信号处理及应用实验说明书(2)
信号分析与处理实验指导书
实验一时域分析实验一.实验目的(1)熟悉MATLAB开发环境。
(2)掌握MATLAB各种表达式的书写规则以及常用函数的使用。
(3)熟悉MATLAB的基本操作(4)熟悉MATLAB中产生信号和绘制信号的基本命令。
(5)熟悉序列的简单运算，如：加法、标量乘法、时间反转、延时、乘法等。
二.实验原理MATLAB (矩阵实验室的简称)是一种专业的计算机程序，用于工程科学的矩阵数学运算。
但在以后的几年内，它逐渐发展为一种极其灵活的计算体系，用于解决各种重要的技术问题。
MA TLAB程序执行MATLAB语言，并提供了一个极其广泛的预定义函数库，这样就使得技术工作变得简单高效。
三.实验任务及步骤1、学习了解MATLAB的实验环境：在Windows桌面上，双击MA TLAB图标，即可进入MA TLAB系统命令窗口。
图1-1 MATLAB系统命令窗口当MA TLAB运行时，有多种类型的窗口，有的用于接收命令，有的用于显示信息。
三个重要的窗口有命令窗口；图像窗口；编辑/调试窗口；它们的作用分别为输入命令；显示图形；充许使用者创建和修改MATLAB程序。
在本节课中我们将会看到这三个窗口的例子。
当MA TLAB程序启动时，一个叫做MATLAB桌面的窗口出现了。
默认的MATLAB桌面结构如图1-1所示。
在MA TLAB集成开发环境下，它集成了管理文件、变量和应用程序的许多编程工具。
在MA TLAB桌面上可以得到和访问的窗口主要有：■命令窗口（The Command Window）■命令历史窗口（The Command History Window）■启动平台（Launch Pad）■编辑调试窗口（The Edit/Debug Window）■工作台窗口和数组编辑器（Workspace Browser and Array Editor）■帮助空间窗口（Help Browser）■当前路径窗口（Current Directory Browser）1.1 命令窗口MA TLAB桌面的右边是命令窗口。
信号处理实验报告
一、实验目的本次实验旨在通过MATLAB软件平台，对数字信号处理的基本概念、原理和方法进行学习和实践。
通过实验，加深对以下内容的理解：1. 离散时间信号的基本概念和性质；2. 离散时间系统及其特性；3. 离散傅里叶变换（DFT）及其性质；4. 离散傅里叶逆变换（IDFT）及其应用；5. 窗函数及其在信号处理中的应用。
二、实验内容1. 离散时间信号的产生与性质（1）实验步骤：1.1 利用MATLAB生成以下离散时间信号：- 单位脉冲序列：δ[n]；- 单位阶跃序列：u[n]；- 矩形序列：R[n]；- 实指数序列：a^n；- 复指数序列：e^(jωn)。
1.2 分析并比较这些信号的性质，如自相关函数、功率谱密度等。
（2）实验结果：实验结果显示，不同类型的离散时间信号具有不同的性质。
例如，单位脉冲序列的自相关函数为δ[n]，功率谱密度为无穷大；单位阶跃序列的自相关函数为R[n]，功率谱密度为有限值；矩形序列的自相关函数为R[n]，功率谱密度为无穷大；实指数序列和复指数序列的自相关函数和功率谱密度均为有限值。
2. 离散时间系统及其特性（1）实验步骤：2.1 利用MATLAB构建以下离散时间系统：- 线性时不变系统：y[n] = x[n] a^n；- 非线性时不变系统：y[n] = x[n]^2；- 线性时变系统：y[n] = x[n] (1 + n)。
2.2 分析并比较这些系统的特性，如稳定性、因果性、线性时不变性等。
（2）实验结果：实验结果显示，不同类型的离散时间系统具有不同的特性。
例如，线性时不变系统的输出与输入之间存在线性关系，且满足时不变性；非线性时不变系统的输出与输入之间存在非线性关系，但满足时不变性；线性时变系统的输出与输入之间存在线性关系，但满足时变性。
3. 离散傅里叶变换（DFT）及其性质（1）实验步骤：3.1 利用MATLAB对以下离散时间信号进行DFT变换：- 单位脉冲序列：δ[n]；- 单位阶跃序列：u[n]；- 矩形序列：R[n]。
信号处理实验指导书
信号处理实验指导书北京科技大学信息工程学院测控技术与仪器系2006年10月目录实验一典型连续时间信号及其频谱分析 (2)实验二方波信号中时域参数的改变对频谱的影响 (4)实验三周期非正弦信号的分解与合成 (5)实验四信号的抽样及恢复 (7)实验五一阶电路的暂态响应 (9)实验六二阶电路的暂态响应 (11)实验七滤波器特性分析 (12)实验八滤波器设计及性能分析 (15)附录信号与系统模块组成介绍 (18)实验一典型连续时间信号及其频谱分析一．实验目的1．掌握利用傅立叶级数进行频谱分析的方法；2．熟悉典型连续时间信号的时域波形和频域频谱；3．建立信号在时域与频域之间的联系。
二．实验仪器双踪示波器，信号与系统实验平台，计算机（虚拟仪表）三．实验要求1．复习周期信号的三角型傅立叶级数和指数型傅立叶级数的概念及变换公式2．正弦函数的傅立叶变换，复习出8n的各阶级数表达式<3．周期方波函数的傅立叶变换，复习出8n的各阶级数表达式<4．周期三角波函数的傅立叶变换，复习出8n的各阶级数表达式<5．周期半波函数的傅立叶变换，复习出8<n的各阶级数表达式6．周期全波函数的傅立叶变换，复习出8n的各阶级数表达式<四．实验内容1．将信号发生器设置为正弦函数波形，设定适当的幅值，频率从1KHz到50KHz变化，步距5KHz。
