DSP实验指导书2016讲述.doc

数字信号处理实验指导书 电子科技大学通信学院 朱学勇 潘晔 杨练 林静然 目 录 数字信号处理实验总体介绍 3 实验一 离散时间信号的产生 4 实验二 FFT的实现 11 实验三 采样的时域及频域分析 16 实验四 数字滤波器的设计及实现 24 数字信号处理实验总体介绍 本课程实验的教学要求 通过本课程的实验，要求学生深入掌握对数字信号的基本分析方法；理解离散时间信号和系统的时域和频域描述，采样及恢复、快速傅里叶变换等内容；讨论以数字滤波器为代表的数字系统的各种特性描述间的数学概念、物理概念与工程概念，要求学生掌握数字系统的基本分析理论与设计方法，并建立解决实际问题的思想、方法及严谨的科学态度。会用MATLAB软件和信号处理工具箱相关函数编程，仿真分析和实现离散时间信号和系统。能正确观察、记录实验数据，并用分析工具或图表对数据进行分析并给出结论。 本课程实验内容简介 本课程实验包含五个实验：离散时间信号的产生、FFT的实现、采样的时域及频域分析、数字滤波器的设计及实现、双音多频信号的产生与检测 MATLAB仿真 通信工程以及电子信息类专业。 考核方式 实验报告+机考 总学时 五个实验项目共需要20学时。 教材名称 Sanjit K.Mitra, DIGITAL SIGNAL PROCESSING -- A CONPUTER BASED APPROACH（ EDITION）, McGraw-Hill and Tsinghua University Press, 200S.K.Mitra著，孙洪，于翔宇等译，数字信号处理试验指导书（MATLAB版），电子工业出版社，2005年1月 Vinay K. I. and John G. P. 著，刘树棠译，数字信号处理——使用MATLAB，西安电子科技大学出版社，2002年6月 实验一 离散时间信号的产生 一、实验目的和任务： 目的：掌握离散信号与系统的时域表达式；会用MATLAB软件和信号处理工具箱函数编程，产生典型的离散时间信号。 任务： 能够熟练利用MATLAB产生基本的离散时间信号（包括单位采样序列，单位阶跃序列，单频正弦序列，单频复指数序列，实指数序列等）。 理解双音多频DTMF信号、ASK、FSK、BPSK等信号的产生原理。能运用MATLAB产生各种通信中的调制信号及双音多频信号。 二、实验原理： 1、基本离散时间信号 常见的基本信号可以简要归纳如下： （1）．单位采样序列 在MATLAB中可以利用zeros()函数实现。 如果在时间轴上延迟了k个单位，得到即： （2）．单位阶跃序列 在MATLAB中可以利用ones()函数实现。 （3）．正弦序列 采用MATLAB的实现方法，如： （4）．实指数序列 其中，A、a为实数。采用MATLAB的实现方法，如： （5）．复指数序列 采用MATLAB的实现方法，如： 为了画出复数信号x[n]，必须要分别画出实部和虚部，或者幅值和相角。MATLAB函数real、imag、abs和angle可以逐次计算出一个复数向量的这些函数。 2、基本数字调制信号 （1）．二进制振幅键控（2ASK） 最简单的数字调制技术是振幅键控（ASK），即二进制信息信号直接调制模拟载波的振幅。二进制幅度键控信号的时域表达式： 其中，an为要调制的二进制信号，g(t)是单极性脉冲信号的时间波形，Ts 表示调制的信号间隔。典型波形如图1-1 图11 二进制振幅键控信号时间波形 f1和f2两个频率点间变化，则产生二进制移频键控信号（2FSK信号）。二进制频域键控已调信号的时域表达式为： 这里，，。典型波形如图1- 图1-2 二进制频移键控信号时间波形 （3）．二进制相移键控（2PSK或BPSK） 在二进制数字调制中，当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时，则产生二进制移相键控(2PSK)信号。通常用已调信号载波的0°和 180°分别表示二进制数字基带信号的 1 和 0。二进制移相键控信号的时域表达式为： 典型波形如图1- 图1-3 二进制相移键控信号时间波形 数字调制信号可以根据调制原理采用基本的MATLAB命令实现，也可以用现成的命令：Y = DMOD(X, Fc, Fd, Fs, METHOD...)，其中，X为要调制的二进制信号；Fc为载波频率(Hz)；Fd为符号频率(Hz)；Fs为采样频率。要求：Fs Fc，同时Fs/Fd 是一个正整数。参数METHOD是可以选择的调制方式：ask 、psk、qask、fsk、msk等。 三、实验内容 1、用MATLAB