数字信号处理实验报告.doc

数字信号处理实验南京信息工程大学数字信号处理实验报告学院：电子与信息工程学院班级：11通信1班学号：20111334020姓名：杨丹指导教师：乔杰2013/12/6目录实验一 Matlab基本知识和信号处理工具箱3实验二 离散信号的产生及分析5实验三 离散傅立叶变换及分析8实验四 IIR数字滤波器的分析与设计12实验五 FIR数字滤波器的分析与设计14实验一 Matlab基本知识和信号处理工具箱一、实验目的1、 了解Matlab的基本操作2、 了解Matlab工具箱的函数3、 正确使用Matlab进行试验仿真二、实验内容（一）画出振荡曲线 和它的包络 程序如下：t=0:pi/20:4*pi;yy=exp(-t/3);y=exp(-t/3).*sin(3*t);plot(t,y,-r);hold onplot(t,yy,:b,t,-yy,:b);grid onshg实验结果：（二）sawtooth产生锯齿波或三角波在Matlab命令窗口中输入以下命令，也可以用脚本文件来实现。程序如下：t=-10:0.1:10;x=sawtooth(t);plot(t,x)grid onShg实验结果：三、实验小结在本次实验中，了解了Matlab的基本操作，基本了解了信号处理工具箱的使用方法，能够进行简单的波形绘制。对波形代码参量有了基本的识别能力。实验二 离散信号的产生及分析一、实验目的利用函数、脚本文件或在主命令窗口中编写离散信号命令二、实验内容（一）生成离散信号 并画出复序列x(n)的实部，虚部，幅值和相位图。程序如下：figure(1);clfn=-15:24;alpha=-0.3+j*0.5;x=exp(alpha.*n);subplot(221);stem(n,real(x);title(real part);xlabel(n);subplot(222);stem(n,imag(x);title(imaginary part);xlabel(n);subplot(223);stem(n,abs(x);title(magnitude part);xlabel(n);subplot(224);stem(n,angle(x)*180/pi);title(phase part);xlabel(n);实验结果：（二）请给出离散系统 的单位抽样响应和单位阶跃响应程序如下：a=1,-0.3,0.7;b=1,0,2;x=impseq(0,-20,120);n=-20:120;h=filter(b,a,x);subplot(211);stem(n,h);subplot(212);axis(-20,120,-1.1,1.1);title(冲激响应);xlabel(n);ylabel(h(n);x=stepseq(0,-20,120);s=filter(b,a,x);subplot(212);stem(n,s)axis(-20,120,-0.5,3);title(阶跃响应);xlabel(n);ylabel(s(n);其中，impseq为单位冲激序列的生成函数，程序如下：function x,n=impseq(n0,n1,n2)n=n1:n2;x=(n-n0)=0;stepseq为单位阶跃序列的生成函数，程序如下：function x,n=stepseq(n0,n1,n2)n=n1:n2;x=(n-n0)=0;实验结果：（三）请给出序列 的频谱 要求数字频率范围为 程序如下：n=-5:14;x=(-0.5).n;k=-300:300;w=(pi/100)*k;Xw=x*exp(-j*pi/100*n*k);magXw=abs(Xw);angXw=angle(Xw);subplot(211)plot(w,magXw);gridxlabel(frequency in units of pi);ylabel(|X|);subplot(212)plot(w,angXw);gridxlabel(frequency in units of pi);ylabel(angle/pi)实验结果：三、实验小结学习了离散信号的产生与分析，包括对其相位谱幅度谱的理解与分析。对Matlab的编程有了一定的了解。能够进行简单的编程。