南邮-数字信号处理-DSP-实验报告Word格式文档下载.doc

1、1. 设采样频率为3kHz，确定与混叠的采样重建信号。2. 画出和在范围内的连续波形。（因数字计算机无法真正画出连续波形，可用较密的离散点的连线来近似。）3. 分别用和在两信号波形上标记出3kHz采样点。两信号波形是否相同？采样后的两序列是否相同？ 思考编程题：1. 两信号和波形是否相同？采样后的两序列和 是否相同？反映了什么现象？2. 用help命令查看参考程序中你所不熟悉的Matlab函数的用法。3. 矩阵运算是Matlab中的基本操作，明确矩阵（矢量）的维数对能否正确进行计算是重要的。可通过在workspace中查看或者用size（）函数查看某矩阵（矢量）的维数。参考程序第一段的语句：x

2、=cos（5*pi*n1*T1）+4*sin（2*pi*n1*T1）.*sin（3*pi*n1*T1） 中用计算符“*”代替“.*”，结果如何？如果进一步将参与计算的两正弦矢量sin（2*pi*n1*T1）和sin（3*pi*n1*T1）分别进行转置（提示：矢量y的转置为y），再进行“*”，结果又如何？4. 改用绿色画出。二、判别离散时间系统的时不变性。p105 例3.2.2）设输入序列为，系统实现对的抽取。1. 设。取延迟量D（例如D30）。记，画出、的序列波形。2. 编程求出系统对的响应以及对的响应3. 画出、的波形。该系统是否为时不变的？1. 该系统是否为时不变的？2. 利用subplo

3、t命令，自上而下用四个小窗口分别画出，和的波形。三、利用卷积计算信号通过FIR滤波器的输出，并观察输出信号的input-on暂态、input-off暂态和稳态阶段。p144 例4.1.8）考虑两个滤波器，；输入为周期方波，第一个周期内。1.分别画出通过两个滤波器的输出、的波形，并与书上p144例4.1.8的两幅图比较是否一致。2. 计算图中稳态部分的响应值。1. 两个滤波器的DC gain分别是多少？2. 响应的input-on暂态、input-off暂态和稳态段范围分别是多少？三. 实验分析（1） a）. 两信号和波形是否相同？采样后的两序列和是否相同？ 答：两信号波形不相同。 采样的两序列

4、相同。 反映了采样重构时发生混淆现象。 b）.参考程序第一段的语句：前者程序报错。后者计算正确。 c）.改用绿色画出。将程序中的figure,plot（n1*T1,x,r,n1*T1,xa,b,n*T,x_sample,ro）,改为： figure,plot（n1*T1,x,g）, （2） a）.该系统是否为时不变的？不是. b）.自上而下用四个小窗口分别画出和,的波形（3） . a）.两个滤波器的DC gain分别是多少？ 答：第一个： 第二个： b）.响应的input-on暂态、input-off暂态和稳态段范围分别是多少？第一个周期：input-on暂态： input-off暂态： 稳态

5、:实验二一、观察序列频谱，观察信号通过系统后波形与频谱的变化已知输入信号，其中，N可取5000点。（1）画出的前100点波形（2）画出的DTFT频谱（） 由于计算机无法画出连续频谱，所以可在内均匀取足够密的点数，如M5000个频率点，求出这些频率点上的频谱值，并画出随变化的曲线。（3）某LTI系统，画出系统的幅度频响（4）求系统对的响应（可以自己编程也可利用卷积函数）。画出的波形,并与 的波形比较（各画100点）；画出的幅度谱，并与比较。你从中观察到什么？（5）问：滤波器是什么频响类型的滤波器？你从以上实验中观察到什么？与课本上的什么结论相吻合？二、系统函数，根据正准型结构（canonical

6、 form）编写样本处理算法。内部状态的初始值设为零，输入信号采用逐个样本手动输入的方式，求输出信号。三 实验分析（1） . a）.滤波器是什么频响类型的滤波器? 低通b）.你从以上实验中观察到什么？与课本的什么重要结论相吻合？1.2. 对正弦信号： 实验三一实验名称：1 观察窗函数的影响。信号为，KHz， KHz， KHz， 采样频率 KHz。a） 写出（）的频谱；b） 分别画出窗长度 ，的矩形窗频谱和Hamming窗频谱。观察L的变化对窗谱的主瓣宽度、旁瓣密集度、相对旁瓣水平的影响。c） 时域采样点数分别取，分别画出加矩形窗及加Hamming窗时DTFT频谱；你能否从频谱上分辨出信号的三个

