《数字信号处理实验》指导书教案分析.doc

《数字信号处理》 实验指导书 唐璐丹 周斌 李和 王旬编 适用专业：通信工程 电子信息工程 测控技术与仪器 信息科技学院 2011年9月目 录 前 言 i 第一部分 MATLAB入门教程 1 1 MATLAB软件应用介绍 1 1.1 MATLAB软件在信号与系统中的应用介绍 1 1.2 MATLAB软件使用入门 1 1.2.1 MATLAB软件的环境介绍 1 1.2.2 MATLAB软件基本运算入门 3 1.2.3 MATLAB软件简单二维图形绘制 9 1.2.4 M文件 12 1.2.5 MATLAB程序流程控制 12 第二部分 实验内容 16 实验一 离散傅立叶变换（DFT） 16 一、实验目的 16 二、实验内容 16 1．离散傅里叶变换的基本概念 16 2．离散傅里叶变换的计算机实现 17 3．序列圆周卷积的计算机实现 21 三、思考题 23 四、实验报告要求 23 实验二 快速傅立叶变换(FFT)及其应用 24 一、实验目的 24 二、实验内容 24 1．FFT快速算法原理 24 2．算法特点 27 3．FFT数学函数 27 4．FFT函数的应用 31 5．离散傅立叶逆变换（IFFT） 34 三、思考题 36 四、实验报告要求 37 实验三 IIR数字滤波器的设计 38 一、实验目的 38 二、实验内容 38 1．数字滤波器的分类 38 2．IIR数字滤波器的传递函数及特点 38 3．IIR滤波器的结构 39 4．滤波器设计的通用流程 41 5．IIR数字滤波器的具体设计 41 6．IIR滤波器设计应用举例 42 三、思考题 45 四、实验报告要求 45 实验四 FIR数字滤波器的设计 46 一、实验目的 46 二、实验内容 46 1．FIR数字滤波器的设计方法 46 2．FIR数字滤波器的Matlab实现 48 三、思考题 54 四、实验报告要求 54 附录 MATLAB主要命令函数表 55 前 言 一、实验目的： 数字信号处理是一门工程技术基础性质的课程，因此实验方法的学习是本门课教学过程中的一个必不可少的环节。其目的为： （一）依据理论课的内容对重要的原理加以验证，巩固和加深所学的理论知识，使学生更深入，形象地理解、掌握所学知识。 （二）熟悉典型数字信号处理技术。 （三）熟悉数字信号处理软件MATLAB的操作。 （四）学会处理实验数据，分析实验结果，编写实验报告；培养严谨、实事求是的科学作风，并从实验结果中分析出正确结论。 （五）学会查找实验故障，并排除故障。 （六）培养科学的工作态度，即认真地按要求完成操作。做到细致、周密，并勤于动手，善于思考。 二、实验要求： （一）进入实验室以前，必须复习与此次实验有关的理论知识。了解本次实验的实验目的、原理、内容、仪器及注意事项等，并完成理论分析与计算，并做好预习报告。 （二）实验中遇有异常气味和危险现象时，应立即切断电源并通知指导教师，只有在找出故障后方可继续实验。 （三）进入实验室后，自觉遵守纪律，做实验时不得大声喧哗和打闹，不准做其他有碍实验的活动。进行实验时，如违反实验室各项规定，指导教师有权停止实验。 （四）实验时一定要亲自动手，独立操作，对实验数据与波形要认真、实事求是地做好记录，善始善终。对无故缺课者原则上不予补做，并以实验不及格处理。 第一部分 MATLAB入门教程 1 MATLAB软件应用介绍 MATLAB的名称源自Matrix Laboratory，1984年由美国Mathworks公司推向市场。它是一种科学计算软件，专门以矩阵的形式处理数据。MATLAB将高性能的数值计算和可视化集成在一起，并提供了大量的内置函数，从而被广泛地应用于科学计算、系统控制、信息处理等领域的分析、仿真和设计工作。1993年MathWorks公司从加拿大滑铁卢大学购得M的使用权以M为引擎开发了Symbolic Math Toolbox）。 MATLAB软件包括五大通用功能：数值计算功能（Nemeric）；符号运算功能（Symbolic）；数据可视化功能（Graphic）；数据图形文字统一处理功能（Notebook）和建模仿真可视化功能（Simulink）。其中，符号运算功能的实现是通过请求MAPLE内核计算并将结果返回到MATLAB命令窗口。该软件有三大特点：一是功能强大；二是界面友善、语言自然；三是开放性强。目前，Mathworks公司已推出30多个应用工具箱。MATLAB在线性代数、矩阵分析、数值及优化、数理统计和随机信号分析、电路与系统、系统动力学、信号和图像处理、控制理论分析和系统设计、过程控制、建模和仿真、通信系统、以及财政金融等众多领域的理论研究和工程设计中得到了广泛应用。 1.1 MA