数字信号处理报告三份

1、8.1 实验一 信号的表示8.1.1实验目的（1） 了解MATLAB程序设计语言的基本特点，熟悉MATLAB软件运行环境。（2） 掌握各种信号的建模方式。（3） 掌握各种信号的图形表示方法。（4） 掌握变量等有关概念，具备初步的将一般数学模型转化为对应的计算机模型进行处理的能力。8.1.2实验设备 PC MATLAB7.0软件8.1.3实验内容 学习使用MATLAB7.0软件：学习信号的图形表示方法，掌握各种信号的建模方式；实现单位采样序列（n）、单位阶跃序列u(n)、矩形序列、三角波、方波、锯齿波、Sinc函数。源程序：subplot(2,4,1);x = -10:10;y = zeros(

2、21);y(11) = 1;stem(x, y, 'k');axis(-10,10,0,1);title('单位采样序列');subplot(2,4,2);x = -10:10;y = zeros(21);for i = 11:21 y(i) = 1;endstem(x, y, 'k');axis(-10,10,0,1);title('单位阶跃序列');subplot(2,4,3);x = -10:10;y = zeros(21);for i = 7:15 y(i) = 1;endstem(x, y, 'k');a

3、xis(-10,10,0,1);title('矩形序列');subplot(2,4,5);x = -10:0.1:10;y = sawtooth(x, 0.5);plot(x,y);axis(-10,10,-2,2);title('三角波');subplot(2,4,6);x = -10:0.1:10;y = square(x);plot(x,y);axis(-10,10,-2,2);title('方波');subplot(2,4,7);x = -10:0.1:10;y = sawtooth(x);plot(x,y);axis(-10,10,-2

4、,2);title('锯齿波');subplot(2,4,8);x = -10:0.1:10;y = sinc(x);plot(x,y);axis(-10,10,-1,1);title('sinc函数');截图：8.1.4 实验心得通过这次实验。掌握了Matlab的一些基本语法。和一些基本函数。并使用函数构造各种波形图。8.2 实验二 频谱分析及应用8.2.1实验目的（1）通过实验加深探讨对FFT的理解。（2）熟悉应用FFT对典型信号进行频谱分析的方法。8.2.2实验设备 PC MATLAB7.0软件8.2.3 实验内容 使用MATLAB程序实现信号频域特性的分

5、析。涉及离散傅里叶变换（DFT）、快速傅里叶变换（FFT）及信号频率分辨率等知识点。被噪声污染的信号，比较难看出包含的频率分量，如一个由50Hz和120Hz正弦信号构成的信号，受零均值随机噪声的干扰，数据采样率为1000Hz，试用FFT函数来分析其信号频率成分，要求：（1）画出时域波形；（2）分析信号功率谱密度。注：在MATLAB中，可用函数rand(1，N)产生均值为0，方差为1，长度为N的高斯随机序列。源程序：t=0:0.001:0.8;x=sin(2*pi*50*t)+cos(2*pi*120*t);y=x+1.5*randn(1,length(t);subplot(3,1,1);plo

6、t(t,x);title('原始时域波形')subplot(3,1,2);plot(t,y);title('加噪原始时域波形')Y=fft(y,512);p=Y.*conj(Y)/512;f=1000*(0:255)/512;subplot(3,1,3);plot(f,p(1:256);title('FFT频域波形')截图：.8.2.4 实验心得本次实验是用FFT函数分析某信号的频率成分，主要困难是对于FFT函数概念及其应用方法掌握不够细致，花费了好长时间重新复习了一下关于FFT变换有关知识。这次实验让我学到了温故而知新非常重要，这样可以帮助我们

7、复习以前学过的知识，还可以不断加深我们对已学过知识的认识，对以前存在的疑惑加以解决。本次实验更加证明了团结协作的重要性。在以后的实验中我们要发扬这种精神，不断培养自己独立思考的能力，让自己在学会知识的过程中，一样提高自己待人处事的能力。8.3 实验三 IIR数字滤波器的设计8.3.1实验目的（1）掌握脉冲响应不变法和双线性变换法设计IIR数字滤波器的原理和方法；（2）观察双线性变换法和脉冲响应不变法设计的滤波器的频域特性，了解双线性变换法和脉冲相应不变法的特点和区别。8.3.2实验设备 PC MATLAB7.0软件8.3.3实验内容 使用MATLAB编写程序，实现IIR数字滤波器的设计；设计脉

8、冲响应不变法和双线性变换法设计IIR数字滤波器的方法，不同设计方法得到的IIR滤波器频域特性异同等知识点。源程序：程序代码：脉冲响应不变方法lfp =100;lfs =300; ws=2*pi*lfs;wp=2*pi*lfp; Rp=1;Rs=25;fs=1000;n,Wn = buttord(wp,ws,Rp,Rs,'s');z,p,k = buttap(n);b,a = zp2tf(z,p,k);bt,at=lp2lp(b,a,Wn);bbs,abs=bilinear(bt,at,fs);dB,mag,pha,grd,w=freqz_m(bbs,abs);Ripple=10

