数字信号处理实验报告

1、精选文档数字信号处理试验报告13050Z011305024237数字信号处理试验报告试验一 采样定理（2学时）内容：给定信号为，其中为学号，（1）确定信号的过采样和欠采样频率（2）在上述采样频率的条件下，观看、分析、记录频谱，说明产生上述现象的缘由。基本要求：验证采样定理，观看过采样和欠采样后信号的频谱变化。a=37; %1305024237fs=10000; %抽样频率 t=0:1/fs:0.05;x1=exp(-a*t).*cos(100*pi*a*t);N=length(x1); %信号时域横轴向量k=(0:N-1); %信号频域横轴向量Y1=fft(x1);Y1=fftshift(Y1

2、);subplot(2,1,1);plot(t,x1);hold on;stem(t,x1,'o');subplot(2,1,1);plot(k,abs(Y1);gtext('1305024237'); a=37; %1305024237fs=800; %抽样频率 t=0:1/fs:0.05;x1=exp(-a*t).*cos(100*pi*a*t);N=length(x1); %信号时域横轴向量k=floor(-(N-1)/2:(N-1)/2); %信号频域横轴向量Y1=fft(x1);Y1=fftshift(Y1);subplot(2,1,1);plot(t

3、,x1);hold on;stem(t,x1,'o');subplot(2,1,2);plot(k,abs(Y1);title('1305024237 ');试验二 信号谱分析（2学时）内容：给定信号为：（1）（2）（3）其中a为试验者的学号，记录上述各信号的频谱，表明采样条件，分析比较上述信号频谱的区分。基本要求：观看典型周期信号、非周期信号的频谱结构，把握与理论分析相比较。T=0.0001; %采样间隔为T=0.0001F=1/T; %采样频率为F=1/TL=0.02; %记录长度L=0.02N=L/T;t=0:T:L;a=37; %学号f1=0:F/N:F

4、;f2=-F/2:F/N:F/2;x1=cos(100*pi*a*t); %正弦信号y1=T*abs(fft(x1); %求复数实部与虚部的平方和的算术平方根y11=fftshift(y1);figure(1);subplot(3,1,1),plot(t,x1);title('正弦信号');subplot(3,1,2),stem(y1);title('正弦信号的频谱');subplot(3,1,3),plot(f2,y11);title('正弦信号频谱');x2=exp(-a*t); %指数信号y2=T*abs(fft(x2);y21=fftsh

5、ift(y2);figure(2);subplot(3,1,1),stem(t,x2);title('指数信号');subplot(3,1,2),stem(f1,y2);title('指数信号的频谱');subplot(3,1,3),plot(f2,y21);title('指数信号频谱');x3=x1.*x2;y3=T*abs(fft(x3);y31=fftshift(y3);figure(3);subplot(3,1,1),stem(t,x3);title('两信号相乘');subplot(3,1,2),stem(f1,y3);

6、title('两信号相乘频谱');subplot(3,1,3),plot(f2,y31);title('两信号相乘频谱'); a=4; %13050242 04fs=1000; %抽样频率 2fm=2512x1=exp(-a*t).*cos(100*pi*a*t);N=length(x1); t=(0:N-1)/fs; %信号时域横轴向量k=(0:N-1)*fs/N; %信号频域横轴向量Y1=fft(x1);Y1=fftshift(Y1); figure(4);subplot(2,1,1);plot(t,x1);title('抽样信号波形');h

7、old on; stem(t,x1,'o');subplot(2,1,2);plot(k,abs(Y1);title('抽样信号频谱');试验分析： 在对信号进行采样时，能从抽样信号无失真的恢复原信号，信号的采样率必需大于或等于信号最高频率的2倍，否则会产生混叠现象，即采样定理。当采样频率较小时，不能正确的分析信号的频谱、信号会消灭失真。从信号的时域分析看，x（t）=cos（100*pi*at）（a=9），整个信号满足采样定理，信号的采样频率必需大于900HZ，频谱图中显示区域的最高频率即为该采样频率的最高可分析频率，等于信号采样频率的一半。试验三 IIR数字滤

8、波器设计（2学时） 设计性试验内容：（1）用双线性变换法设计一个巴特沃斯低通IIR数字滤波器。设计指标参数为：在通带内频率低于0.2时，最大衰减小于1dB；在阻带内0.3,频率区间上，最小衰减大于15dB。（2）以0.02为采样间隔，打印出数字滤波器在频率区间0, /2上的频率响应特性曲线。（3）用所设计的滤波器对实际心电图信号采样序列进行仿真滤波处理，观看总结滤波作用与效果。基本要求：1、把握滤波器的计算机仿真方法；2、把握用双线性变换法设计IIR数字滤波器的原理与方法；3、完成IIR数字滤波器的程序设计。学问涵盖点：此试验要求同学利用双线性变换法完成巴特沃斯低通IIR数字滤波器的设计。1）

9、、%先设计模拟滤波器，再转化为数字滤波器wp=0.2*pi;ws=0.3*pi;Rp=1;Rs=15; Ts=0.02*pi;Fs=1/Ts;wp1=2/Ts*tan(wp/2);%将模拟指标转变成数字指标ws1=2/Ts*tan(ws/2);N,Wn=buttord(wp1,ws1,Rp,Rs,'s');%选择滤波器的最小阶数Z,P,K=buttap(N);%创建butterworth模拟滤波器Bap,Aap=zp2tf(Z,P,K);b,a=lp2lp(Bap,Aap,Wn);bz,az=bilinear(b,a,Fs);%用双线性变换法实现模拟滤波器到数字滤波器的转换H,

10、W=freqz(bz,az,50);%绘制频率响应曲线L=length(W)/2+1;figure(1),plot(W(1:L)/pi,abs(H(1:L),grid,xlabel('角频率（pi）'),ylabel('频率响应幅度');x=-4,-2,0,-4,-6,-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;y=filter(b

11、z,az,x);%滤波figure(2),subplot(2,1,1),plot(x),title('原始信号');subplot(2,1,2),plot(y),title('滤波后信号');试验四 FIR数字滤波器设计（2学时） 设计性试验 内容：设计一线性相位FIR低通滤波器滤波器，给定抽样频率为，通带截止频率为，阻带起始频率为，阻带衰减比小于50dB,选择不同的窗函数设计该滤波器，观看其频率响应函数有什么变化。基本要求：1、把握用窗函数法设计FIR数字滤波器的原理和方法；2、了解各种窗函数对滤波特性的影响；3、完成FIR数字滤波器的程序设计。学问涵盖点：此试验要求同学利用窗函数法完成线性相位FIR数字滤波器的设计wp1=3000*pi;%通带截止频率ws1=6000*pi;%阻带截止频率wsam1=30000*pi;%采样角频率fsam1=wsam1/(2*pi);%采样截止频率passrad=(wp1+ws1)/2/fsam1;%截止频率A=3.3;wdelta=(ws1-wp1)/fsam1;N=ceil(2*pi)/wdelta*A);%滤波器的阶数w1=hamming(N+1);%用汉明窗实现L=N/2+1;n=1:1:N+1;hd=sin(pas