15120131颜思齐数字处理实验报告

1、南京邮电大学通达学院实 验 报 告实验名称 熟悉MATLAB环境 快速傅里叶变换及其应用 IIR数字滤波器的设计 FIR数字滤波器的设计课程名称 数字信号处理A 班级学号_15120131_姓 名_ _颜思齐_开课时间 2016/2017学年， 第 二 学期 实验一 熟悉MATLAB环境一、 实验目的（1）熟悉MATLAB的主要操作命令。（2）学会简单的矩阵输入和数据读写。（3）掌握简单的绘图命令。（4）用MATLAB编程并学会创建函数。（5）观察离散系统的频率响应。二、 实验内容(1) 数组的加、减、乘、除和乘方运算。输入A=1 2 3 4，B=3,4,5,6，求C=A+B， D=A-B，E

2、=A.*B,F=A./B,G=A.B 。并用stem语句画出A、B、C、D、E、F、G。实验程序clear n = 0:1:3;A=1 2 3 4;subplot(3,1,1)stem(n,A)xlabel(n)ylabel(A)B=3,4,5,6;subplot(3,1,2)stem(n,B)xlabel(n)ylabel(B)C=A+B;subplot(3,1,3)stem(n,C)xlabel(n)ylabel(C)figureD=A-BE=A.*BF=A./BG=A.B运行的数据结果和图形(2) 用MATLAB实现下列序列：a) clear CLOSE ALLn=0:1:15;x1=0

3、.8.n;stem(n,x1)xlabel(n)ylabel(x(n)title(2(a)b) n=0:1:15;i=sqrt(-1);a = 0.2+3*i;x2=exp(a*n);figuresubplot(1,2,1)stem(n,real(x2)xlabel(n)ylabel(x(n)实部)subplot(1,2,2)stem(n,imag(x2)xlabel(n)ylabel(x(n)虚部)c) n=0:1:15;x3=3*cos(0.125*pi*n+0.2*pi) + 2*sin(0.25*pi*n+0.1*pi);stem(n,x3)xlabel(n)ylabel(x(n)(5

4、) 给定一因果系统，求出并绘制H(z)的幅频响应和相频响应。clear CLOSE ALLk=512;num=1 2(1/2) 1;den=1 -0.67 0.9;w=0:pi/k:pi;h=freqz(num,den,w);subplot(2,2,1);plot(w/pi,real(h);gridtitle()xlabel(omega/pi);ylabel()subplot(2,2,2);plot(w/pi,imag(h);gridtitle()xlabel(omega/pi);ylabel();subplot(2,2,3);plot(w/pi,abs(h);grid;title();xla

5、bel(omega/pi);ylabel();subplot(2,2,4);plot(w/pi,angle(h);grid;title();xlabel(omega/pi);ylabel(rad);(6) 计算序列8 -2 -1 2 3和序列2 3 -1 -3的离散卷积，并作图表示卷积结果。clear CLOSE ALLx=8,-2,-1,2,3;kx=0:4;h=2,3,-1,-3;kh=0:3;y=conv(x,h);k=kx(1)+kh(1):kx(end)+kh(end);stem(k,y);xlabel(n);ylabel(y(7) 求以下差分方程所描述系统的单位脉冲响应h(n),

6、,并求出系统的零极点,绘制零极点图。clearclose allN=51;a=1 -2;b=1 0.1 -0.6;x=1 zeros(1,N-1);k=0 : 1: N-1;y=filter(a,b,x);stem(k,y);xlabel(n);ylabel(幅度);figurezplane(b,a);num=0 1 -2;den=1 0.1 -0.6;h=impz(num,den);figurestem(h);xlabel(n);ylabel(幅度);title(Ipulse Respone)实验二 快速傅里叶变换及其应用一、 实验目的(1) 在理论学习的基础上，通过本实验，加深对FFT的理

7、解，熟悉MATLAB中的有关函数。(2) 应用FFT对典型信号进行频谱分析。(3) 了解应用FFT进行信号频谱分析过程中可能出现的问题，以便在实际中正确应用FFT。(4) 应用FFT实现序列的线性卷积和相关。二、 实验内容实验中用到的信号序列a)高斯序列b)衰减正弦序列c)三角波序列d)反三角波序列(1) 观察高斯序列的时域和幅频特性，固定信号中参数p=8，改变q的值，使q分别等于2，4，8，观察它们的时域和幅频特性，了解当q取不同值时，对信号序列的时域幅频特性的影响；固定q=8，改变p，使p分别等于8，13，14，观察参数p变化对信号序列的时域及幅频特性的影响，观察p等于多少时，会发生明显的

8、泄漏现象，混叠是否也随之出现？记录实验中观察到的现象，绘出相应的时域序列和幅频特性曲线。(3) 观察三角波和反三角波序列的时域和幅频特性，用N=8点FFT分析信号序列和的幅频特性，观察两者的序列形状和频谱曲线有什么异同？绘出两序列及其幅频特性曲线。在和末尾补零，用N=32点FFT分析这两个信号的幅频特性，观察幅频特性发生了什么变化？两种情况的FFT频谱还有相同之处吗？这些变化说明了什么？(5) 用FFT分别实现（p8，q2）和（a0.1，f0.0625）的16点循环卷积和线性卷积。实验三 IIR数字滤波器的设计一、 实验目的(1) 掌握双线性变换法及脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器的具体设计

9、方法及其原理，熟悉用双线性变换法及脉冲响应不变法设计低通、高通和带通IIR数字滤波器的计算机编程。 (2) 观察双线性变换及脉冲响应不变法设计的滤波器的频域特性，了解双线性变换法及脉冲响应不变法的特点。 (3) 熟悉巴特沃思滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器的频率特性。二、 实验内容（1）P168 例4.4设采样周期T=250(采样频率=4kHz)，分别用脉冲响应不变法和双线性变换法设计一个三阶巴特沃思低通滤波器，其3dB边界频率为=1kHz。(2)=0.2kHz,=1dB,=0.3kHz,At=25dB,T=1ms；分别用脉冲响应不变法及双线性变换法设计一巴特沃思数字低通滤波器，观察所设计数

10、字滤波器的幅频特性曲线，记录带宽和衰减量，检查是否满足要求。比较这两种方法的优缺点。(3)利用双线性变换法设计满足下列指标的巴特沃思数字低通滤波器，并作图验证设计结果：=1.2kHz,=2kHz,At,=8kHz。实验四 FIR数字滤波器的设计一、 实验目的(1) 掌握用窗函数法，频率采样法及优化设计法设计FIR滤波器的原理及方法，熟悉相应的计算机编程； (2) 熟悉线性相位FIR滤波器的幅频特性和相频特性； (3) 了解各种不同窗函数对滤波器性能的影响。二、 实验内容(1) N=45，计算并画出矩形窗、汉明窗、布莱克曼窗的归一化的幅度谱。(2) 用矩形窗设计一个N=21的线性相位低通FIR数字滤波器，截止频率Wc0.25，求出滤波器