数字信号处理毕业课程设计实验报告.docx

1、数字信号处理毕业课程设计实验报告(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)基础实验实验一 离散时间系统及离散卷积一、 实验原理 利用Matlab软件计算出系统函数的零极点分布、单位脉冲响应和系统频率响应等的图像并于笔算结果进行比较，找出异同。编译合适程序能计算取值范围不同的离散卷积。二、 实验目的（1）熟悉MATLAB软件的使用方法。（2）熟悉系统函数的零极点分布、单位脉冲响应和系统频率响应等概念。（3）利用MATLAB绘制系统函数的零极点分布图、系统频率响应和单位脉冲响应。（4）熟悉离散卷积的概念，并利用MATLAB计算离散卷积。三、实验源程序及实验结果1.离散时间系统的单位脉冲响应

2、function pr1() %定义函数pr1a=1,-1,0.9; %定义差分方程y(n)-y(n-1)+0.9y(n-2)=x(n)b=1; x=impseq(); %调用impseq函数n=-20:120; %定义n从-20 到120,ylabel(h(n); %绘图纵座标为h(n)figure(2) %绘图figure 2z,p,g=tf2zp(b,a); %绘出零极点图zplane(z,p)function x,n=impseq(n0,n1,n2) %声明impseq函数n=n1:n2;x=(n-n0)=0;2.离散系统的幅频、相频的分析方法function pr2()b=0.018

3、1,0.0543,0.0543,0.0181;a=1.000,-1.76,1.2781;m=0:length(b)-1; %m从0 到3l=0:length(a)-1; %l从0 到3K=500;k=1:K;w=pi*kK; %角频率wH=(b*exp(-j*m*w).(a*exp(-j*l*w);%对系统函数的定义 magH=abs(H); %magH为幅度 angH=angle(H); %angH为相位figure(1)subplot(2,1,1); %在同一窗口的上半部分绘图plot(wpi,magH); %绘制w(pi)-magH的图形grid;axis(); %限制横纵座标从0到1x

4、label(w(pi); %x座标为 w(pi)ylabel(|H|); %y座标为 angle(H)title(幅度，相位响应); %图的标题为:幅度，相位响应subplot(2,1,2); %在同一窗口的下半部分绘图plot(wpi,angH); %绘制w(pi)-angH的图形grid; %为座标添加名称xlabel(w(pi); %x座标为 w(pi)ylabel(angle(H); %y座标为 angle(H)3.离散卷积的计算function pr3()n=-5:50; %声明n从-5到50u1=stepseq(); %调用stepseq函数声用明u1=u(n)u2=stepseq

5、(); %调用stepseq函数声用明u2=u(n-10)x=u1-u2; %x(n)=u(n)-u(n-10).*u1; %)=0.9n*u(n)L=length(x)+length(,x);axis();title(输入序列);xlabel(n);ylabel(x(n); %输入序列subplot(3,1,2);stem(n,);%冲激相应序列 n=0:L-1;subplot(3,1,3); stem(n,real(y);title(输出响应);xlabel(n);ylabel(y(n); %卷积结果function x,n=stepseq(n0,n1,n2)n=n1:n2;x=(n-n0

6、)=0;实验二 离散傅立叶变换与快速傅立叶变换一、 实验原理 对有限长序列使用离散Fouier变换(DFT)可以很好的反映序列的频谱特性，而且易于用快速算法在计算机上实现，当序列x(n)的长度为N时，它的DFT定义为 反变换为 有限长序列的DFT是其Z变换在单位圆上的等距采样，或者说是序列Fourier变换的等距采样，因此可以用于序列的谱分析。FFT是为了减少DFT运算次数的一种快速算法。它是对变换式进行一次次分解，使其成为若干较短序列的组合，从而减少运算量。常用的FFT是以2为基数的，其长度。它的效率高，程序简单，使用非常方便，当要变换的序列长度不等于2的整数次方时，为了使用以2为基数的FF

7、T，可以用末位补零的方法，使其长度延长至2的整数次方。用FFT可以实现两个序列的圆周卷积。在一定的条件下，可以使圆周卷积等于线性卷积。一般情况，设两个序列的长度分别为N1和N2，要使圆周卷积等于线性卷积的充要条件是FFT的长度NN1N2对于长度不足N的两个序列，分别将他们补零延长到N。二、实验目的（1）加深理解离散傅立叶变换及快速傅立叶变换概念；（2）学会应用FFT对典型信号进行频谱分析的方法；（3）研究如何利用FFT程序分析确定性时间连续信号； （4）熟悉应用FFT实现两个序列的线性卷积的方法。3、实验源程序及结果1.DFT程序function pr4()F=50;N=64;T=0.0006

