南郵DSP實驗報告

1、2014-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告 2014-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告 #南京郵電大學(xué)實驗報告實驗名稱：離散時間信號與系統(tǒng)的時、頻域表示離散傅立葉變換和z變換數(shù)字濾波器的頻域分析和實現(xiàn)數(shù)字濾波器的設(shè)計課程名稱：數(shù)字信號處理 A（雙語）班級學(xué)號：B12020姓 名：開課時間： 2014果015 學(xué)年 第二學(xué)期2014-2015 第二學(xué)期 DSP 上機(jī)實驗報告 2014-2015 第二學(xué)期 DSP 上機(jī)實驗報告 實驗一實驗名稱 ：離散時間信號與系統(tǒng)的時、頻域表示實驗?zāi)康模菏煜?Matlab 基本命令和信號處理工具箱，加深理解和掌握離散時間信號與系統(tǒng)的時、頻域表示及簡單應(yīng)用。實驗

2、任務(wù) ：在 Matlab 環(huán)境中，按照要求產(chǎn)生序列，對序列進(jìn)行基本運(yùn)算；對簡單離散時間系統(tǒng)進(jìn)行仿真，計算線性時不變（ LTI ）系統(tǒng)的沖激響應(yīng)和卷積輸出；計算和觀察序列的離散時間傅立葉變換（ DTFT ）幅度譜和相位譜。實驗內(nèi)容：基本序列產(chǎn)生和運(yùn)算：Q1.11.3, Q1.23, Q1.301.33離散時間系統(tǒng)仿真：Q2.12.3LTI 系統(tǒng)： Q2.19， Q2.21， Q2.28DTFT ： Q3.1， Q3.2， Q3.4實驗過程描述：Q1.1程序：clfn=-10:20;u=zeros（1,10） 1 zeros（1,20）;stem（n,u）;xlabel（ 時間序列 n）;ylab

3、el（ 振幅 ）;title（ 單位樣本序列 ）;axis（-10 20 0 1.2）;顯示的波形如下:2014-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告 2014-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告 2014-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告顯示的波形如下 單位樣本序列幅 振時間序列nQ1.2clf:清除圖形；axis：設(shè)置坐標(biāo)軸范圍、可讀比例等;title：給圖形加標(biāo)題；xlable :給x軸加標(biāo)注； ylable：給y軸加標(biāo)注。Q1.3程序：clfn=-10:20;u=zeros(1,10) 1 zeros(1,20);stem(n+11,u);xlabel( 時間序列 n);ylabel(

4、振幅); title(單位樣本序列)； axis(0 32 0 1.2);單位樣本序列0.8啊0.6振0.40.210L-1152025時間序列n一一30Q1.23程序：n=0:50; f=0.08; phase=pi/2; A=2.5; arg=2*pi*f*n-phase; x=A*cos(arg); clf; stem(n,x); axis(0 50 -3 3); grid; title(正弦序列)； xlabel(時間序列 n); ylabel(振幅)； axis;顯示的波形如下Q1.30加性噪聲dn是均勻分布在-0.4和+0.4之間的隨機(jī)序列Q1.31不能。因為d是列向量，s是行向量

5、Q1.32x1是x的延時，x2和x相等，x3超前于xQ1.33legend用于產(chǎn)生圖例說明Q1.30未污染的信號sn是什么樣的形式？加性噪聲 dn是什么樣的形式？答:未污染的信號sn:是線性增加伴隨著實指數(shù)緩慢衰減的圖像加性噪聲dn: 在-0.4和+0.4間均勻分布的自由序列Q1.31使用語句s=s+d能產(chǎn)生被噪聲污染的信號嗎？若不能，為什么？答:不能，因為-d是一個列向量，而s是一個行向量，需要在添加它們之前調(diào)換其中一個向量。Q1.32信號x1、x2、x3與x之間的關(guān)系是什么？答:這三個信號x1,x2，和x3是x擴(kuò)展的版本，左右邊各一個附加的采樣。x1是x延遲的版本2014-2015 第二學(xué)

