实验报告一实验报告要求语音信号实验数字信号处理DTFT.doc

实验一 数字信号处理综合实验一、实验目的目的：综合运用数字信号处理的理论知识进行信号的采样，重构，频谱分析和滤波器的设计，通过理论推导得出相应结论，再利用Matlab作为编程工具进行计算机实现，从而加深对所学知识的理解，建立概念。二、基本要求1掌握数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法；2学会MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序设计方法；3掌握用MATLAB设计简单实验验证采样定理的方法；4掌握在Windows环境下语音信号采集的方法；5学会用MATLAB对信号进行频谱分析；6掌握MATLAB设计FIR和IIR数字滤波器的方法；三、实验内容（1） Matlab产生离散信号的方法，作图的方法，以及基本运算操作（2） 对连续正弦信号以不同的采样频率作采样（3） 对采样前后信号进行傅立叶变换，并画频谱图（4） 分析采样前后频谱的有变化，验证采样定理。掌握画频谱图的方法，深刻理解采样频率，信号频率，采样点数，频率分辨率等概念四、主要实验仪器及材料微型计算机、Matlab。五、实验步骤1设计一简单正弦信号，通过改变采样率观察采样前后的信号变化。程序：clear;close all;f=10;t=0:0.01:9/f;x1=sin(2*pi*10*t+0.3);fs=40;t1=0:1/fs:9/f;x2=sin(2*pi*10*t1+0.3);subplot(3,1,1);plot(t,x1);title(原始信号);subplot(3,1,2);plot(t,x1);hold on;stem(t1,x2,g);title(采样过程);subplot(3,1,3);plot(t1,x2);title(采样后信号);X1=fft(x1);X2=fft(x2);subplot(211);plot(t,abs(X1);title(原始信号频谱);subplot(212);plot(t1,abs(X2);title(采样后信号频谱);波形：采样率为10Hz时：采样率为40Hz时：采样率为80Hz时：采样率为200Hz时：当采样率大于原始信号频率的两倍时，采样前后信号频率基本不发生变化，信号不失真采样率越大，接近原始信号。频谱也会改变。2设计数字滤波器和画出频率响应带阻滤波器性能指标，fp1=4800 Hz，fp2=5200 Hz，fc1=4600 Hz，fc2=5400 Hz，Rs=30dB，Rp=1dB。（fp1 fp2：阻带截至频率；fc1 fc2：通带截至频率）clear;close all;fs=22050;ws=4800 5200*2/fs;wp=4600 5400*2/fs; %通带和阻带边界频率Rp=1;Rs=30;Nn=128; %通带波纹和阻带衰减以及绘制频率特性的数据点数NN,Wn=ellipord(wp,ws,Rp,Rs); %求取数字滤波器的最小阶数和归一化截至频率b,a=ellip(NN,Rp,Rs,Wn,stop); %设计滤波器freqz(b,a,512,fs); title(椭圆带阻滤波器);%椭圆带阻滤波器%双线性变换法设计的椭圆低通滤波器：clear;close all;fp=4500;fc=6500;Rs=100;Rp=10;fs=22050;wc=2*fc/fs;wp=2*fp/fs;n,wn=ellipord(wp,wc,Rp,Rs);b,a=ellip(n,Rp,Rs,wn);freqz(b,a,512,fs)若设计FIR滤波器，要阻止5000Hz的高频信号通过，即设计如下滤波器特性，% 最优化设计法 设计带阻滤波器clear;close all;fs=22050;n=100; %滤波器阶数f= 0 4600*2/fs 4800*2/fs 5400*2/fs 5600*2/fs 1 ; %频率向量 a= 1 1 0 0 1 1 ; %振幅向量b=firls(n,f,a); %采用 firls 设计滤波器h,w1=freqz(b); %计算其频率响应plot(w1/pi,abs(h); %绘制滤波器的幅频响应title(最优化法设计的带阻滤波器);3用滤波器对信号进行滤波clear;close all;fs=22050;n=100; %滤波器阶数f= 0 4600*2/fs 4800*2/fs 5400*2/fs 5600*2/fs 1 ; %频率向量 a= 1 1 0 0 1 1 ; %振幅向量b=firls(n,f,a); %采用 firls 设计滤波器h,w1=freqz(b); %计算其频率响应plot(w1/pi,abs(h); %绘制滤波器的幅频响应title(最优化法设计的带阻滤波器);xx=filter(b,a,y); %对信号y滤波XX=fftshift(fft(xx); %求经过滤波后信号的傅立叶变换 图2-12 对带噪声信号滤