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基于MATLAB的数字信号处理实验指导书.doc
基于MATLAB的数字信号处理
实验指导书
梁华庆 编
机电工程学院
电工与电子信息技术实验教学中心
2006年10月
目录
第一部分 MATLAB信号处理工具箱使用介绍 1
第一章 概述 1
1.1 MATLAB简介 1
1.2 MATLAB的基本操作 1
第二章 信号的生成和信号的变换 4
2.1 序列的表示及基本序列的生成 4
2.2 序列的DFT、FFT 7
2.3 用FFT法求线性卷积 8
第三章 数字滤波器的结构 10
3.1 直接型——传递函数形式 10
3.2 零极点增益形式 10
3.3 级联型——二阶因子级联形式 11
3.4 并联型——部分分式展开式形式 11
第四章 IIR数字滤波器设计 13
4.1 MATLAB中模拟滤波器设计函数介绍 13
4.2 MATLAB中IIR数字滤波器设计函数 18
第五章 FIR数字滤波器设计 22
5.1 MATLAB中有关FIR DF设计的函数 22
5.2 参考程序 23
第二部分 数字信号处理上机实验 31
实验一、用DFT进行信号的谱分析 31
实验二、DFT和DCT的应用 32
实验三、IIR数字滤波器的设计 34
实验四、FIR数字滤波器的设计 35
第一部分 MATLAB信号处理工具箱使用介绍
第一章 概述
1.1 MATLAB简介
在科学研究与工程应用中,往往要进行大量的数学计算,其中包括矩阵运算。这些运算一般来说难以用手工精确和快速地进行,而要借助计算机编制相应的程序做近似计算。目前流行用C、FORTRAN等语言编制计算程序,既需要对相关算法有深刻的了解,还需要熟练地掌握所用语言的编程技巧。对大多数人而言,同时具备这两方面的才能有一定的困难。即使有,编程也费时费力,影响工作效率。
为克服上述困难,美国Math work公司于1967年推出“Matrix Laboratory”(缩写为MATLAB)软件包,并不断更新和扩充。
MATLAB软件包现已成为国际公认的最优秀的科技界应用软件,是一种面向科学和工程计算的高级语言,它强大的计算功能、计算结果的可视化以及极高的编程效率,是其它语言无与伦比的。MATLAB包含的几十个工具箱,覆盖了通讯、自动控制、信号处理、图象处理等科学领域,汲取了当今世界这些领域的必威体育精装版研究成果,已经成为从事科学研究和工程设计不可缺少的工具软件。
MATLAB作为一种计算机语言,要想运用自如,充分发挥它的威力,也需要先系统地学习它。但由于使用MATLAB编程运算与人进行科学计算的思路和表达方完全一致,所以不象学习其他高级语言那样难于掌握。实践证明,你可以在一个多小时的时间学会MATLAB的基础知识,在短短的几小时的使用中就能初步掌握它。从而使你可以在短时间内高效地、出色地完成复杂的科学计算、能迅速地测试他们的构想、综合评测系统性能。所以,在欧美高等院校中,MATLAB已成为大学生、研究生、教师的必备的基本技能。近年来,国内高校也在大力推广应用MATLAB软件。
1.2 MATLAB的基本操作
启动与退出
二、命令窗口与M文件编辑窗口
1.命令窗口:输入一条MATLAB语句,就立即执行。
【例】
a=[1.5 1.1 1.3;2.1 2.3 2.5;3.3 3.5 3.1]
a =
1.5000 1.1000 1.3000
2.1000 2.3000 2.5000
3.3000 3.5000 3.1000
inv(a) %矩阵求逆
ans =
1.9565 -1.3768 0.2899
-2.1014 -0.4348 1.2319
0.2899 1.9565 -1.3768
a %转置
ans =
1.5000 2.1000 3.3000
1.1000 2.3000 3.5000
1.3000 2.5000 3.1000
b=a*a %矩阵相乘
b =
8.8500 8.7300 8.7300
16.2300 16.3500 16.2300
22.5300 22.5300 22.6500
det(a) %a的行列式
ans =
-0.8280
eig(a) %a的特征值
ans =
6.9000
0.3464
-0.3464
rank(a) %a 的秩
ans =
3
[L U]=lu(a) %a做K U分解
L =
0.4545 1.0000 0
0.636
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