6、期 DSP 上機(jī)實驗報告 2014-2015 第二學(xué)期 DSP 上機(jī)實驗報告 一個樣本轉(zhuǎn)移到右邊并且左邊補(bǔ)零。信號x2 等于是 x 時間提前的版本,轉(zhuǎn)移一個樣本到右邊，左邊補(bǔ)x, 左右補(bǔ) 0 來填充多余的長度。最后 ,x30。Q1.33legend 的作用是什么答 :thelegend 命令的目的創(chuàng)建圖表的說明。在 說明哪種顏色信息和行類型與每個信號相關(guān)聯(lián)。P1_5信號繪制使用不同的顏色和線類型Q2.1 程序：clf; n=0:100;s1=cos(2*pi*0.05*n);s2=cos(2*pi*0.47*n); x=s1+s2; M=input（ 濾波器所需的長度=）;濾波器所需的長度=2

7、num=ones(1,M);y=filter(num,1,x)/M;subplot(2,2,1);plot(n,s1);axis(0,100,-2,2);xlabel( 時間序列 n);ylabel( 振幅 );title( 信號 #1);subplot(2,2,2);plot(n,s2);axis(0,100,-2,2);xlabel( 時間序列 n);ylabel( 振幅 );title( 信號 #2); subplot(2,2,3);plot(n,x);axis(0,100,-2,2);xlabel( 時間序列 n);ylabel( 振幅 );title( 輸入信號 ); subplot

8、(2,2,4);plot(n,y);axis(0,100,-2,2);xlabel( 時間序列 n);ylabel( 振幅 );title( 輸出信號 ); axis;顯示的波形如下:2014-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告Q2.3 2014-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告Q2.3 2014-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告 信號#1時間序歹I n輸入信號時間序歹I n210-1-2時間序列n輸出信號50時間序列n100Q2.2程序：n = 0:100;s1 = cos(2*pi*0.05*n);s2 = cos(2*pi*0.47*n);x = s1+s2;M = input(濾波

9、器所需長度=);num = (-1).a0:M-1;y = filter(num,1,x)/M;clf；subplot(2,2,1);plot(n, s1)；axis(0, 100,-2, 2);xlabel(時間序號 n); ylabel(振幅);title( 信號 #1);subplot(2,2,2);plot(n, s2);axis(0, 100,-2, 2);xlabel( 時間序號 n); ylabel(振幅);title( 信號 #2);subplot(2,2,3);plot(n, x);axis(0, 100,-2, 2);xlabel（ 時間序號 n）; ylabel（振幅）;

10、title（輸入信號）;subplot（2,2,4）;plot（n, y）;axis（0, 100,-2, 2）;xlabel（ 時間序號 n）; ylabel（振幅）;title（輸出信號）;axis;顯示的波形如下：信號#12幅 振210-1信號#2-2 050100時間序號n 輸出信號輸入信號1幅 振-1-2 050100幅振210-1-2時間序號n050100時間序號n改變LTI系統(tǒng)對輸入的影響是，系統(tǒng)現(xiàn)在是一個高通濾波器。它通過高頻輸入組件s2來替代低頻輸入組件s1.2014-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告 2014-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告 當(dāng)M取15時，圖像如下信號

11、#1信號#22 . 2-2 050100時間序號n輸入信號210-1-2100幅 振050時間序號n-2 050時間序號n輸出信號210-1-2100050時間序號n100Q2.19程序：clf；N = 40;num = 2.2403 2.4908 2.2403;den = 1 -0.4 0.75;y = impz（num,den,N）;stem（y）;xlabel（時間序號 n ）; ylabel（ 振幅）;title（ 沖激響應(yīng)）;grid;顯示的波形如下時間序號nQ2.21程序：clf；N = 40;num = 0.9 -0.45 0.35 0.002;den = 1.0 0.71 -0

12、.46 -0.62;x = 1 zeros(1,N-1);y = filter(num,den,x);stem(y);振幅);xlabel( 時間序號 n); ylabel(title( 沖激響應(yīng));grid;顯示的波形如下Q2.28程序：clf；h = 3 2 1 -2 1 0 -4 0 3;x = 1 -2 3 -4 3 2 1;y = conv(h,x);n = 0:14;subplot(2,1,1);stem(n,y);xlabel( 時間序號 n); ylabel(振幅);title(用卷積得到的輸出)；grid;x1 = x zeros(1,8);y1 = filter(h,1,x

