数字信号处理实验报告(1).docx
数字信号处理实验报告实验一学习使用mat1ab一、实验目的学习使用mat1ab,为以后的数字信号处理实验操作顺利进行打下基础。二、实验内容1 .了解mat1ab的基本程序设计原则，常量和变量的用法2 .掌握mat1ab中对矩阵进行输入、运算和比较的方法3 .了解循环语句的类型，并掌握循环语句的用法4.熟悉m文件的作用，并掌握二维图形的绘制三、实验结果例1.1»A=123;456;789;b=10;»A+bans=111213141516171819»B=OneS；»A-Bans=012345678»S=A*BS=666151515242424»r=3;»U=AU=468576684106213051548165620342412»X=23;13;Y=14;79;Z=25;68;»W=2*X+Y3-ZW=3114778291259»W=(2*X+Y)3-ZW=2373414537296517»W=2*(X+Y)3-ZW=2068342539146472例1.2>>A=12;34;B=1,0;3,5;»A<Bans=OOO1»A>2ans=OO11»C=123;321;213;D=223;333;111;»C=Dans=Oi1IOOO1O»C二Dans=IOOOi1IO1»C>=Dans=Oi1IOO111»C<=Dans=111111O1O例13»A=10;23;B=11;22;»A&Bans=1 O2 1>>ABans=3 11 1»Aans=O1OO»xor(A,B)ans=O1OO例1.4»a=O;>>for1=1:100a=a+i;end»aa=5050>>fori=1:6forj=1:iA(iJ)=i*j;endend»AA=10000024000036900048121600510152025061218243036例1.5»s=1;n=1;»whi1e(n<=10)s=s*n;n=n+1;end»sS=3628800例1.6»a=100;b=345;»ifa<500c=ba;end»cC=3.4500例1.7»X=123;456;789;»i=2J=3;»ifi=j×(ij)=0;e1seifabs(i-j)=1×(iJ)=-1;e1seX(izj)=10;end»XX=12345-1789例1.8»fibon112381321345589144233377例1.9»x=26:1000;»aver(x)ans=513例1.10>>p1ot(xzy)例1.11»p1ot(x,y-.mo')»axis(-1z11z-2,2);»set(gcaxtick-1z3,7H)>>gridonThreeFunctionsO5 0.541.5MPUeNAUo招UnJ例1.14例1.15taxis四、思考题余下图形的绘制代码:»SUbPIOt(2,2,2);PIOt(X,x12);tit1e('第二个子图')；>>subp1ot(2,2,3);PIOt(X,x21)“it1e(,第3个子图,)；>>subp1ot(2,2,4);PIot(X,x22)“it1e(,第4个子图');若改成3X3的图形,则使用SUbP1ot(3,3,n)(n=1,2,.,9)绘制。实验二用FFT做谱分析一、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。二、实验结果1.x1(n)S0.5X1m）的波形02.×2(n)x2(n)的N=8点FFTx2(n)的N=16点FFT3.x3(n)4.x4(n)5.x5(n)x4(n)的波形OOx4(n)的N=8点FFT415SOI105I105-0.53x4(n)的波形x5(n)的波形X2x5(n)的N=8,FFT616.x6(n)T,III1I1x6(n)的波形x6(n)的波形IOSx<n)QZ=&4H尸尸丁8.×8(n)02468x8(n)实部的波形5 0 5 O.。 )OTcx5s6eEx2468x&n)虚部的波形0x8(n)的波形2468nX8(k)的共瓢对称分量|波形nX8(k)的共题反对称分居|波形6(x8(n)实部的波形X8(k)的共加反对称分量波形6 4 2=x8×51015x8(n)虚部的波形5一×x8(n)的N=8点FFT00102468k×8(n)的波形51015x8(n)的N=16点FFT51015三、实验结论离散时间信号的FFT变换，其频谱是以抽样点数N为周期的周期延拓2.