9、(-Rp/20);Attn=10(-Rs/20);subplot(2,2,1);plot(w/pi,mag);title('幅频响应');xlabel('归一化频率');axis(0,1,0,1.1);set(gca,'XTickMode','manual','XTick',0,2*lfp/fs,2*lfs/fs,1);set(gca,'YTickMode','manual','YTick',Attn,Ripple,1);grid;subplot(2,2,2);plo

10、t(w/pi,pha/pi);title('相频响应');xlabel('归一化频率');ylabel('单位：pi');axis(0,1,-1.1,1.1);set(gca,'XTickMode','manual','XTick',0,2*lfp/fs,2*lfs/fs,1);set(gca,'YTickMode','manual','YTick',-1,-0.5,0,0.5,1);grid;subplot(2,2,3);plot(w/pi,dB,&

11、#39;red');title('幅频响应:dB');xlabel('归一化频率');axis(0,1,-60,5);set(gca,'XTickMode','manual','XTick',0,2*lfp/fs,2*lfs/fs,1);set(gca,'YTickMode','manual','YTick',-60,-40,-20,5);grid;subplot(2,2,4);plot(w/pi,grd,'red');title('群

12、时延');xlabel('归一化频率');axis(0,1,0,6);set(gca,'XTickMode','manual','XTick',0,2*lfp/fs,2*lfs/fs,1);set(gca,'YTickMode','manual','YTick',0,1,2,4,6);grid;x=-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,.

13、-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;Y=filter(b,a,x);N=56;n=0:N-1;figure(2)subplot(2,1,1);plot(n,x);grid on;subplot(2,1,2);plot(n,Y);grid on;函数freqz_mfunction dB,mag,pha,grd,w = freqz_m(b,a)H,w = freqz(b,a,1000,'whole');H = (H(1:501)'w = (w(1:501)'mag

14、 = abs(H);dB = 20*log10(mag+eps)/max(mag);pha = angle(H);grd = grpdelay(b,a,w);截图：8.3.4实验心得本次实验代码编写较困难，主要是对于脉冲响应不变法掌握不够透彻。脉冲响应不变法是从滤波器的脉冲响应出发，刚开始编写代码后，怎样运行都没有图像，后经查改发现是参数传递发生错误。尤其是在传参数时，一定要注意上下参数传递必须保持一致，特别注意不能使传递的参数和接收的参数不是同一个值。这次实验是我们明白了在编写代码时一定要注意上下代码的联系，不能仅限于当前代码编写。还要保持细心、认真地学习态度，这样才能让自己在今后的学习中不

15、断进步，不断提高自己能力。8.4 试验四 FIR数字滤波器的设计8.4.1实验目的（1）掌握用窗函数法和频率采样法设计FIR数字滤波器的原理和方法。（2）熟悉线性相位FIR滤波器的幅频特性和相频特性。（3）了解不同窗函数对滤波器性能的影响。8.4.2实验设备PC MATLAB7.0软件8.4.3实验内容使用MATLAB编写程序，实现FIR数字滤波器的设计；涉及窗函数法和频率采样法设计FIR数字滤波器的方法、线性相位FIR数字滤波器的幅频特性和相频特性的特点、窗函数选择及其对滤波器性能的影响等知识点。源程序：用窗函数法设计一线性相位FIR 低通滤波器，设计指标为Wp=0.3，Ws=0.5，Rp=

16、0.25dB，Rs=50dB。wp=0.3*pi;ws=0.5*pi;tr_width=ws-wp;N=ceil(6.6*pi/tr_width)+1;n=0:1:N-1;wc=(ws+wp)/2;hd=ideal_lp(wc,N);w_ham=(hamming(N)'h=hd.*w_ham;dB,mag,pha,grd,w=freqz_m(h,1);delta_w=2*pi/1000;Rp=-(min(dB(1:1:wp/delta_w+1);As=-round(max(dB(ws/delta_w+1:1:501);subplot(2,2,1);stem(n,hd)title(

17、9;理想脉冲响应 ');axis(0,N-1,-0.09,0.5);xlabel('n');set(gca,'YTickMode','manual','YTick',0,0.1,0.2,0.3);subplot(2,2,2);stem(n,w_ham);title('Hamming窗');axis(0,N-1,0,1.1);xlabel('n');subplot(2,2,3);stem(n,h);title('实际脉冲响应');axis(0,N-1,-0.09,0.5);xlabel('n');set(gca,'YTickMode','manual','YTick',0,0.1,0.2,0.3);subplot(2,2,4);plot(w/pi,dB);title('幅频响应：dB');grid;axis(0,1,-100,0);xlabel('pi');ylabel(&#