13、1);subplot(2,1,2);stem(n,y1);xlabel( 時間序號 n); ylabel(振幅);title(用濾波得到的輸出);grid;顯示的波形如下Q3.1答:計算離散時間傅里葉變換的原始序列為:H(ejw)1 0.6z 1pause命令作用：不加參數(shù)，直接用pause的話,就是程序暫停，直至用戶按任意一個按鍵。如 果加參數(shù)，例如pause(1),是程序暫停1秒。的實部)Q3.2 程序： clf； w = -4*pi:8*pi/511:4*pi; num = 2 1;den = 1 -0.6; h = freqz(num, den, w); subplot(2,1,1)

14、plot(w/pi,real(h);grid title(H(eAjomega) xlabel(omega 八pi); ylabel( 振幅)； subplot(2,1,2)plot(w/pi,imag(h);gridtitle( H(eAjomega)的虛部)xlabel(omega 八pi);ylabel( 振幅)；pausesubplot(2,1,1)plot(w/pi,abs(h);gridtitle( |H(eAjomega)|的幅度譜)xlabel(omega 八pi);ylabel(Amplitude);subplot(2,1,2)plot(w/pi,angle(h);gridt

15、itle( argH(eAjomega)的相位譜)xlabel(omega 八pi);ylabel(以弧度為單位的相位);顯示的波形如下0-411|,j642-3-2-11234H(e j )的實部0/H(e j )的虛部-4-4jT20-2-3-2-112340/|H(e j )|的幅度譜6420 -4-3-2-101/argH(e j )的相位譜234位相的位單為度弧以-101/234210-1-2-4-3-2是w的周期周期是2兀實部是2兀為周期是偶對稱的;虛部是2兀為周期是奇對稱的;幅度是2兀為周期是偶對稱的;相位是2兀為周期是奇對稱的。Q3.4程序：clf；w = -4*pi:8*pi

16、/511:4*pi;num = 1 3 5 7 9 11 13 15 17;den = 1;h = freqz(num, den, w);subplot(2,1,1)plot(w/pi,real(h);gridtitle( H(eAjomega)的實部)xlabel(omega 八pi);ylabel( 振幅)；subplot(2,1,2)plot(w/pi,imag(h);gridtitle( H(eAjomega)的虛部)xlabel(omega 八pi);ylabel( 振幅)；pausesubplot(2,1,1)plot(w/pi,abs(h);gridtitle( |H(eAjom

17、ega)|幅度譜)xlabel(omega 八pi);ylabel( 振幅)；subplot(2,1,2)plot(w/pi,angle(h);gridtitle( argH(eAjomega)的相位譜)xlabel(omega 八pi);ylabel(以弧度為單位的相位);顯示的波形如下H(ej )的實部100-50-41 .An、11A1! r.一1 n：C- ,i j -t n A i二：Vd 7 J、-1U iJ4 iI111TLJV500-3-2-11230/H(ej )的虛部100-100-4AuJL A- i1 A A 5111 A -：11a a nTI:：,A1I- J -

18、-i U v I J J1 ；-.V500-50-3-2-11231000-4位相的位單為度弧以-3-2-11230/|H(ej )|幅度譜啊50振-4-4argH(ej )的相位譜20-2-3-2-11230/實驗參考書：S.K.Mitra （著），孫洪（譯）.數(shù)字信號處理實驗指導(dǎo)書（ MATLAB版）.北京：電子工 業(yè)出版社，20052014-2015 第二學(xué)期 DSP 上機(jī)實驗報告 2014-2015 第二學(xué)期 DSP 上機(jī)實驗報告 實驗二實驗名稱：離散傅立葉變換和z 變換實驗?zāi)康模赫莆针x散傅立葉變換（DFT）及逆變換（IDFT）、z變換及逆變 換的計算和分析。實驗任務(wù) ：完成 DFT

19、和 IDFT 的計算及常用性質(zhì)的驗證，利用 DFT 實現(xiàn)線性卷積，實現(xiàn)z 變換的零極點分析，求有理逆z 變換。實驗內(nèi)容：DFT 和 IDFT 計算：Q3.233.24 （Q3.24可選做）DFT 的性質(zhì)：Q3.263.29， Q3.303.35， Q3.36（ Q3.37 可選），Q3.38 （Q3.39可選），Q3.40z變換分析：Q3.463.48逆z變換：Q3.50實驗過程描述：Q3.23程序：clf;N=200;L=256;nn = 0:N-1;kk = 0:L-1;xR = 0.1*（1:100） zeros（1,N-100）;xI = zeros（1,N）;x = xR + i*x

