信号处理实验指导

1、.目录绪论，绪论，绪论，绪论，绪论。1离散时间信号和系统分析1.1离散时间信号的生成和运算1.2离散时间系统的时域分析1.3离散时间系统的频域分析131.4离散时间系统频繁响起的零极确定142快速傅立叶变换的应用2.1 FFT的计算基于2.2FFT的频谱分析18基于2.3FFT的迅速卷积193数字滤波器的设计3.1数字滤波器的结构233.2无限冲激响应(IIR )数字滤波器的设计253.3有限冲激响应(FIR )数字滤波器的设计274综合应用例4.1语音信号处理324.2电话的拨号音的合成和识别绪言数字信号处理主要研究信号分析、变换、集成、估计和识别等加工处理的基本理论和方法。 随着计算机技术

2、和大规模集成电路技术的发展，数字信号处理以方便、灵活等特点越来越受到人们的重视。 在40多年的发展过程中，该学科基本上形成了完整的理论体系，其中包括各种快速、优良的算法，数字信号处理的理论和技术也在不断地快速丰富、完善，新的理论和新技术也不断出现。 在学习这个课程的过程中，数字信号处理的概念抽象化很难感受到，其中的分析方法和基本理论并不容易理解和把握。 因此，如何综合应用课程中的基本概念、基本原理、基本分析方法以及所学知识来解决实际问题的能力，是本课程学习中要解决的重要问题。Matlab是一种面向科学和工程的高级语言，现在已成为国际公认的优秀科技界应用软件，在世界上广泛普及和使用。 在欧美大学

3、，Matlab已成为大学学生、教师必要的基本技能，广泛应用于科学研究、工程计算、教育等。 上世纪90年代末和本世纪初的Matlab在中国在科学研究和教育工作中应用越来越多。 Matlab是一种强大的工程计算和数据处理软件，广泛应用于工业、电子、医疗和建筑等多个领域。 面向对象的交互式编程语言，其结构完整，可移植性好。 对矩阵运算、数字信号处理具有很强的功能。 Matlab还提供了便利的绘制功能，使用户可以直观地输出处理结果。本文通过对Matlab系列的仿真，掌握了基本的数字信号处理的理论和方法，旨在综合运用学到的知识，提高Matlab计算机的编程能力。 要进一步加强独立分析问题、解决问题的能力

4、、综合设计和创新能力的培养，同时培养实事求是的认真科学态度和良好的实验习惯。1 .离散时间信号和系统分析1.1离散时间信号的生成和运算本节的目的是让读者熟悉Matlab中离散时间信号的生成和信号运算的基本命令。 一般的序列如下所示。(1)单位样本序列在MATLAB中可以使用zeros ()函数实现例如，下一步骤n=input (typeinlengthofsequence=)；n=0:N-1；x=zeros(1，n )x(1)=1；stem(n，x )xlabel(n) ylabel(x(n ) )；title (单位采样序列n取10 )输入顺序长度=10，将生成此类型。(2)单位步进序列在M

5、ATLAB中可以使用ones ()函数实现例如，下一步骤n=input (typeinlengthofsequence=)；n=0:N-1；x=ones(1，n )stem(n，x )xlabel(n) ylabel(x(n ) )；title (单位阶段顺序n取10 )输入顺序长度=10，将生成此类型。(3)签名序列在MATLAB中例如，下一步骤a=输入(类型为a=)；b=输入(类型in b=)；a=输入(type in the gain constant=)；n=input (typeinlengthofsequence=)；n=0:N； x=A*sin(a*pi*n pi/b )stem

6、(n，x) title (签名系列)xlabel (时间索引n ) ylabel (amplitude )如果输入Type in a=0.1，Type in b=2，Type in the gain constant=3，Type in length of sequence=40，则(4)指数序列在MATLAB中例如，下一步骤a=输入(类型输入=)；k=输入(type in the gain constant=)；n=input (typeinlengthofsequence=)；n=0:N； x=K*a.n；stem(n，x )xlabel (时间索引n ) ylabel (amplitud