当N2为N1的整数倍时，N2为抽样点数的抽样的图形就是在以N1为抽样点以数的抽样图形的每两个点之间插入N2/N1个点的谱图形四、思考题在N=8时，x2(n)和x3(n)的幅频特性会相同吗？为什么？N=16呢？答：在N=8时,x2(n)和x3(n)的幅频特性会相同；在N=16时，x2(n)和x3(n)的幅频特性会相同；因为当N=8时，x2(n)=1,2,3,4,4,3,2,1,x3(n)=4,3,2,1,1,2,3,4而采样的频率都为8,×1(n)8与x2(n)8相等；当N=16,x2(n)=1,2,3,4,4,3,2,1,0,0,0,0,0,0,0,0,x3(n)=4,3,2,1,1,2,3,4,0,0,0,0,0,0,0,0而采样频率都为16,进行周期延拓后，×1(n)16与×2(n)16不相等如果周期信号的周期预先不知道，如何用FFT进行谱分析？确定一个N,再在MAT1AB中调用FFT子程序计算实验三用双线性变换法设计IIR数字滤波器实验目的(1)熟悉用双线性变换法设计IIR数字滤波器的原理与方法。(2)掌握数字滤波器的计算机仿真方法。通过观察对实际心电图信号的滤波作用，获得数字滤波的感性知识。二.实验内容和要求用双线性变换法设计一个巴特沃斯低通IIR数字滤波器。设计指标参数为：在通带内频率低于0.2丸时，最大衰减小于IdB;在阻带内0.3丸，n频率区间上，最小衰减大与ISdB0以002n为采样间隔，打印出数字滤波器在频率区间0,2的幅频响应特性曲线。用所设计的滤波器对实际心电图信号采样序列(在本实验后面给出)进行仿真滤波处理,并打印出滤波前后的心电图信号波形图，观察总结滤波作用与效果。三、实验结果1.程序输出I1调整坐标后的心电图信号O20402 .双线性变换法的特点：a.映射关系：S平面与Z平面S=K(I-Z-V1=Z-I);b.数字频率与模拟频率之间是非线性关系w=ktan(w2);c.消除了频谱混叠失真；3 .数字滤波器的滤波过程和滤波作用：数字滤波器的输入输出均为数字信号，通过一定的运算关系改变输入信号所含频率成分的相对比例或者漉除某些频率成分。数字滤波器可以通过模拟其网络传输函数进行实现。如图中所示，滤波器对其高于截止频率的频段产生很高的衰减，所得信号较之原信号剔除了高频的成分。四、思考题用双线性变换法设计数字滤波器过程中，变换公式中的T取值对设计结果有无影响？为什么？答：没有影响。因为双线性变换法不存在频率混叠现象，故T可以任意选择，但一般选T=1便于结果计算。实验四窗函数法设计F1R数字滤波器一.实验目的掌握用窗函数法设计F1R数字滤波器的原理与方法。熟悉线性相位FIR数字滤波器的特性。了解各种窗函数对滤波特性的影响。二.实验内容和要求复习用窗函数法设计FIR数字滤波器一节内容，阅读本实验原理，掌握设计步骤。(2)用升余弦窗设计一线性相位低通FIR数字滤波器，截止频率wc=4rad<>窗口长度N=15,33o要求在两种窗口长度情况下，分别求出h(n),打印出相应的幅频特性和相频特性曲线，观察3dB带宽和20dB带宽。总结窗口长度N对滤波器特性的影响。(3)N=33,WC=n/4,用四种窗函数设计线性相位低通滤波器，绘制相应的幅频特性曲线，观察3dB带宽和20dB带宽以及阻带最小衰减，比较四种窗函数对滤波器特性的影响。三、实验结果wc=pi41矩形窗,N=33频率(rad)(PeJ)WWo衰减特性阳)-100.51w/pi2.哈明窗，N=33Hamnr<'皿,11ing.N=33I,'11IP实际低通漉波器的h(n),O32IOIo.o.aO(U)Xz123频率(rad)O2O(PEtGW102030n相频特性HanIing.1N=15I*AA0123频率(rad)3.汉宁窗,N=15实际低通漉波器的h(n)0.30.2S0.10-0.10510n相频特性420-2-44.汉宁窗，N=330.2S0.10HanniEng,N=33I-4IIIPOB实际低通滤波器的h(n)-0.10102030n相频特性420-2-40123频率(rad)5.布莱克曼窗，N=33(pe1B1ack一I-nan.N=331I4HII，实际低通滤波器的h(n) -JO 3 2 10 1 ao.6-O.r1.5B1ackman,N=33102030n相频特性12