20、I;XF = fft(x,L);subplot(3,2,1);grid;plot(nn,xR);grid;title(實xn);xlabel( 時間序號 n);ylabel( 振幅 );subplot(3,2,2);plot(nn,xI);grid;title(虛xn);xlabel( 時間序號 n);ylabel( 振幅 );subplot(3,2,3);plot(kk,real(XF);grid;title(實Xk);xlabel( 頻率指數(shù) k);ylabel( 振幅 );subplot(3,2,4);plot(kk,imag(XF);grid;title(虛Xk);xlabel( 頻率

21、指數(shù) k);ylabel( 振幅 );xx = ifft(XF,L);subplot(3,2,5);plot(kk,real(xx);grid;title(IDFTXk 實部 );xlabel( 時間序號 n);ylabel( 振幅 );subplot(3,2,6);plot(kk,imag(xx);grid;title(IDFTXk 虛部 );xlabel( 時間序號 n);ylabel( 振幅 );2014-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告 2014-2015 第二學(xué)期 DSP 上機(jī)實驗報告 顯示的波形如下實Xk 1000 r幅 0振-1000 0100200300頻率指數(shù)k時間序號nQ

22、3.26在函數(shù)circshift中，命令rem的作用是什么？ 答:R=rem(X,Y),求余數(shù)函數(shù)，X,Y應(yīng)該為正數(shù)Q3.27解釋函數(shù)circshift怎樣實現(xiàn)圓周移位運(yùn)算。答:輸入序列x是循環(huán)左移 M位。如果M 0,那么circshift刪除左邊的元素向量x,并且附加他們到剩下的元素右邊來獲得循環(huán)轉(zhuǎn)移序列。如果如果 M 0,然后circshift首先補(bǔ)充的x 的長度，最右邊的長度(x)- m樣品從x中移走并且附加在剩下的M樣本右邊來得到循環(huán)轉(zhuǎn)移序列。Q3.28在函數(shù)circshift中，運(yùn)算符=的作用是什么？答:如果A和B不相等返回值1如果A和B相等返回值0Q3.29解釋函數(shù)circonv怎

23、樣實現(xiàn)圓周卷積運(yùn)算。答:函數(shù)circonv操作如下：輸入的是兩個相等長度為L的兩個向量x1和x2.，為了理解circonv是如何工作的，從x2的周期延拓角度來考慮很有用。讓 x2p作為x2的無限長的周期延拓。從概念上講,常規(guī)時間反轉(zhuǎn)x2p 并且讓 x2tr 通過 x2p 的時間反轉(zhuǎn)等于元素1 。輸出向量y 元素 1 到 L 是通過 x1 和一個長度 L 的通過循環(huán)右移一個時間反轉(zhuǎn)序列 x2tr 得到的序列 sh 之 間的內(nèi)積來獲得的。對于輸出樣例 yn,1 wnWL、正確的循環(huán)移位是n - 1點。Q3.30程序：clf;M = 6;a = 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9;b = cir

24、cshift(a,M);L = length(a)-1;n = 0:L;subplot(2,1,1);stem(n,a);axis(0,L,min(a),max(a);title( 原始序列 );xlabel( 時間序號 n);ylabel(an);subplot(2,1,2);stem(n,b);axis(0,L,min(a),max(a);title( 通過循環(huán)位移得到的序列 ,num2str(M), 樣本 );xlabel( 時間序號 n);ylabel(bn);決定時移的數(shù)量的部分是M如果時移的數(shù)量大于序列長度，實際實現(xiàn)的循環(huán)時移是rem(M,length(a) 點左移，相當(dāng)于循環(huán)移動