8、25;n=1:N;x=cos(2*pi*F*n*T); %x(n)=cos(pi*n16)subplot(2,1,1);stem(n,x);title(x(n);xlabel(n);%x(n)X=dft(x,N); subplot(2,1,2);stem(n,X);title(DFT|X|);xlabel(f(pi); %DFT|X|%dft的子程序%实现离散傅里叶变换function Xk=dft(xn,N)n=0:N-1;k=0:N-1;WN=exp(-j*2*piN);nk=n*k;WNnk=WN.nk;Xk=xn*WNnk;2.三角序列与反三角序列DFTN=8;fs=100;T=1fs

9、;n=-6:9;xc=(n+1).*(n=0&n=4);xd=(4-n).*(n=0&n=4);X1=fft(xc,N);X2=fft(xd,N);magX1=abs(X1),phaX1=angle(X1)magX2=abs(X2),phaX2=angle(X2)subplot(3,2,1);stem(n,xc);xlabel(n);title(xc(n);subplot(3,2,2);stem(n,xd);xlabel(n);title(xd(n);k=0:N-1;subplot(3,2,3);stem(k,magX1);subplot(3,2,4);stem(k,magX2);xlabel

10、(k);ylabel(dftdefudu);subplot(3,2,5);stem(k,phaX1);subplot(3,2,6);stem(k,phaX2);xlabel(k);ylabel(dftdexiangwei);3.余弦信号傅里叶变换F=50;N=64;T=0.000625;n=1:N;x=cos(2*pi*F*n*T); %x(n)=cos(pi*n16) subplot(2,1,1);plot(n,x);title(x(n);xlabel(n); %在第一个子窗中绘图x(n)X=fft(x);subplot(2,1,2);plot(n,X);title(DTFT|X|);xla

11、bel(f(pi); %在第二个子图中绘图x(n)的快速傅里叶变换4.计算卷积function pr6()n=0:15;x=1.n; x(16:32)=0; %x(n)=1,n=015; x(n)=0,n=1632)=(0.8)n,n=015; )=0,n=1632subplot(3,1,1);stem(x);title(x(n);axis(.5); %x(n)subplot(3,1,2);stem();axis(.5); %) X=fft(x); %X(n)为x(n)的快速傅里叶变换H=fft()为h(n)的快速傅里叶变换Y=X.*H; %Y(n)=X(n)*H(n)y=ifft(Y); %

12、y(n)为Y(n)的傅里叶反变换subplot(3,1,3);stem(abs(y);title(y(n=x(n)*);axis(); %y(n)四、实验总结与思考 1、在较短的傅里叶变换中，FFT的计算速度与DFT相比不是很明显，序列计算长度越长，计算时间差距越大，FFT较快；2、对于不同序列的较小长度的频谱分析可能会得到相同的频谱，适当加倍长度会避免这种情况的发生；3、对同一序列的不同间隔的FFT变换，在满足奈奎斯特定律的情况下也会产生栅栏效应、频谱泄露、旁瓣效应等，采取适当的方法可以减弱这些不利效应；4、在计算两个序列的离散卷积的时候要注意序列的长度L=M+N-1。实验三 IIR数字滤波

13、器设计一、 实验原理(1)脉冲响应不变法 用数字滤波器的单位脉冲响应序列模仿模拟滤波器的冲激响应,让正好等于的采样值，即其中T为采样间隔，如果以及分别表示的拉氏变换及的Z变换，则(2) 双线性变换法s平面与z平面之间满足以下映射关系： 以低通数字滤波器为例，将设计步骤归纳如下：1. 确定数字滤波器的性能指标：通带临界频率fp、阻带临界频率fs；通带内的最大衰减 Rp；阻带内的最小衰减As；采样周期T； 2.确定相应的数字角频率，p=2fpT；s=2frT； 3.计算经过预畸的相应模拟低通原型的频率， 根据p和s计算模拟低通原型滤波器的阶数N，并求得低通原型的传递函数Ha(s)；4.用上面的双线

14、性变换公式代入Ha(s)，求出所设计的传递函数H(z)；分析滤波器特性，检查其指标是否满足要求。二、实验目的 （1） 学习模拟数字变换滤波器的设计方法； （2）掌握双线性变换数字滤波器设计方法；（3） 掌握实现数字滤波器的具体方法。三、实验源程序及结果 function pr7()wp=0.2*pi;ws=0.3*pi;Rp=1;As=15;T=1;Fs=1T;OmegaP=(2T)*tan(wp2); %OmegaP(w)=2*tan(0.1*pi)OmegaS=(2T)*tan(ws2); %OmegaS(w)=2*tan(0.15*pi)ep=sqrt(10(Rp10)-1); Ripple=sqrt(1(1+ep.2);Attn=110(As20);N=ceil(log10(10(Rp10)-1)(10(As10)-1)(2*log10(OmegaPOmegaS);OmegaC=OmegaP(10.(Rp10)-1).(1(2*N);cs,ds=u_buttap(N,OmegaC);b,a=bilinear(cs,ds,Fs);mag,db,pha,w=freqz_m(b,a);%在第一个子窗绘制幅度响应的图形subplot(3,1,1);plot(