实验指导书 数字信号处理 电子电信.doc

《数字信号处理》 实 验 指 导 书 王晓宁 编 沈阳大学信息工程学院  目录 实验一 信号的频谱分析 2 实验二：LPF、HPF、BPF的幅频特性 6 实验三：DF设计 8 【附录A】 MATLAB简介 12 【附录B】 m文件简介 14  课程编号 课程类别：基础必修课 适用层次：本科 适用专业：电子信息工程、电子科学与技术 课程总学时：32 适用学期:第5学期 实验学时：12 开设实验项目数：3 撰写人：王晓宁 审核人：周昕 教学院长：王晖 实验一 信号的频谱分析 一、实验目的与要求 通过实验确实了解信号的时域、频域特征，对这两个信号空间有较真实的了解 熟悉MATLAB的操作界面；熟悉常用MATLAB常用指令的用法。 了解语音信号的采集、回放处理。 加深对DFT算法原理和基本性质的理解； 熟悉FFT算法原理和FFT子程序的应用； 学习用FFT对连续信号和时域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。 二、实验类型 验证（4学时） 三、实验原理及说明 （1）利用计算机OS中的播放软件播放歌曲，所播放出来的音乐通过其声卡的输出端（主机箱背面的绿色音频输出端口）输出模拟音频信号。 （2）此模拟音频信号经黑色音频线被送达计算机的音频输入端（主机箱背面的粉色音频输出端口），并由计算机内部的声卡进行声音信号的采集。 （3）在MATLAB软件环境中导入数字音乐信号，仔细观察声音信号时间域（频率域）波形（曲线）体现出的周期特征。 离散傅立叶变换DFT的定义：将时域的采样变换成频域的周期性离散函数，频域的采样也可以变换成时域的周期性离散函数，这样的变换称为离散傅立叶变换，简称DFT。利用DFT将所采集的音频信号进行时、频域转换，并观察二者之间的联系。FFT是DFT的一种快速算法，将DFT的N2步运算减少为步，极大的提高了运算的速度。 旋转因子的变化规律。 蝶形运算规律。 基2FFT算法。 四、实验仪器 序 号 名 称 主要用途 1 计算机 DSP硬件支持 2 MATLAB6.5版以上软件 DSP软件支持 五、实验内容和步骤 【准备工作】 用音频对录线，连接计算机主机箱的的音频“麦克输入”接口（粉色）和主机的音频输出口（绿色）； 将音乐文件“东邪西毒.mp3”或同学们自己准备的音乐文件复制到计算机中，并用系统中的音频播放器（如“千千静听”或“media player”等）播放（注意，为了实验方便，最好将播放方式设置成“循环”方式）； （一）时频分析 将实验程序au_sample2.m复制到装有Matlab软件的磁盘的相应Matlab目录中的“work”文件夹中； 双击桌面上Matlab软件的快捷图标，打开Matlab软件； 在菜单栏中选择 “File－＞open－＞M-File”或是点击快捷按钮，在对话窗中选定本次试验程序au_sample2.m，在m文件编辑器中打开； 仔细阅读程序，了解程序执行过程； 在程序代码第14行的“-”位置双击鼠标左键，建立断点（如图所示红点所在位置）； 在菜单栏中选择 “Debug－＞Run”或点击快捷按钮、或按F5运行程序；（结果可以用虚拟示波器观察或用耳机听）实现语音信号的回放； 单击采用步进方式运行程序，观察语音采集的（双声道）各帧信号波形和频谱； 记录波形，写实验报告。 修改程序（或调用程序au_sample3.m），对语音信号做重低音加重（断点设置如下图），重新观察（听）音频信号的变化，并加以记录，将修改过程、所观察到的结果记录在实验报告上。 （二）FFT 复习DFT的定义、性质和用DFT作谱分析的有关内容； 将实验程序au_fft.m复制到装有Matlab软件的磁盘的相应Matlab目录中的“work”文件夹中； 双击桌面上Matlab软件的快捷图标，打开Matlab软件；在菜单栏中选择 “File－＞open－＞M-File”或是点击快捷按钮，在对话窗中选定本次试验程序au_fft.m，在m文件编辑器中打开； 仔细阅读程序，了解程序执行过程； 在程序代码第14行的“-”位置双击鼠标左键，建立断点（如上图所示红点所在位置）； 在菜单栏中选择 “Debug－＞Run”或点击快捷按钮、或按F5运行程序；（结果可以用虚拟示波器观察或用耳机听）实现语音信号的回放； 单击采用步进方式运行程序，观察语音采集的（双声道）各帧信号波形和FFT幅频特性； 记录波形，写实验报告。 六、实验数据处理与分析 在MAtlab环境，同步观察输入语音信号波形及其频谱结果，记录，定性地分析时、频域之间的