25、的 M 點 (不止一次),也相當(dāng)于通過M 點周期延拓的左移。Q3.31上題程序結(jié)果圖：12點的循環(huán)左移（不止一次，作為一個12點周期延拓。序列的長度是10,并且M = 12。這可能被解釋為一個2點循環(huán)左移，或者作為一個2的線性左移，或者序列的Q3.32程序：clf；x = 0 2 4 6 8 10 12 14 16;N = length(x)-1; n = 0:N;y = circshift(x,5);XF = fft(x);YF = fft(y);subplot(2,2,1);stem(n,abs(XF);grid;title( 原序列的DFT的幅度);xlabel( 頻率序號k);ylab

26、el(|Xk|);subplot(2,2,2);stem(n,abs(YF);grid;title(圓周位移后序列的DFT幅度);xlabel( 頻率序號k);ylabel(|Yk|);subplot(2,2,3);stem(n,angle(XF);grid;title( 原序列的DFT的幅度);xlabel( 頻率序號k);ylabel(arg(Xk);subplot(2,2,4);2014-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告 #2014-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告 stem(n,angle(YF);grid;title(圓周位移后序列的DFT相位);xlabel(頻率序號k);yl

27、abel(arg(Yk);Q3.33上題程序運(yùn)行結(jié)果圖:序列的長度N = 8并且時移是五個樣品提前轉(zhuǎn)移到左邊。相位是knk5 jk10 /8 jk5 /4WnWn ee 。這是一個重大轉(zhuǎn)變，大大增加了相位譜的斜率。而最初的相位函數(shù)只有一個分支切割，在時移信號的相位譜有五個分支切割。2014-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告22014-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告2Q3.34上述程序修改M=2圖像圖如下:上述程序修改M=-2結(jié)果圖如下:2014-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告2014-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告X 40原序列的DFT的幅度2468頻率序號k原序列的DFT的幅度

28、f2468頻率序號k頻率序號k圓周位移后序列的DFT相位420-2-402468頻率序號kQ3.35序列為長度14,上述程序結(jié)果圖如下:2014-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告 2014-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告 #頻率序號k頻率序號k頻率序號k序列長度為16,上述程序結(jié)果圖如下:2014-2015 第二學(xué)期 DSP 上機(jī)實驗報告 2014-2015 第二學(xué)期 DSP 上機(jī)實驗報告 2014-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告Q3.3825原序列的DFT的幅度300圓周位移后序列的DFT幅度1,Ill.11111200kX100kY0510153001 IlliLT*200100

29、0 051015頻率序號k20-2-4 051015頻率序號k圓周位移后序列的DFT相位4頻率序號k頻率序號kQ3.36程序：g1 = 1 2 3 4 5 6; g2 = 1 -2 3 3 -2 1;ycir = cconv(g1,g2);disp(循環(huán)卷積圖像=);disp(ycir)G1 = fft(g1); G2 = fft(g2);yc = real(ifft(G1.*G2);disp(DFT變換乘積的IDFT變換的圖像=);disp(yc)結(jié)果：循環(huán)卷積圖像 =Columns 1 through 101.000002.00007.000010.000014.000011.000028

30、.000012.0000-7.0000Column 116.0000DFT變換乘積的IDFT變換的結(jié)果=12281401614程序：g1 = 1 2 3 4 5;g2 = 2 2 0 1 1;g1e = g1 zeros(1,length(g2)-1);g2e = g2 zeros(1,length(g1)-1);ylin = cconv(g1e,g2e);disp( 通過圓周卷積的線性卷積= );disp(ylin);y = conv(g1, g2);disp( 直接線性卷積= );disp(y)結(jié)果：通過圓周卷積的線性卷積=Columns 1 through 102.00006.00001

31、0.000015.000021.000015.00007.00009.00005.00000.0000Columns 11 through 17直接線性卷積0.00000.00000.00000.0000-0.000010152115觀察可得 : 零填充適當(dāng)?shù)拈L度確實可以實現(xiàn)用循環(huán)卷積實現(xiàn)線性卷積。Q3.40程序g1 = 1 2 3 4 5;g2 = 2 2 0 1 1;g1e = g1 zeros(1,length(g2)-1);g2e = g2 zeros(1,length(g1)-1);G1EF = fft(g1e);G2EF = fft(g2e);ylin = real(ifft(G1

