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数字号处理实验基于Mlb
数字信号处理实验
(基于Matlab)
王春兴
物理与电子科学学院
2003.5
数字信号处理实验(基于Matlab)
第一章 概述
信号的定义及表达
信号:带有信息的任何物理量
本课程讨论的信号:时间函数
连续时间信号 CT 离散时间信号DT
模拟信号到数字信号
采样(时间离散化) 量化(取值离散化)
(P.7 图1.6)
数字信号的表达:二进制数组 ----二进制编码
数制转换: 10进制---2进制
MSB和LSB
符号数的表达:符号位(补码)
数字信号处理分析方式:
理论分析设计 采用DT信号进行 (本课程内容)
实时电路处理 采用数字信号进行 (数字电路内容)
数字信号的特点及应用
特点:数字信号与模拟信号的比较
抗干扰性强、精度高、容易存储、可灵活处理
与计算机系统兼容
数字技术的应用领域
语音技术(传输、识别、合成)
图象处理(静止图象、移动图象、三维动画)
地波分析(地震探测、地质探矿)
谐振分析(高层建筑、桥梁、机翼等)
自动控制 实时检测
本课程的主要教学安排:
主要内容:(50学时)
数字信号的频率分析:定义、变换与计算 (22学时)
频率定义、CTFS与DTFS、CTFT与DTFT、DFT与FFT
数字信号的频率处理:滤波器设计 (26学时)
LTI系统分析
理想滤波器与低阶数字滤波;
FIR滤波器设计、IIR滤波器设计
数字滤波器结构与误差分析
教材与参考书: 教材:
《 Digital Signal Processing –spectral computation and filter
design 》(Third edition) (美) Chi-Tsong Chen
电子工业出版社 2002版
《数字信号处理基础》(加)Joyce Van de Vegte 著
侯正信 王国安 等译 电子工业出版社2003版
《信号与系统计算机练习—利用MATLAB》 John R.Buck
刘树棠 译
西安交通大学出版社 2000版
主要工具:
MATLAB :
信号波形图、频谱计算与分析
滤波器设计及系统频率特性分析
考核方式:
平时作业 30%
考试(笔试、操作) 70%
MATLAB的基本应用方法
命令窗口(Command window)的使用:
输入各类变量或函数名称,按回车即得到当前变量或函数值;
输入各类命令,按回车即得到该命令执行结果;
若需要输入多行命令或程序,各行间用“;”间隔;
M文件的编制与调试执行
打开空白文件或已经有的文件,进行程序文件的输入编辑;
各行间用“;”间隔;
一行中“%”以后内容为注释部分,不影响程序执行;
程序编制完毕后,可以按“F5”键保存执行,注意根据屏幕提示建立文件名称;如果出现错误,可在命令窗口看到错误类型及位置,根据错误检测信息对程序进行调试;
MATLAB命令及函数
信号的表达方式及作图
在MATLAB中,任何变量或函数均表现为向量,任何向量的元素编号均从1开始;
序列(向量)表达方式
设定坐标向量n和信号向量x;x和n为长度相同的向量,向量的编号从1开始; n=[-2 :0.1:2]
坐标向量可以直接逐点写出:n=[2 3 4 5 6 7];
也可以采用起点,终点和步长的形式写出:n=[-2 :0.1:2] ;
信号向量可以直接逐点写出:x=[1 2 3 4 3 2];
也可以采用与n有关的函数运算形式写出:
例如: x=3*n x=exp(j*(pi/8)*n)
作图: 采用stem(n,x) 作出离散图形 DT信号
采用plot(n,x) 作出连续图形(折线连接) CT信号
作图时主要通过合理设置n的范围及步长来保证变量坐标的正确性;可以利用title,axis等函数为图形设置说明和坐标范围;
特别注意:作图时必须保证坐标向量与信号向量长度完全一致;
0101:离散序列的作图
直接表现离散序列
n=[2 3 4 5 6 7];
x=[1 2 3 4 3 2];
stem(n,x);
0102:将图形表现为连续曲线
n=[2 3 4 5 6 7];
x=[1 2 3 4 3 2];
plot(n,x);
0203:信号表现为坐标向量的函数
n=[2 3 4 5 6 7];
x=exp(j*(pi/8)*n);
plot(n,x);
0204:图形说明和坐标范围的设置
n=[-20:0.5:20];
x=exp(j*(pi/8)*n);
plot(n,x),title(n
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