數(shù)字信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容

1、數(shù)字信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容使用班級(jí)：08050741、08050742、0805014k 08050142、08050941 > 08050942一、實(shí)驗(yàn)要求1、每個(gè)實(shí)驗(yàn)完成一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告（必須交）；2、實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容包括：實(shí)驗(yàn)口的、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析、實(shí)驗(yàn)體 會(huì)；3、報(bào)告屮要求：格式統(tǒng)一、圖表清晰，如果有公式一定要用公式編輯器編寫(xiě)；4、實(shí)驗(yàn)報(bào)告不能有雷同數(shù)字信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)報(bào)告08050141級(jí):名:實(shí)驗(yàn)一：頻譜分析與采樣定理號(hào)：321、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)一頻譜分析與采樣定理一、實(shí)驗(yàn)口的1. 觀察模擬信號(hào)經(jīng)理想采樣后的頻譜變化關(guān)系。2. 驗(yàn)證采樣定理，觀察欠采樣時(shí)產(chǎn)生的頻譜混疊現(xiàn)象3.

2、加深對(duì)dft算法原理和基本性質(zhì)的理解4. 熟悉fft算法原理和fft的應(yīng)用 二、實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)采樣定理，對(duì)給定信號(hào)確定采樣頻率，觀察信號(hào)的頻譜三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在給定信號(hào)為：1 x(t)=cos(100* ji *at)2. x(t)=exp(-at)3. x(t)=exp(-at)cos( 100* n *at)其中a為實(shí)驗(yàn)者的學(xué)號(hào)，記錄上述各信號(hào)的頻譜，表明采樣條件，分析比較上述 信號(hào)頻譜的區(qū)別。實(shí)驗(yàn)步驟1. 復(fù)習(xí)采樣理論、dft的定義、性質(zhì)和用dft作譜分析的有關(guān)內(nèi)容。2. 復(fù)習(xí)fft算法原理和基本思想。3確定實(shí)驗(yàn)給定信號(hào)的采樣頻率，編制對(duì)采樣后信號(hào)進(jìn)行頻譜分析的程序四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備計(jì)

3、算機(jī)、matlab軟件五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 整理好經(jīng)過(guò)運(yùn)行并證明是正確的程序，并冃加上詳細(xì)的注釋。2. 對(duì)比不同采樣頻率下的頻譜，作出分析報(bào)告。程序：t=0.0012; f=l/t;l=0.0 &n=l/t;=0:t:l; a=32;六、matlab試驗(yàn)程序及截圖%采樣間隔t=0.0012%采樣頻率為f=l/t%記錄長(zhǎng)度l=0.06%學(xué)號(hào)為32fl=0:f/n:f;f2=-f/2:f/n:f/2;x 1 二cos( 100*pi*a*t);yl=t*abs(fft(xl);yl l=fftshift(yl);figure(l),% 繪制圖 1subplot(3,l ,1 ),plot(

4、t,x l);titlec 正弦信號(hào)')； subplot(3,l ,2),stem(fl ,y l);title('正弦信號(hào)頻譜 j; subplot(3,l ,3),plot(f2,y 11 )；titlef 正弦信號(hào)頻譜); x2=exp(-a*t);y2=t*abs(fft(x2);y21uffshift(y2)- figure(2) 書(shū)函 2 subplot?l1 hstem(lx2)；title(5tif4)八 subpoi(39 12)9ste m(py2)；title(255lfulnw)； subpk>t(3a3)uot(py21)g-a5lipe-)；

5、xmx2 八y3ht*abs(fft(x3)x y31ufftshift(y3)； figure(3) bg函 3 subpot(311)9stem(t>3)；titk(35lif>)； subpkn(312)stem(py3)s-£(35nf<4n>st)； subpoi(313)uot(py31)s-le(35llf4to蓋淄彗<)；7 (泡連旦麺kt!l).()012)0 001 002 003 004 005 006m5 空珊血酋s080524132 宙«荊004 一 一 一 一 一 一 一 一 一 0020 -00 200 300 4

6、00 500 600 700 800 900，淀金如遽謫080524-132勞<s0.040.020.so ,400 1300 ,2002x00 0 -00 200 300 400 500(來(lái)莘畫(huà)麺ethoo22)指數(shù)信號(hào)0805014132陳春博0.020100200300400500600700800900指數(shù)信號(hào)頻譜0805014132陳春博-500-400-300-200-10001002003004005003、（釆樣間隔為t=0.0012）9<?平g9it<i>亠sgg右4畀辿iiiii兩信號(hào)相乘0805014132陳春博00.010.020.030.040