32、EF.*G2EF);disp( 通過 DFT 的線性卷積= );disp(ylin);結(jié)果：通過 DFT 的線性卷積=9.00002.00006.000010.000015.000021.000015.00007.00005.0000Q3.46程序：clf;w = 0:pi/51:pi; num = 2 5 9 5 3;den = 5 45 2 1 1; h = freqz(num, den,w);subplot(2,1,1) plot(w/pi,real(h);grid title(H(eA仆omega)的實部)xlabel(omega /pi); ylabel( 振幅 ); subplot

33、(2,1,2) plot(w/pi,imag(h);grid title( H(eAjomega)的虛部)xlabel(omega /pi); ylabel( 振幅 ); pause subplot(2,1,1) plot(w/pi,abs(h);gridtitle( |H(eAjomega)| 的幅度譜 ) xlabel(omega /pi); ylabel( 振幅 ); subplot(2,1,2) plot(w/pi,angle(h);gridtitle( argH(eAjomega) 的相位譜 ) xlabel(omega /pi); ylabel( 以弧度為單位的相位);圖像:201

34、4-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告Q3.47 #2014-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告Q3.47 0.6H(ej )的實部0.40.2000.10.20.30.40.50.60.70.80.91/-0.2H(ej )的虛部-0.1-0.2-0.3-0.4 00.10.20.30.40.50.60.70.80.910.80.60.40.2|H(ej )|的幅度譜位相的位單為度弧以-1-2-3-4 , 00.10.20.30.40.50.60.70.80.91/000.10.20.30.40.50.60.70.80.91/argH(e j )的相 位譜/2014-2015第二學(xué)期DSP上

35、機(jī)實驗報告32014-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告32014-2015 第二學(xué)期 DSP 上機(jī)實驗報告 程序：clf;num = 2 5 9 5 3;den = 5 45 2 1 1;z p k = tf2zpk(num,den);disp(零點 :);disp(z);disp(極點 :);disp(p);input(按 以繼續(xù).);sos k = zp2sos(z,p,k)input(按 以繼續(xù).);zplane(z,p);結(jié)果 ：零點 :-1.0000 + 1.4142i-1.0000 - 1.4142i-0.2500 + 0.6614i-0.2500 - 0.6614i極點 :-8

36、.9576-0.27180.1147 + 0.2627i0.1147 - 0.2627i按 以繼續(xù) .sos =1.00002.00003.00001.00009.22932.43441.00000.50000.50001.0000-0.22930.0822k =0.4000按 以繼續(xù) .43210-1-2-3-4-9-8-7-6-5-4-3-2-101Real PartQ3.48收斂域數(shù)目：R1： | z | 0,2718 （左邊，不穩(wěn)定）R 2： 0,2718 | z | 0,2866 （雙邊，不不急定）R3： 0,2866 | z | 8,9576 （右邊，不穩(wěn)定）從零極點圖可以看出DT

37、FT 僅僅從零極點不能得知DTFT是否存在。為了知道，必須指定收斂域。使用上述R3收斂域的序列的 DTFT存在。這將是一個穩(wěn)定的系統(tǒng)且?guī)в幸粋€雙邊脈沖響應(yīng)。Q3,50程序：clf；num = 2 5 9 5 3;den = 5 45 2 1 1;L = input（敲入序列長度 L:）;g t = impz（num,den,L）;stem（t,g）;title（前,num2str（L）,沖激響應(yīng)序列）;xlabel（時間序號n）;2014-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告 2014-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告 #ylabel(hn);圖像:20-2-4-6-8-10-12-14-16

38、前50沖激響應(yīng)序列45x 1005101520253035404550時間序號n實驗參考書：S.K.Mitra （著），孫洪（譯）.數(shù)字信號處理實驗指導(dǎo)書（ MATLAB版）.北京：電子工 業(yè)出版社，20052014-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告432014-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告432014-2015 第二學(xué)期 DSP 上機(jī)實驗報告 實驗三實驗名稱 ：數(shù)字濾波器的頻域分析和實現(xiàn)實驗?zāi)康模赫莆諡V波器的傳輸函數(shù)和頻率響應(yīng)的關(guān)系， 能夠從頻率響應(yīng)和零極點模式分析濾波器特性。掌握濾波器的常用結(jié)構(gòu)。實驗任務(wù) ：求濾波器的幅度響應(yīng)和相位響應(yīng)， 觀察對稱性， 判斷濾波器類型，判斷穩(wěn)定性。

