数字信号处理实验报告二.docx

1、数字信号处理实验报告二数字信号处理第二次实验报告学 院：信息工程学院班 级：2012级电子信息工程*班姓 名：学 号：20125507*指导老师：实验四：IIR数字滤波器设计及软件实现一、实验目的1、熟悉双线性变换设计IIR滤波器的原理与方法2、掌握IIR滤波器的MATLAB实现方法二、实验原理简述IIR数字滤波器间接法基本设计过程：1、将给定的数字滤波器的指标转换成过渡模拟滤波器的指标；2、设计过渡模拟滤波器；3、将过渡模拟滤波器系统函数转换成数字滤波器的系统函数三、程序与图形1、%-信号产生函数mstg-function st=mstg %功能函数的写法%产生信号序列向量st,并显示st的

2、时域波形和频谱%st=mstg 返回三路调幅信号相加形成的混合信号，长度N=1600N=1600 %N为信号st的长度。Fs=10000;T=1/Fs;Tp=N*T; %采样频率Fs=10kHz，Tp为采样时间t=0:T:(N-1)*T;k=0:N-1;f=k/Tp;fc1=Fs/10; %第1路调幅信号的载波频率fc1=1000Hz,fm1=fc1/10; %第1路调幅信号的调制信号频率fm1=100Hzfc2=Fs/20; %第2路调幅信号的载波频率fc2=500Hzfm2=fc2/10; %第2路调幅信号的调制信号频率fm2=50Hzfc3=Fs/40; %第3路调幅信号的载波频率fc3

3、=250Hz,fm3=fc3/10; %第3路调幅信号的调制信号频率fm3=25Hzxt1=cos(2*pi*fm1*t).*cos(2*pi*fc1*t); %产生第1路调幅信号xt2=cos(2*pi*fm2*t).*cos(2*pi*fc2*t); %产生第2路调幅信号xt3=cos(2*pi*fm3*t).*cos(2*pi*fc3*t); %产生第3路调幅信号st=xt1+xt2+xt3; %三路调幅信号相加fxt=fft(st,N); %计算信号st的频谱%-绘制st的时域波形和幅频特性曲线-subplot(2,1,1)plot(t,st);grid;xlabel(t/s);yla

4、bel(s(t);axis(0,Tp/8,min(st),max(st);title(a) s(t)的波形)subplot(2,1,2)stem(f,abs(fxt)/max(abs(fxt),.);grid;title(b) s(t)的频谱)axis(0,Fs/5,0,1.2);xlabel(f/Hz);ylabel(幅度)2、%-实验4-2-clear all;close allFs=10000;T=1/Fs; %采样频率%调用信号产生函数mstg产生由三路抑制载波调幅信号相加构成的复合信号stst=mstg;fp=280;fs=450; %下面wp,ws,为fp,fs的归一化值范围为0-

5、1wp=2*fp/Fs;ws=2*fs/Fs;rp=0.1;rs=60; %DF指标（低通滤波器的通、阻带边界频）N,wp=ellipord(wp,ws,rp,rs); %调用ellipord计算椭圆DF阶数N和通带截止频率wpB,A=ellip(N,rp,rs,wp); %调用ellip计算椭圆带通DF系统函数系数向量B和Ah,w= freqz(B,A);y1t=filter(B,A,st); %滤波器软件实现figure(2);subplot(2,1,1);plot(w,20*log10(abs(h);axis(0,1,-80,0)subplot(2,1,2);t=0:T:(length(

6、y1t)-1)*T;plot(t,y1t);%axis(0,1,-80,0)3、%-实验4-3-fpl=440;fpu=560;fsl=275;fsu=900;wp=2*fpl/Fs,2*fpu/Fs;ws=2*fsl/Fs,2*fsu/Fs;rp=0.1;rs=60;N,wp=ellipord(wp,ws,rp,rs); %调用ellipord计算椭圆DF阶数N和通带截止频率wpB,A=ellip(N,rp,rs,wp); %调用ellip计算椭圆带通DF系统函数系数向量B和Ah,w= freqz(B,A);y2t=filter(B,A,st);figure(3);subplot(2,1,1

7、);plot(w,20*log10(abs(h);axis(0,1,-80,0)subplot(2,1,2);t=0:T:(length(y2t)-1)*T;plot(t,y2t);4、%-实验4-4-fp=900;fs=550;wp=2*fp/Fs;ws=2*fs/Fs;rp=0.1;rs=60; %DF指标（低通滤波器的通、阻带边界频）N,wp=ellipord(wp,ws,rp,rs);%调用ellipord算椭圆DF阶数N通带截止频率B,A=ellip(N,rp,rs,wp,high); %调用ellip计算椭圆带通DF系统函数系数向量B和Ah,w= freqz(B,A);y3t=fi