7、e )title(指数阵列alpha=，num2str(a) )；如果输入Type in exponent=2，Type in the gain constant=1，Type in length of sequence=20，则结果如下(5)复指数序列在MATLAB中例如，下一步骤a=输入(实际输入=)；b=输入(图像中的输入=)；c=a b*i；k=输入(type in the gain constant=)；n=input (typeinlengthofsequence=)；n=1:N；x=K*exp(c*n )subplot(211) stem(n，real(x ) )；ylabel(

8、Amplitude )title (复指数序列Real part )subplot(212) stem(n，imag(x ) )；xlabel(Time index n )ylabel(Amplitude )title (复指数系列Imaginary part )如果输入Type in real exponent=0.2，Type in imaginary exponent=0.2，Type in the gain constant=2，Type in length of sequence=40，则会得到以下结果(6)Sinc函数在MATLAB中例如，下一步骤t=-10:0.01:10；x=s

9、inc(t )打印(t，x )xlabel(t) ylabel(x(t ) )；title(Sinc函数)有可能(7)立即排序例如，下一步骤clf；R=51；d=0.8*(rand(R，1)-0.5 )m=0:R-1；stem(m、d、b )title (随机序列)xlabel(k) ylabel(f(k ) )；有可能序列的基本运算如下所示(1)序列加法和乘法在MATLAB中x=c b；y=c.* b；例如，下一步骤% a= 2，1，3，4 ，b= 0，1，2，3，1 m=1:4；a=二十三四；c=2 1 3 4 0；n=1:5；b=0 1 2 3 1；c=a zeros(1)；x=c b；

10、y=c.*b；子打印(4，1，1 )序列(m，a )标签(m )标签(a (m ) )；子打印(4，1，2 )序列(n，b )标签(n )标签(b (n ) )；子打印(4，1，3 )序列(n，x )标签(n )标签(x (n ) )；title (系列的相加)子打印(4，1，4 )序列(n，y )标签(n )标签(y (n ) )；title (系列的乘法运算)有可能(2)序列的卷积在MATLAB中c=conv(a，b )例如，下一步骤a=input (typeinthefirstsequence=)；b=输入(typeinthesecondsequence=)；c=conv(a，b )m=

11、长度(c )-1； n=0:1:M；disp (输出顺序=)； 磁盘系统(n，c )xlabel (时间索引n ) ylabel (应用程序) title (序列卷积)如果输入第一个序列的类型= 123 ，第二个序列的类型= 456 ，则输出序列=4 13 28 27 181.2离散时间系统的时域分析对于线性离散时间系统，如果y1n和y2n分别是输入序列x1n和x2n的响应，则进行输入xn=ax1n bx2n的输出响应是yn=ay1n by2n方程式中的重叠特性对于任何常数a和b以及任何输入x1n和x2n都成立。 相反，系统被称为非线性。例如，下一步骤% y n -0.4y n-1 0.75

12、y n-2 =2.2403 x n 2.4908 x n-1 2.2403 x n-2 n=0:40；a=2； b=-3；x1=cos(2*pi*0.1*n )x2=sin(2*pi*0.1*n )x=a*x1 b*x2；num=2.2403 2.4908 2.2403； den=1 -0.4 0.75；ic=0 0； %初始条件设置为零y1=过滤器(num，den，x1，ic) %计算输出y1ny2=过滤器(num，den，x2，ic) %计算输出y2ny=过滤器(num，den，x，ic) %计算输出ynyt=a*y1 b*y2；d=y-yt； 计算%差分输出dn描绘%输出和差信号subp

13、lot (3，1，1 ) stem (n，y) ylabel (振幅)title (加权输入： acdotx _ 1 n bcdotx _ 2 n 的输出)subplot (3，1，2 ) stem (n，yt) ylabel (振幅)title (加权输出： acdoty _ n bcdoty _ n )subplot (3，1，3 ) stem (n，d )。xlabel (时间号码n) ylabel (振幅) title (差分信号)有可能对于离散时不变系统，如果y1n是x1n的响应，则输入xn=x1n-n0的输出响应是yn=y1n-n0公式中n0时的任意整数。 以上的输入输出关系针对任意输入序列和与之对应的输出成立。 相反，系统被称为时变