39、 驗證 FIR 線性相位濾波器的特點。 實現(xiàn)數(shù)字濾波器的直接型、級聯(lián)型和并聯(lián)型結(jié)構(gòu)。實驗內(nèi)容 ：傳輸函數(shù)和頻率響應(yīng)、濾波器穩(wěn)定性：Q4.14.3, Q4.5, Q4.6,Q4.19線性相位濾波器：Q4.19 (若群延遲概念沒講，可不求群延遲)數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)： Q6.1， Q6.3， Q6.5實驗過程描述：Q4.1程序：clear;M = input( 鍵入長度M: );w = 0:2*pi/1023:2*pi;num = (1/M)*ones(1,M);den = 1;h = freqz(num, den, w);subplot(2,1,1)plot(w/pi,abs(h);gridtitle

40、( 幅度譜 |H(eVomega)|) xlabel(omega 八pi);ylabel( 振幅)；subplot(2,1,2)plot(w/pi,angle(h);gridtitle( 相位譜 argH(eAjomega) xlabel(omega 八pi);ylabel(以弧度為單位的相位);結(jié)果:M=3幅度譜|H(ej )|0.5000.20.40.60.811.21.41.61.82/20-2-4 00.20.40.60.8位相的位單為度弧以相位譜 argH(ej )11.21.41.61.82/M=7 :2014-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告 #2014-2015第二學(xué)期DSP

41、上機(jī)實驗報告 0.5幅度譜|H(ej )|000.20.40.60.811.21.41.61.82/相位譜 argH(e j )位相的位單為度弧以20-2-4 00.20.40.60.811.21.41.61.82/M=10:幅振0.5幅度譜|H(ej )|0 00.20.40.60.811.21.41.61.8/相位譜 argH(e j ) 420-2-4 00.20.40.60.811.21.41.61.82位相的位單為度弧以是低通濾波器2014-2015 第二學(xué)期 DSP 上機(jī)實驗報告 2014-2015 第二學(xué)期 DSP 上機(jī)實驗報告 #Q4.2 程序： clf; w = 0:pi/5

42、1:pi; num = 0.15 0 -0.15;den = 1 -0.5 0.7; h = freqz(num, den,w); subplot(2,1,1) plot(w/pi,real(h);grid title(H(eA仆omega)的實部)xlabel(omega /pi); ylabel( 振幅 ); subplot(2,1,2) plot(w/pi,imag(h);grid title( H(eAjomega)的虛部)xlabel(omega /pi); ylabel( 振幅 ); pause subplot(2,1,1) plot(w/pi,abs(h);grid title(

43、 |H(eAjomega)| 的幅度譜 ) xlabel(omega /pi); ylabel( 振幅 ); subplot(2,1,2) plot(w/pi,angle(h);grid title( argH(eAjomega) 的相位譜 ) xlabel(omega /pi); ylabel( 以弧度為單位的相位);2014-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告 2014-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告 2014-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告圖像:H(ej )的實部0.50 TOC o 1-5 h z 00.10.20.30.40.50.60.70.80.9/H(ej )的虛部 0

44、.50-0.500.10.20.30.40.50.60.70.80.9|H(ej )|的幅度譜0.5000.10.20.30.40.50.60.70.80.9argH(ej )的相位譜 210-1位相的位單為度弧以/-200.10.20.30.40.50.60.70.80.9帶通型濾波器Q4.3程序：clf；w = 0:pi/51:pi;num = 0.15 0 -0.15;den = 0.7 -0.5 1; h = freqz(num, den,w);subplot(2,1,1)plot(w/pi,real(h);gridtitle(H(eA仆omega)的實部)xlabel(omega 八

45、pi); ylabel( 振幅)； subplot(2,1,2) plot(w/pi,imag(h);grid title( H(eAjomega)的虛部)xlabel(omega 八pi); ylabel( 振幅)； pause subplot(2,1,1) plot(w/pi,abs(h);grid title( |H(eAjomega)|的幅度譜)xlabel(omega 八pi); ylabel( 振幅)； subplot(2,1,2) plot(w/pi,angle(h);grid title( argH(eAjomega)的相位譜)xlabel(omega 八pi);ylabel(