8、lter(B,A,st);figure(4);subplot(2,1,1);plot(w,20*log10(abs(h);axis(0,1,-80,0)subplot(2,1,2);t=0:T:(length(y3t)-1)*T;plot(t,y3t);四、实验结果分析由图可见，三个分离滤波器指标参数选取正确，损耗函数曲线达到所给指标。分离出的三路信号y1(n)、 y2(n)、 y3(n)的波形是抑制载波的单频调幅波。同时，值得注意的是，Ellipord函数的调用:n,Wp=ellipord(Wp,Ws,Rp,Rs)用于计算满足指标的椭圆数字滤波器的最低阶数N和通带边界频率wp,其中wp,ws

9、,rp,rs为四个基本指标，需要注意的是wp,ws应为归一化之后的值。五、思考题简答1、请阅读信号产生函数mstg，确定三路调幅信号的载波频率和调制信号频率。答：第1路调幅信号的载波频率fc1=1000Hz,调制信号频率fm1=100Hz第2路调幅信号的载波频率fc2=500Hz，调制信号频率fm2=50Hz第3路调幅信号的载波频率fc3=250Hz,调制信号频率fm3=25Hz2、信号产生函数mstg中采样点数N=800，对st进行N点FFT可以得到6根理想谱线。如果取N=1000，可否得到6根理想谱线？为什么？N=2000呢？请改变函数mstg中采样点数N的值，观察频谱图验证您的判断是否正

10、确。答：， s(t)的每个频率成分都是25 Hz的整数倍。 采样频率Fs=10 kHz=25400 Hz，即在25 Hz的正弦波的1个周期中采样400点。 所以， 当N为400的整数倍时一定为s(t)的整数个周期。 因此，采样点数N=1800时， 对s(t)进行N点FFT不能得到6根理想谱线。 如果取N=2000，能得到6根理想谱线。实验五：FIR数字滤波器设计与软件实现一、实验目的1、掌握窗函数设计FIR数字滤波器的方法与原理2、掌握用等波纹最佳逼近法设计FIR数字滤波器的原理与方法3、学会调用MATLAB函数设计FIR数字滤波器二、实验原理简述窗函数法设计线性相位低通滤波器设计步骤：1、选

11、择窗函数的类型，并估计窗口长度N2、构造希望逼近的频率响应函数()3、计算(n)4、加窗得到设计结果：h(n)=(n)w(n)三、程序与图形1、%-信号产生函数-function xt=xtg%信号x(t)产生,并a显示信号的幅频特性曲线%xt=xtg(N) 产生一个长度为N,有加性高频噪声的单频调幅信号xt,采样频率Fs=1000Hz%载波频率fc=Fs/10=100Hz,调制正弦波频率f0=fc/10=10Hz.N=1000;Fs=1000;T=1/Fs;Tp=N*T;t=0:T:(N-1)*T;fc=Fs/10;f0=fc/10; %载波频率fc=Fs/10，单频调制信号频率为f0=Fc

12、/10;mt=cos(2*pi*f0*t); %产生单频正弦波调制信号mt，频率为f0ct=cos(2*pi*fc*t); %产生载波正弦波信号ct，频率为fcxt=mt.*ct; %相乘产生单频调制信号xtnt=2*rand(1,N)-1; %产生随机噪声nt%-设计高通滤波器hn-fp=150; fs=200;Rp=0.1;As=70; % 滤波器指标fb=fp,fs;m=0,1; % 计算remezord函数所需参数f,m,devdev=10(-As/20),(10(Rp/20)-1)/(10(Rp/20)+1);n,fo,mo,W=remezord(fb,m,dev,Fs); % 确定

13、remez函数所需参数hn=remez(n,fo,mo,W); % 调用remez函数进行设计,用于滤除噪声nt中的低频成分yt=filter(hn,1,10*nt); %滤除随机噪声中低频成分，生成高通噪声ytxt=xt+yt; %噪声加信号fst=fft(xt,N);k=0:N-1;f=k/Tp;subplot(2,1,1);plot(t,xt);grid;xlabel(t/s);ylabel(x(t);axis(0,Tp/5,min(xt),max(xt);title(a) 信号加噪声波形)subplot(2,1,2);plot(f,abs(fst)/max(abs(fst);grid;

14、title(b) 信号加噪声的频谱)axis(0,Fs/2,0,1.2);xlabel(f/Hz);ylabel(幅度)2、%-实验5-2-clear allxt=xtg;N=1000;Fs=1000;T=1/Fs;Tp=N*T;k=0:N-1;f=k/Tp;t=0:T:(N-1)*T;fp=120;fs=150;Rp=0.1;As=60;Fs=1000;wc=(fp+fs)/Fs;B=2*pi*(fs-fp)/Fs;M=ceil(11*pi/B);hn=fir1(M-1,wc,blackman(M);Hw=abs(fft(hn,N);ywt=fftfilt(hn,xt,N);figure;subplot(2,1,1);plot(f,20*log10(Hw)/max(Hw);grid onxlabel(f/Hz);ylabel(幅度（dB）);title(a)低通滤波器的幅频特性)axis(0,500,-160,5);subplot(2,1,2);plot(t,ywt);grid onxlabel(t/s);ylabel(y_1(t);