第10章电子信息 上机实验.ppt

第10章 上 机实验 10.1 引言 10.2 关于实验用计算机语言 10.3 实验一：系统响应、时域采样及频域采样 10.5 实验二： 用FFT作谱分析 10.6 实验三： 用双线性变换法设计IIR数字滤波器 10.7 实验四： 用窗函数法设计FIR数字滤波器 10.1 引言 第一、 二章是全书的基础内容。 第三、 四章DFT、 FFT是数字信号处理的重要数学工具， 它有广泛的使用内容。 10.2 关于实验用计算机语言 MATLAB是一种交互式的以矩阵为基本数据结构的系统。 在生成矩阵对象时， 不要求明确的维数说明。 所谓交互式， 是指MATLAB的草稿纸编程环境。 与C语言或FORTRON语言作科学数值计算的程序设计相比较， 利用MATLAB可节省大量的编程时间。 实验一： 系统及响应时域采样及频域采样 1. 实验目的 (1) 掌握用卷积求系统响应及卷积定理的验证； （2）掌握连续信号经理想采样前后的频谱变化关系， 加深对时域采样定理的理解。 (3)掌握频域采样引起时域周期化概念， 加深对频域采样定理的理解。 (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。 （3）时域采样定理的验证：信号产生子程序， 用于产生实验中要用到的下列信号序列： xa(t)=Ae-at sin(Ω0t)u(t) 进行采样， 可得到采样序列 xa(n)=xa(nT)=Ae-anT sin(Ω0nT)u(n), 0≤n50 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)。 (2)频域采样定理验证P89 长度为26的三角序列，编写MATLAB程序验证频域采样定理。 %频域采样定理验证 M=26;N=32;n=0:M;n1=0:13;x1=n1+1; n2=14:26;x2=27-n2; x=[x1,x2];Xk=fft(x,512); X32k=fft(x,32); k=0:511;w=(pi/512)*k; subplot(321);stem(n,x);xlabel(n); ylabel(xn);axis([0,31,0,15]); subplot(322);plot(w,abs(Xk));xlabel(k); ylabel(|X(k)|);axis([0,1,0,200]) X16k=X32k(1:2:N); x32n=ifft(X32k);x16n=ifft(X16k,16); k1=0:31;k2=0:15; subplot(323);stem(k1,abs(X32k));xlabel(k); ylabel(X32k);axis([0,31,0,200]); subplot(325);stem(k2,abs(X16k));xlabel(k); ylabel(|X(k)|);axis([0,15,0,200]) n=0:31; subplot(324);stem(n,abs(x32n));xlabel(n); ylabel(|x(n)|);axis([0,31,0,15]) n1=0:15; subplot(326);stem(n1,abs(x16n));xlabel(n); ylabel(|x(n)|);axis([0,31,0,15]) 10.4 实验二： 用FFT作谱分析 1.实验目的 (1) 进一步加深DFT算法原理和基本性质的理解(因为FFT只是DFT的一种快速算法， 所以FFT的运算结果必然满足DFT的基本性质)。 (2) 熟悉FFT算法原理和FFT子程序的应用。 (3) 学习用FFT对连续信号和时域离散信号进行谱分析的方法， 了解可能出现的分析误差及其原因， 以便在实际中正确应用FFT。 2.实验步骤 (1) 复习DFT的定义、 性质和用DFT作谱分析的有关内容。 (2) 复习FFT算法原理与编程思想， 并对照DIT-FFT运算流图和程序框图， 读懂本实验提供的FFT子程序。 (3) 编制信号产生子程序， 产生以下典型信号供谱分析用：