46、以弧度為單位的相位);圖像：幅0.5 振0|H(ej )|的幅度譜 100.10.20.30.40.50.60.70.80.91/argH(ej )的相位譜 4 2 0 -2 -4位相的位單為度弧以00.10.20.30.40.50.60.70.80.91/帶通型濾波器與上題相比，本題的濾波器更好Q4.5程序(1):clf；num = 0.15 0 0.15;den = 1 -0.5 0.7;L = input( 敲入序列長度 L:);g t = impz(num,den,L);stem(t,g);title(前,num2str(L),沖激響應(yīng)序列);xlabel(時間序號n);ylabel(

47、hn);2014-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告4)2014-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告4)圖像（1）時間序號n程序(2):clf；num = 0.15 0 0.15;den = 0.7 -0.5 1;L = input(敲入序列長度L:);g t = impz(num,den,L);stem(t,g);title(前,num2str(L),沖激響應(yīng)序列);xlabel(時間序號n);ylabel(hn);2014-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告4?2014-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告4?2014-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告 圖像(2)時間序號nQ4.6程序(1

48、):clf；num = 0.15 0 0.15;den = 1 -0.5 0.7;g t = impz(num,den,100); zplane(z,p);圖像（1）1 0.8 0.6 0.4 0.20 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8-1-1-0.500.51Real Part程序(2):clf；num = 0.15 0 0.15;den = 0.7 -0.5 1;g t = impz(num,den,100);zplane(z,p);2014-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告 2014-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告 #2014-2015第二學(xué)期DSP上機(jī)實驗報告45圖像(2)

49、10.80.60.40.20-0.2-0.4-0.6-0.8-11-1-0.500.5Real PartQ4.19程序：clf；b = 1 -8.5 30.5 -63;num1 = b 81 fliplr(b);num2 = b 81 81 fliplr(b);num3 = b 0 -fliplr(b);num4 = b 81 -81 -fliplr(b);n1 = 0:length(num1)-1;n2 = 0:length(num2)-1;subplot(2,2,1); stem(n1,num1);xlabel(時間序號 n);ylabel(振幅);grid;title(1型有限沖激響應(yīng)濾

50、波器)；subplot(2,2,2); stem(n2,num2);xlabel(時間序號 n);ylabel(振幅);grid;title(2型有限沖激響應(yīng)濾波器);subplot(2,2,3); stem(n1,num3);xlabel(時間序號 n);ylabel(振幅);grid;title(3型有限沖激響應(yīng)濾波器);subplot(2,2,4); stem(n2,num4);xlabel(時間序號 n);ylabel(振幅);grid;title(4型有限沖激響應(yīng)濾波器)；pausesubplot(2,2,1); zplane(num1,1);title(1型有限沖激響應(yīng)濾波器);s

51、ubplot(2,2,2); zplane(num2,1);title(2型有限沖激響應(yīng)濾波器);subplot(2,2,3); zplane(num3,1);title(3型有限沖激響應(yīng)濾波器);subplot(2,2,4); zplane(num4,1);title(4型有限沖激響應(yīng)濾波器); TOC o 1-5 h z disp(1型有限沖激響應(yīng)濾波器的零點是);disp(roots(num1);disp(2型有限沖激響應(yīng)濾波器的零點是);disp(roots(num2);disp(3型有限沖激響應(yīng)濾波器的零點是);disp(roots(num3);disp(4型有限沖激響應(yīng)濾波器的零點

52、是);disp(roots(num4);結(jié)果:時間序號n時間序號n2014-2015 第二學(xué)期 DSP 上機(jī)實驗報告 #2014-2015 第二學(xué)期 DSP 上機(jī)實驗報告 型有限沖激響應(yīng)濾波器的零點是2.97442.08880.9790 + 1.4110i0.9790 - 1.4110i0.3319 + 0.4784i0.3319 - 0.4784i0.47870.3362型有限沖激響應(yīng)濾波器的零點是3.7585 + 1.5147i3.7585 - 1.5147i0.6733 + 2.6623i0.6733 - 2.6623i-1.00000.0893 + 0.3530i0.0893 - 0.3530i0.2289 + 0.0922i0.2