《数字信号处理》实验指导书重点详解.doc

《数字信号处理》 实 验 指 导 书 周春 编 写 适用专业： 电子信息工程 通信工程 安徽建筑工业学院电子与信息工程学院 2008年 09月  实验简要介绍 序号 实验项目名称 内 容 提 主要仪器设备及台套数 实验类型 实验要求 计划学时 每组人数 1 信号、系统及 系统响应 1、用matlab画出指定的连续信号，并对其采样，观察不同采样频率的采样结果。 2、用matlab观察信号的时域、频域响应，验证卷积定理 计算机 Matlab 验证 必做 2 40 2 用FFT作 谱分析 1、用matlab显示指定信号并做谱分析 2、观察不同点数FFT结果 计算机 Matlab 验证 必做 2 40 3 用双线性变换法设计IIR数字滤波器 用双线性变换法设计巴特沃斯低通IIR数字滤波器，显示其幅频率响应，并用其对心电信号滤波 计算机 Matlab 验证 必做 2 40 4 用窗函数法 设计FIR数字滤波器 编写程序实现矩形窗、升余弦窗、改进升余弦窗和二阶升余弦窗的FIR数字滤波器 计算机 Matlab 验证 必做 2 40 合计 8 实验一：信号、系统及系统响应 实验学时：2 实验类型：验证 实验要求：必修 一、实验目的 1、熟悉连续信号经理想采样前后的频谱变化关系，加深对采样定理的理解。 2、熟悉时域离散系统的时域特性。 3、利用卷积方法观察分析系统的时域特性。 4、掌握序列傅里叶变换的计算机实现方法，利用序列的傅里叶变换对连续信号、离散信号及系统响应进行频域分析。 二、实验内容 1、认真复习采样理论、离散信号与系统、线性卷积、序列的傅里叶变换及性质等有关内容。 2、编制实验用主程序及相应子程序，包括 （1）信号产生子程序，用于产生实验中要用到的下列信号序列： a、采样信号序列：对下面的连续信号： （1.1） 进行采样，可得到采样序列 （1.2） 其中A为幅度因子，a为衰减因子，Ω0是模拟角频率，T为采样间隔。这些参数都要在实验过程中由键盘输入，产生不同的xa(t)和xa(n)。 b、单位脉冲序列： c、矩形序列： （2）系统单位脉冲响应序列产生子程序。本实验要用到两种FIR系统 a、 b、 （3）有限长序列线性卷积子程序，用于完成两个给定长度的序列的卷积。可以直接调用MATLAB语言中卷积函数conv。conv用于两个有限长度序列的卷积，它假定两个序列都从n=0开始。调用格式如下： y = conv(x,h) 其中参数x和y是两个已赋值的行向量序列。 在完成编制上述子程序的基础上，编制本实验主程序。图1.1给出主程序流程框图，供参考。 图1.1 三、实验原理、方法和手段 采样是连续信号数字处理的第一个关键环节。对采样过程的研究不仅可以了解采样前后信号时域和频域发生的变化以及信号信息不丢失的条件，而且可以加深对傅里叶变换、Z变换和序列傅里叶变换之间关系式的理解。 我们知道，对一个连续信号xa(t)进行理想采样的过程可以用下式表示 （1.3） 其中为的理想采样，p(t)为周期冲激脉冲，即 （1.4） 的傅里叶变换为 （1.5） 上式表明，为的周期延拓，其延拓周期为采样角频率 （Ωs=2π/T）。只有满足采样定理时，才不会发生频率混叠失真。 在计算机上用高级语言编程，直接按照1.5式计算的频谱很不方便，下面导出用序列的傅里叶变换来计算的公式。 将1.4式代入1.3式，并进行傅里叶变换， （1.6） 式中的xa(nT)就是采样后的序列x(n)，即：x(n)= xa(nT) x(n)的傅里叶变换为 （1.7） 比较1.7和1.6可知 （1.8） 说明两者之间只在频率度量上差一个常数因子T。实验过程中应注意这一差别 离散信号和系统在时域均可以用序列来表示，序列图形给人以形象直观的印象，它可以加深我们对信号和系统的时域特征的理解。本实验还将观察分析几种信号及系统的时域特性。 为了在数字计算机上观察分析各种序列的频域特性，通常对X(ejω)在 [0，2π]上进行M点采样来观察分析。对长度为N的有限长序列