7、频率分量？若能分辨出，它们的位置和相对大小是否准确？L的大小对频率的物理分辨率（physical frequency resolution）有何影响？2 理解频率的物理分辨率和计算分辨率的区别信号同上，加矩形窗。时域采样点数分别取，。画出以上各种时长情况下，频域采样点数分别为，时的DFT（在同一个图上用虚线画出相应的DTFT频谱，用于比较）。离散频谱DFT和连续频谱DTFT有什么关系？L一定的情况下，能否通过增加N改善频率的物理分辨率？N的作用是什么？（1） a）.观察窗长L的变化对窗函数频谱的主瓣宽度、旁瓣密集度、相对旁瓣水平的影响。答：L越长，主瓣宽度越窄、旁瓣宽度越密集、相对旁瓣水平影响

8、越小。b）.你能否从信号频谱上分辨出信号的三个频率分量？能，不准确c）.L的大小对频率的物理分辨率（physical frequency resolution）有何影响？L越大，物理分辨率越高。（2） a）.离散频谱DFT和连续频谱DTFT有什么关系？ 答： DTFT定义： b）.L一定的情况下，能否通过增加N改善频率的物理分辨率？L一定时，不能通过增加N改善物理分辨率，N的作用是改善计算分辨率。实验四二实验目的和任务，实验内容：1 窗口法设计FIR数字滤波器（来源：p571 习题10.18）（a） 用矩形窗设计长度分别为N=11、41、81、121的低通FIR滤波器，要求截止频率为。画出滤波

9、器的单位冲激响应和幅度频响曲线。问题：理想滤波器的频响是怎样的？当N增大时，FIR滤波器在附近的最大纹波幅度是否降低？其余纹波的幅度是否减小？纹波的密度怎样变化？过渡带宽度怎样变化？（如有必要可增大N值观察）。在N=11时，画出滤波器的相频曲线。它是否是线性的？（b）用汉明窗再次设计同样的滤波器。用汉明窗设计出的滤波器与用矩形窗相比有什么特点？2 以Butterworth 模拟低通滤波器为原型，设计IIR数字滤波器。（a）截止频率。设计11阶IIR数字低通滤波器，画出幅频、相频曲线。（b）截止频率。设计11阶IIR数字高通滤波器，画出幅频、相频曲线。 问题：所设计的IIR滤波器与FIR滤波器的

10、频率特性有何区别？（1） 理想滤波器的频响是怎样的？ Lowpass : Highpass: Bandpass: Bansstop:（2） 当N增大时，FIR滤波器在c附近的最大纹波幅度是否降低？当N增大时，FIR滤波片在c附近的最大纹波幅度没有降低，其余纹波的幅度减少，纹波的密度增大，过渡带宽宽度减小。（3） 在N=11时，画出滤波器的相频曲线。是线性的（4） 用汉明窗设计出的滤波器与用矩形窗相比有什么特点？用汉明窗设计的滤波器没有纹波，但过渡带宽大。（5） 所设计的IIR滤波器与FIR滤波器的频率特性有何区别？ IIR滤波器不是线性相位，但计算量低，时延小。实验五理解例8.3.1（p393

11、）IIR平滑器的作用和特点 （1）重现p394图8.3.4 中a=0.90 和 a=0.98 两情形下L=200点的输出响应；，其中s=5，噪声方差 （2）估算NRR。估算公式为：输入噪声方差估值：，输出噪声方差估值：NRR估值：（3）计算NRR理论值，与估计值比较。为何相差较大？如果想估计得准确，该怎么办？2仍用上述一阶IIR平滑器，只是输入高频信号 （1）b取何值时，信号部分通过系统后不变（指稳态）？如果你已经完成了作业，验证一下。（2）噪声部分是否放大了？（3）计算NRR和画出系统频响，如何解释（2）的结果？（提示： 用频响来解释时，参考p732式（A.15）三实验分析（1）计算NRR理论值，与估计值比较。 答：这是实验内容1中的问题（3），NRR理论值，与估计值比较相差还是很大的，当a取0.9时,NRR理论值是0.0526，而其估计值是0.4445，a取0.98时,NRR理论值是0.0101，而其估计值是01.4188。这是因为估算NRR时都是用采样点的值来计算的，并且程序中只取了200个点，太少了，导致计算误差较大。解决的办法是增大时域采样点L。La=0.9a=0.98NRR理论值NRR估计值2000.05260.4445 0.01011.418810000.13840.495150000.07550.1253100000.0610