。

㈡掌握离散时间信号频谱的分析方法并观察其特点。

2、实验任务

任务1:

编写MATLAB程序来产生下列基本脉冲序列。

（1）单位脉冲序列：

起点no，终点nf，在ns处有一单位脉冲（no≤ns≤nf）。

（2）单位阶跃序列:

起点no，终点nf，在ns前为0，在ns处及以后为l（no≤ns≤nf）。

（3）实数指数序列：

（4）复数指数序列：

任务2：

已知一时域连续正弦信号的频率为1Hz，振幅值幅度为1V，在窗口上显示一个周期的信号波形，对其进行32点采样后，进行32点的FFT，观察其采样后的信号及信号频谱。

任务3：

已知一个8点的矩形序列，用N=8点和N=32进行FFT变换，作其时域信号图及信号频谱图。

并利用N=32的FFT结果画其连续频谱。

3、实验步骤及结果

任务1：

程序截图如下：

程序截图实验结果

任务2：

实验程序截图实验结果

任务3：

试验程序截图如下：

试验程序截图实验结果

实验2利用FDATool工具设计数字滤波器

一、实验目的：

利用fdatool工具设计IIR数字滤波器和FIR数字滤波器。

二、实验任务

1：

已知数据采样频率为1000Hz，现要设计一6阶的巴特沃斯低通滤波器，截止频率为200Hz，求其幅度响应、相位响应、脉冲响应、零极点图、滤波器系数等。

2：

设计一个三阶的切比雪夫Ⅰ型数字高通滤波器，已知截止频率Wn=0.4，通带衰减Rp=1db。

求其幅度响应、相位响应、脉冲响应、零极点图、滤波器系数等。

3：

使用Kaiser窗设计一个24阶FIR低通滤波器，通带为ω<0.35。

求其幅度响应、相位响应、脉冲响应、零极点图、滤波器系数等。

4：

使用Hamming窗设计一个50阶的FIR带通滤波器，通带为0.3<ω<0.7。

求其幅度响应、相位响应、脉冲响应、零极点图、滤波器系数等。

三、实验步骤及结果

一：

1）进入fdatool工具。

即输入命令fdatool设置好参数Fs=1000；Fc=200介数为6的低通巴特沃斯（IIR）滤波器。

参数设置

初始化幅度相位响应

脉冲响应零极点图

滤波器系数

二：

1）设置好参数Fs=1000Fpass=400Apass=1介数为3的契比雪夫Ⅰ型数字高通滤波器

幅度响应相位响应

脉冲响应零极点图

滤波器系数

三：

1）选择FIR滤波器低通Kaiser窗24介Fs=1000Fc=350

幅度响应相位响应

脉冲响应零极点图

滤波器系数

四：

1）选择Humming窗50介Fs=1000wc1=0.3wc2=0.7的带通滤波器

幅度响应相位响应

脉冲响应零极点图

滤波器系数

实验3利用SPTool工具分析离散时间信号

1、实验目的：

利用sptool工具观察信号波形、频谱和滤波。

2、实验任务：

1.系统采样率2048，产生噪声信号，观察信号波形和频谱；

设计低通滤波器去除高频分量，观察滤波后的信号波形和频谱。

注：

噪声产生可用randn命令

2.系统采样率2048Hz，产生300Hz、500Hz和800Hz的合成正弦波，系统包含高斯噪声信号，观察总的信号波形和频谱；设计滤波器提取500Hz分量，观察滤波后的信号波形和频谱。

调整各信号的频率分量以及噪声的幅值，重复上面的步骤。

3、实验步骤及结果：

一：

1）在MATLAT中输入命令noise=randn（2000,1）;产生一个随机噪声信号noise。

2）进入sptool工具，即输入命令：

sptool

3）导入噪声信号noise。

File—>Import—>设置采样率为2048

4）点击Signals下边的View观察随即噪声sig1的波形如下：

5）点击Spectra下边的Create按钮、点击Apply按钮产生噪声信号即sig1的频谱如下：

6）新产生个带通滤波器（通过new按钮）filt1，其特性如下：

7）将噪声信号sig1通过带通滤波器filt1即点击按钮Apply产生信号sig2如下：

8）观看sig1和sig2的频谱如下：

可见：

sig1经过滤波器filt1后的信号sig2只有170——630这个频段，其余的都被衰减了。

二：

1）在MATLAB中产生频率为100Hz和400Hz的合成正弦波。

相应的MATLAB命令为：

fx=1024;

t=0:

1/fx:

1;

hechengbo=sin（2*pi*100*t）+sin（2*pi*400*t）;

即可产生合成波信号hechengbo

按以上步骤将其导入sptool工具中查看其波形和相应的频谱图如下：

hechengbo的波形

hechengbo的频谱

2）New一个低通滤波器filt1其特性如下

3）hechengbo通过filt1产生sig24其波形和频谱如下：

4）滤波前后波形频谱比较：

滤波后由时域波形及其相应的频谱图可以看出：

时域波形与正弦波更接近了，频域的400Hz分量被大大衰减了。