《数字信号处理》实验指导书新.docVIP

《数字信号处理》 实 验 指 导 书 陈秋妹 编 写 适用专业： 电子信息工程 通信工程 电子科学与计算机技术 浙江理工大学信息电子学院 2010年7月 前 言 《数字信号处理》是信息电子，通信工程等本科专业及其他相近专业的一门专业必修课。通过本课程的学习，学生应掌握以下基本概念、理论和方法：采样定理、离散序列的变换、离散信号的频谱分析；离散系统的传递函数、频率响应、离散系统的基本分析方法；数字滤波器的设计理论、滤波器的软件实现；离散傅立叶变换理论、快速傅立叶变换方法；有限字长效应。 为了使学生更好地理解和深刻地把握这些知识，并在此基础上，训练和培养学生掌握离散系统的基本概念和分析方法，数字滤波器的设计和实现，以及如何利用快速傅立叶变换等DSP技术对数字信号进行分析、滤波等处理，设置了以下三个实验： （1）离散时间序列卷积和MATLAB实现； 内容：使用任意的编程语言编制一个程序，实现两个任意有限序列的卷积和。 目的：理解线性非移变系统I/O关系和实现 要求：掌握使用计算机实现数字系统的方法 （2） FFT算法的MATLAB实现； 内容：使用MATLAB编程语言编制一个程序，实现任意有限序列的FFT。 目的：理解FFT算法的意义和实现 要求：掌握使用计算机实现FFT算法的方法 （3）数字滤波器的设计； 内容：使用MATLAB编程语言编制一个程序，实现FIR或IIR滤波器的设计 目的：理解数字滤波器的设计技术 要求：掌握使用计算机进行数字滤波器设计的方法 （4）窗函数设计FIR滤波器； 内容：使用MATLAB编程语言编制一个程序，实现FIR或IIR滤波器的设计 目的：理解数字滤波器的设计技术 要求：掌握使用计算机进行数字滤波器设计的方法 该实验指导书是参照该课程的教学大纲而编制的，适合于信息电子工程、通信工程等本科专业及其他相近专业。 数字信号知识预备： 一．典型的离散信号 1．单位抽样信号 2．脉冲串序列p(n) 将在时间轴上延迟k个抽样周期，得 若k从变到，则的所有移位可形成一个无限长的脉冲串序列p(n) 3．单位阶跃序列 4．正弦序列 5．复正弦序列 6．指数序列 二．离散信号的运算 1．信号的延迟 给定离散信号x(n),若信号,分别定义为 ＝x(n-k) =x(n+k) 序列下x(n)在某一时刻k时的值可用的延迟来表示，即 = 2.两个信号的相加和相乘 x(n)=x1(n)+x2(n) y(n)=x1(n)x2(n) y(n)=cx(n) 3.信号时间尺度的变化 y(t)=x(t/a),式中a0 若a1或a1呢？ 4.信号的分解 5．信号的变换 三．信号的分类 1．连续时间信号和离散时间信号 2．周期信号和非周期信号 3．确定性信号和随机信号 4．能量信号和功率信号 5．一维信号、二维信号及多通道信号 四．噪声 x(n)=s(n)+u(n) x(n)=s(n) u(n) 五．离散时间系统的基本概念 y(n)=T[x(n)] 例：一个离散时间系统的输入、输出关系是 y(n)=ay(n-1)+x(n) 求所给系统的单位抽样响应。 例：系统 式中,,为常数。求所给系统的单位抽样响应 六．有关离散系统的几个重要定义 1．线性 对ax1(n)+bx2(n)的响应是ay1(n)+by2(n) 2．移不变性 T[x(n)]=y(n) T[x(n-k)]=y(n-k) 3．因果性 4．稳定性 七．LSI系统的输入输出关系 例：令，，求和的线性卷积。 实验一：离散时间序列卷积和MATLAB实现 实验学时：2 实验类型：验证 实验要求：必修 （一）实验目的：学会用MATLAB对信号与系统分析的方法，理解离散序列卷积和的计算对进行离散信号与系统分析的重要性。 （二）实验原理： 1、离散时间序列f1(k)和f2(k)的卷积和定义： f(k)=f1(k)*f2(k)= 2、在离散信号与系统分析中有两个与卷积和相关的重要结论： a、f(k)= =f(k)* δ(k)即离散序列可分解为一系列幅度由f(k)决定的单位序列δ(k)及其平移序列之积。 b、对线性时不变系统，设其输入序列为f(k)，单位响应为h(k)，其零状态响应为y(k)，则有：y(k)= （三）实验内容： conv.m用来实现两个离散序列的线性卷积。其调用格式是： y=conv(x,h) 若x的长度为N，h的长度为M，则y的长度L=N+M-1。 题一：令x(n)= ，h(n)＝，y(n)=x(n)*h(n)，求y(n)。 要求用subplot和