7、.050.06兩信號(hào)相乘頻譜0805014132陳春博0.020.01qq q100200300400500600700800900兩信號(hào)相乘頻譜0805014132-500-400-300-200-10001002003004005001、（采樣間隔為t=0.0009）正弦信號(hào)0805014132陳春博止弦信號(hào)頻譜0805014132陳春博0.040.020800120002004001000止弦信號(hào)頻譜0805014132陳春博-600-400-20002004006002、（采樣間隔為t0.0009）指數(shù)信號(hào)0805014132陳春博指數(shù)信號(hào)頻譜0805014132陳春博0.04111（

8、0.020 1020040060080010001200指數(shù)信號(hào)頻譜0805014132陳春傅-600-400-20002004006003、（釆樣間隔為t0.0009）兩信號(hào)相乘頻譜0805014132陳春博兩信號(hào)相乘0805014132陳春博0.020.0160010000 200800兩信號(hào)相乘頻譜0805014132陳春博-600-400-20002004006001200實(shí)驗(yàn)二卷積定理一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)本實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證卷積定理，掌握利用dft和fft計(jì)算線性卷積的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理時(shí)威圓周卷積在頻威上相當(dāng)于兩序列dft的相乘，因而可以采用fft的算法來(lái) 計(jì)算圓周卷積，當(dāng)滿足l>nl+

9、/v2-10j-,線性卷積等于圓周卷積，因此可利用fft 計(jì)算線性卷積。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1. 給定離散信號(hào)尤）和）,用圖解法求出兩者的線性卷積和圓周卷積；2. 編寫(xiě)程序計(jì)算線性卷積和圓周卷積；3. 比較不同列長(zhǎng)時(shí)的圓周卷積與線性卷積的結(jié)果，分析原因。四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備計(jì)算機(jī)、matlab軟件五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 整理好經(jīng)過(guò)運(yùn)行并證明是正確的程序，并且加上詳細(xì)的注釋。2. 給出筆算和機(jī)算結(jié)果對(duì)照表，比較不同列長(zhǎng)時(shí)的岡周卷積與線性卷積的結(jié)果對(duì)照, 作出原因分析報(bào)告。3. 總結(jié)出用dft計(jì)算線性卷積的方法。六、matlab試驗(yàn)程序及截圖：1、x=3 2 07 0 51; %原始序列y=0 2 0 4 1

10、 1;z=conv(x,y);%直接計(jì)算i員i周卷積或線性卷積figure( 1 ),subplot(311 ),stem(x);axis( 1 9 0 4); %運(yùn)行結(jié)果圖 1 坐標(biāo) subplot(312),stem(y);axis(l 9 0 4);subplot(313),stem(z);axis( 1 9 0 30);%利用fft計(jì)算n=12;xl=x zeros( 1 ,n-length(x);%對(duì)序列 x 補(bǔ)零點(diǎn)yl=y zeros( 1 ,n-length(y);%對(duì)序列 y 補(bǔ)零點(diǎn)xl=fft(xl);yl=fft(yl); %對(duì)兩序列分別求fftz1=x1. *y1;zl=

11、ifft(zl);%對(duì)兩序列的fft相乘并ifftfigure(2),subplot(32 l),stem(x 1);subplot(322),stem(real(x 1);subplot(323),stem(y 1);subplot(324),stem(real(x 1);subplot(325),stem(z 1);subplot(326),stem(real(z 1);n=6;x2=x zeros( 1 ,n-length(x);y2=y zeros( 1 ,n-length(y);x2=fft(x2);y2=fft(y2);z2=x2.*y2;z2=ifft(z2);figure(3)

12、, subplot(32 l),stem(x2);subplot(322),stem(real(x2);subplot(323),stem(y2);subplot(324),stem(real(x2);subplot(325),stem(z2);subplot(326),stem(real(z2);截圖:1、()cc>i? -ii1234567890805014132 陳春博- ()7c? <?ii1234567890805014132 陳春博(c'?f>)?'c)q'1234567892、1050qqe515104020015oo o r-5oeee

13、e2,x上4 4 7 1 1 3 7穴聖書(shū)！jy上9 00 2 04；nhengh(x)+-engh(y=%3y_jyn)5?r zhconv?y)-%te#舸園國(guó)哉労bb手哉労 %遂注fft斗靈xlax zerospnlength(x)；my= x *、«沽 yliy zeros(lzongih(y)；0= y 歩<、仙 x 一 hs(x 2 y 一 hfft(y £% 迓用 y=扌淳渕 fft zfx 一*y-;zfiff(zd%m運(yùn)<0=3fft 吉消半汾 ifft subpl£(221)stem(x)pxis(l n inf ine;ntle(

14、_yu x 0805014132 弟<_«)； subplot(222hstem(y)；axis(一 n inf mmh.tayu y 0805014132wi«h subplot(223)hem(z)；axisal ninfinfj)h.tlay=z0805014132 弟*»)； subpo(224)kem(zl)®xis (二 n±.nfb-fj)；h-o(0= z1 0805014132 弟<醸)；序列x 0805014132陳春博e-e40 qq2q 0序列丫 0805014132陳春博24681012序列z0805014

