数字信号处理实验指导书(M)..doc

数字信号处理实验 电子信息科学与技术实验室 2007年7月 目录 实验一 离散时间信号的时域表示 2 实验二 离散信号的卷积和 5 实验三 离散傅立叶变换及其特性验证 7 实验四 信号处理中FFT的应用 10 实验五 离散系统的Z域分析 15 实验六 无限冲激响应(IIR)数字滤波器的三种结构 16 实验七 冲激响应不变法IIR数字滤波器设计 20 实验八 双线性变换法IIR数字滤波器设计 23 实验一 离散时间信号的时域表示 一、实验目的 1、熟悉Matlab命令，掌握离散时间信号－序列的时域表示方法。 2、掌握用Matlab描绘二维图像的方法。 3、掌握用Matlab对序列进行基本的运算和时域变换的方法。 二、实验原理与计算方法 （一）序列的表示方法 序列的表示方法有列举法、解析法和图形法，相应的用Matlab也可以有这样几种表示方法，分别介绍如下： 1、列举法 在Matlab中，用一个列向量来表示一个有限长序列，由于一个列向量并不包含位置信息，因此需要用表示位置的n和表示量值的x两个向量来表示任意一个序列，如： 例1.1： n=[-3,-2,-1,0,1,2,3,4]; x=[2,1,-1,0,1,4,3,7]; 如果不对向量的位置进行定义，则Matlab默认该序列的起始位置为n=0。 由于内存有限，Matlab不能表示一个无限序列。 2、解析法 对于有解析表达式的确定信号，首先定义序列的范围即n的值，然后直接写出该序列的表达式，如： 例1.2：实现实指数序列，的Matlab程序为： n=[0:10]; x=(0.9).^n; 例1.3：实现正余弦序列，的Matlab程序为： n=[5:15]; x=3*cos(0.1*pi*n+pi/3)+2*sin(0.5*pi*n); 3、图形法 在Matlab中用图形法表示一个序列，是在前两种表示方法的基础上将序列的各个量值描绘出来，即首先对序列进行定义，然后用相应的画图语句画图，如： 例1.4：绘制在例1.1中用列举法表示的序列的图形，则在向量定义之后加如下相应的绘图语句： stem(n,x); 此时得到的图形的横坐标范围由向量n的值决定，为-3到4，纵坐标的范围由向量x的值决定，为-1到7。应用stem函数时应确保自变量n和函数值x的个数相等。此外可用函数axis([x1,x2,y1,y2])对横纵坐标进行限定，以完善图形，其中x1和x2分别为横坐标的起始和截止位置，y1和y2分别为纵坐标的起始和截止位置。也可用xlabel(‘’)、ylabel(‘’)和title(‘’)为该图添加横、纵坐标说明和标题。 subplot(m,n,k)函数可以将当前窗口分成m行n列个子窗口，并在第k的子窗口绘图。窗口的排列顺序为从左至右，从上至下分别为1,2,…m*n。 以上为各个绘图函数的基本用法，有关各函数的其他参数可参考Matlab的帮助文件。 下面给出产生单位抽样序列和单位阶跃序列的两个函数，供参考。 例1.5：产生单位抽样序列的函数impseq(n0,n1,n2)。 function [x,n] = impseq(n0,n1,n2) % Generates x(n) = delta(n-n0); n1 = n,n0 = n2 % ---------------------------------------------- % [x,n] = impseq(n0,n1,n2) % if ((n0 n1) | (n0 n2) | (n1 n2)) error(arguments must satisfy n1 = n0 = n2) end n = [n1:n2]; x = [(n-n0) = = 0]; 该函数产生一个抽样位置n0位于n1和n2之间的单位抽样序列。 例1.6：产生单位阶跃序列的函数stepseq(n0,n1,n2)。 function [x,n] = stepseq(n0,n1,n2) % Generates x(n) = u(n-n0); n1 = n,n0 = n2 % ------------------------------------------ % [x,n] = stepseq(n0,n1,n2) % if ((n0 n1) | (n0 n2) | (n1 n2)) error(arguments must satisfy n1 = n0 = n2) end n = [n1:n2]; %x = [zeros(1,(n0-n1)), ones(1,(n2-n0+1))]; x = [(n-n0) = 0]; 该函数产生一个起始位置n0位于n1和n2之间的单位阶跃序列。 注意：由fun