实验三 离散傅立叶变换及分析一、实验目的1、 正确使用Matlab进行仿真实验2、 能够正确理解与分析序列的离散傅里叶变换二、实验内容 （一）程序如下：n=0:1:99;x=cos(0.23*pi*n)+cos(0.34*pi*n);figure(1);n1=0:1:19;y1=x(1:20);subplot(211);stem(n1,y1);title(长度为20的信号);xlabel(n);axis(0,10,-2.5,2.5);Y1=fft(y1); magY1=abs(Y1(1:6);k1=0:1:5;w1=2*pi/10*k1;subplot(212);stem(w1,magY1);title(samples of DTFT magnitude);xlabel(freuency in pi);axis(0,pi,0,15);figure(2)n3=0:1:99;y3=x(1:10),zeros(1,90);subplot(211);stem(n3,y3);title(补零后的信号);xlabel(n);axis(0,100,-2.5,2.5);Y3=fft(y3); magY3=abs(Y3(1:51);k3=0:50;w3=2*pi/100*k3;subplot(212);plot(w3,magY3);title(DTDT Magnitude);xlabel(frequency in pi);axis(0,pi,0,10);figure(3)subplot(211);stem(n,x);title(长度为100的信号x(n);xlabel(n);axis(0,99,-2.5,2.5);X=fft(x);magX=abs(X(1:51);k=0:50;w=2*pi/100*k;subplot(212);plot(w,magX);title(幅频响应);xlabel(frequency in pi);axis(0,pi,0,60);实验结果：（二） 请利用DFT函数实现 并与直接线性卷积的结果比较，看是否一致。 程序如下：n_x=0:6;xn=exp(-2*n_x);hn=-1,2,1,3;n_h=0:3;xn_z=xn,zeros(1,5);hn_z=hn,zeros(1,8);Xk=fft(xn_z);Hk=fft(hn_z);Yk=Xk.*Hk;yn=ifft(Yk);n_y=0:11;yn_c=conv(xn,hn);figure(1);subplot(3,2,1)stem(n_x,xn);grid on;title(x(n);xlabel(n);subplot(3,2,2)stem(n_h,hn);grid on;title(h(n);xlabel(n);subplot(3,1,2);stem(n_y,yn);grid on;title(利用DFT计算得到的y(n);xlabel(n);subplot(313)n_y=0:9;stem(n_y,yn_c);grid on;title(直接作线性卷积得到的y(n);xlabel(n);实验结果：三、实验小结学习了离散傅里叶变换的程序编写，了解了怎样求频率响应，掌握了计算物理分辨率和计算分辨率的方法，学会了用DFT方式进行卷积与直接线性卷积的的方法。实验四 IIR数字滤波器的分析与设计一、实验目的正确使用Matlab进行IIR数字滤波器的仿真、分析与设计二、实验内容（一）设数据采样率为900Hz，现在要设计一9阶的高通Butterworth型数字滤波器，截止频率为300Hz。程序如下：b,a=butter(9,300/450,high);freqz(b,a,128,900)实验结果： （二）设计5阶的带阻切比雪夫II型数字滤波器，阻带为100Hzw200Hz，阻带比通带低20dB，系统采样频率为1000Hz。程序如下：Wn=100 200/500;b,a=cheby2(5,20,Wn,stop);freqz(b,a,512,1000);实验结果：（三）设计一低通切比雪夫I型数字滤波器，通带范围0-100Hz，通带波纹3dB，阻带衰减-30dB，系统采样率为1000Hz。程序如下：Wp=100/500;Ws=200/500;n,Wn=cheb1ord(Wp,Ws,3,30);b,a=cheby1(n,3,Wn);freqz(b,a,512,1000);实验结果：实验五 FIR数字滤波器的分析与设计一、实验目的1、了解FTR数字滤波器的分析与设计2、正确使用Matlab进行仿真二、实验内容（一）设计一低通切比雪夫I型数字滤波器，通带范围0-100Hz，通带波纹3dB，阻带衰减 -30dB，系统采样率为1000Hz程序如下：taper=chebwin(35,30);b=fir1(34,0.1,taper);freqz(b,1,512);实验结果：（二）两个频率为0.2pi和0.4pi的正弦信