15、132陳春博實(shí)驗(yàn)三iir濾波器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 學(xué)習(xí)模擬一數(shù)字變換濾波器的設(shè)計(jì)方法2 掌握雙線性變換濾波器的設(shè)計(jì)方法3 .掌握實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波的具體方法。二、實(shí)驗(yàn)要求1. 用雙線性變換法設(shè)計(jì)一個(gè)巴特沃斯低通iir數(shù)字濾波器。設(shè)計(jì)指標(biāo)參數(shù)為：在 通帶內(nèi)頻率低于0.2 ji時(shí)，最大衰減小于ldb；在阻帶內(nèi)0.3 ji, ji頻率區(qū)間上， 最小衰減大于15db.2.0.02 ji為采樣間隔，打卬出數(shù)字濾波器在頻率區(qū)間0, 31/2.上的頻率響應(yīng)特性 曲線。3. 用所設(shè)計(jì)的濾波器對(duì)實(shí)際心電圖信號(hào)采樣序列進(jìn)行仿真濾波處理，觀察總結(jié)濾 波作用與效果附：心電圖采樣序列x(n)人體心電圖信號(hào)在測(cè)量過(guò)程中往

16、往受到工業(yè)高頻干擾，所以必須經(jīng)過(guò)低通濾波處 理后，才能作為判斷心臟功能的有用信息。下面給出一實(shí)際心電圖信號(hào)采樣序列樣本 x(n),其中存在高頻干擾。在實(shí)驗(yàn)中以x(n)作為輸入序列，濾除其中的干擾成分。x(n) =-4,-2,0,-4,-6,-4,-2,-4,-6,-6,-4,-4,-6,-6,-2,6,12,8,0,-16,-38,-60,-84,-90,-66,-32,-4,- 2,-4,8,12,12,10,6,6,6,4,0,0,0,0,0,-2,-4,0,0,0,-2,-2,0,0,-2,-2,-2,-2,0三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備計(jì)算機(jī)、matlab軟件四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1給出詳細(xì)的濾波器設(shè)計(jì)說(shuō)明

17、書(shū)；2. 整理好經(jīng)過(guò)運(yùn)行并證明是正確的程序并且加上詳細(xì)注釋?zhuān)?用所設(shè)計(jì)的濾波器對(duì)心電信號(hào)進(jìn)行濾波，打卬濾波后的波形；實(shí)驗(yàn)四fir濾波器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉濾波器的計(jì)算機(jī)仿真方法2. 掌握用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)fir數(shù)字濾波器的原理和方法。3. 解各種窗函數(shù)對(duì)濾波特性的影響二、實(shí)驗(yàn)要求1 設(shè)計(jì)一線性和位fir低通濾波器濾波器，給定抽樣頻率為qs=3nxl04(rad/s), 通帶截止頻率為q p=3 ji xl 03 (rad/s)，阻帶起始頻率為q st=6兀xl o3 (rad/s)，阻 帶衰減比小于50dbo2. 選擇不同的窗函數(shù)設(shè)計(jì)該濾波器，觀察其頻率響應(yīng)函數(shù)有什么變化三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備計(jì)算機(jī)，

18、matlab軟件四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 給出詳細(xì)的濾波器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；2整理好經(jīng)過(guò)運(yùn)行并證明是止確的程序并且加上詳細(xì)注釋?zhuān)?. 打印不同窗函數(shù)設(shè)計(jì)濾波器的幅頻特性。；三、常用命令傅里葉變換：fft、fftshift、ifft、ifftshift卷積：convhr濾波器的設(shè)計(jì)1、buttord巴特沃思模擬濾波器階數(shù)的獲得n, wn =buttord(wp, ws, rp, rs, ' s，)'s，表示獲取模擬濾波器的階數(shù)wp通帶截止頻率，ws阻帶截止頻率，rp通帶最人衰減，rs阻帶最小衰減;n符合要求的濾波器最小階數(shù)，wn為butterworth濾波器固有頻率(3db)。2、but tap巴特沃思模擬濾波器的設(shè)計(jì)z, p, k = buttap (n)n為階數(shù)，z零點(diǎn)，p極點(diǎn)，k為增益3、zp2tf零極點(diǎn)增益模型到傳遞函數(shù)模型的轉(zhuǎn)換b, a=zp2tf(z, p, k)；輸人參數(shù)：z, p, k分別表示零極點(diǎn)增益模型的零點(diǎn)、極點(diǎn)和增益；輸出參數(shù)：b, a分別為傳遞函數(shù)分子和分母的多項(xiàng)式系數(shù)。4、lp21p低通到低通b, a=lp21p(b, a, wn);b, a分別為截止頻率為1的模擬濾波器傳遞函數(shù)分子和分母的多項(xiàng)式系數(shù)b, a分別為截止頻率為wn的模擬濾波器傳遞函數(shù)分子和分母的多項(xiàng)式系數(shù),5、bili