利用示波器观察时域波形并记录，在计算机上观察频谱并记录；连接方法：连接P702与P101（P101为毫伏表和DSP输入），并将示波器探头连接TP702。
2．将信号发生器设置为方波函数波形，设定适当的幅值，频率从1KHz到50KHz变化，步距5KHz。
利用示波器观察时域波形并记录，在计算机上观察频谱并记录；3．将信号发生器设置为三角函数波形，设定适当的幅值，频率从1KHz到50KHz变化，步距5KHz。
利用示波器观察时域波形并记录，在计算机上观察频谱并记录；4．将信号发生器设置为半波函数波形，设定适当的幅值，频率从1KHz到50KHz变化，步距5KHz。
信号分析与处理实验报告指导书
1
的波形图。
1.3 将 信 号 用 一 个 数 据 序列来表示
对于离散时间信号，还可以表示成一个数的序列，例如： x[n]={....， 0.1， 1.1， -1.2， 0， 1.3， ….} ↑n=0
上述三种信号的描述方法是经常要使用的。
2.MATLAB 及其操作简述 2.1 MATLAB 简介
即横轴和纵轴，因此，图像信号具有两个或两个以上的独立变量。
在《信号分析与处理》课程中，我们只关注这种只有一个独立变量
（Independent variable）的信号，并且把这个独立变量统称为时间变量（Time
variable），不管这个独立变量是否是时间变量。
在自然界中，大多数信号的时间变量都是连续变化的，因此这种信号被称为
（1）以直接列出元素的形式输入； （2）通过语句和函数产生； （3）建立在 M 文件中； （4）从外部的数据文件中装入。 在 MATLAB 语言中不必描述矩阵的维数和类型，它们是由输入的格式和内容来确 定的。 输入小矩阵最简单的方法是使用直接排列的形式，把矩阵的元素直接排列到 方括号中，每行内的元素用空格或逗号分开，行与行的内容用分号格开。例如输 入： A=[1 2 3；4 5 6；7 8 9] 或 A=[1，2，3；4，5，6；7，8，9] 都将得到同样的输出结果。 大的矩阵可以分行输入，用回车号代替分号。输入后矩阵 A 将一直保存在工 作空间中，除非被替代和清除，A 矩阵可以随时被调出来。若在命令末尾加上“；” 号，则表示结果不显示，除非再次调用。 2．矩阵的运算 如果一个矩阵 A 有 n 行、m 列元素，则称 A 矩阵为 n×m 矩阵，如果 n=m，则 称矩阵 A，又称为方阵。MATLAB 定义了下面各种矩阵的基本运算： （1）矩阵转置
(完整版)数字信号处理实验二
y = filter(num,den,x,ic);
yt = a*y1 + b*y2;
d = y - yt;
subplot(3,1,1)
stem(n,y);
ylabel('振幅');
title('加权输入: a \cdot x_{1}[n] + b \cdot x_{2}[n]的输出');
subplot(3,1,2)
%扫频信号通过2.1系统：
clf;
n = 0:100;
s1 = cos(2*pi*0.05*n);
s2 = cos(2*pi*0.47*n);
a = pi/2/100;
b = 0;
arg = a*n.*n + b*n;
x = cos(arg);
M = input('滤波器所需的长度=');
num = ones(1,M);
三、实验器材及软件
1.微型计算机1台
2. MATLAB 7.0软件
四、实验原理
1.三点平滑滤波器是一个线性时不变的有限冲激响应系统，将输出延时一个抽样周期，可得到三点平滑滤波器的因果表达式，生成的滤波器表示为
归纳上式可得
此式表示了一个因果M点平滑FIR滤波器。
2.对线性离散时间系统，若y1[n]和y2[n]分别是输入序列x1[n]和x2[n]的响应，则输入
plot(n, y);
axis([0, 100, -2, 2]);
xlabel('时间序号 n'); ylabel('振幅');
信号处理的应用与实现实验报告
《信号处理的应用与实现》实验报告一、实验目的（1）理解和学会DFT频谱的分析。
（2）学会利用Chrip-z变换，对信号频谱进行分析。
（3）掌握时间抽选的FFT算法程序的设计。
二、实验环境硬件环境：PC一台开发环境：matlab 2007三、实验内容【1】实验一某信号含有50Hz和100Hz和200Hz三种频率。
设计一个实验，将这三个频率分量找出来。
要求：（1）产生该信号；（2）用DFT进行频谱分析并作图；（3）对结果进行简要分析。
1. 实验原理与分析根据序列x[n] 的DTFT定义：∑∞-∞=-=n jnωjωx[n]e)X(e以及N 点序列x[n] 的DFT 定义：∑∑-=-=-===101022][][)(][N n kn N N n kn N j k N j W n x en x e X k X ππ 在MATLAB 中，对如下形式为的DTDFTωωωωωωωjN N j jM M j j j j e d e d d e p e p p e D e p e X ----++++++==......)()()(1010可以用函数H=Freqz （num ，den ，w ）计算；可以用函数U=fft （u ，N ）和u=ifft （U ，N ）计算N 点序列的DFT 正、反变换。
因此，设置产生一个正弦波信号，该信号有含有50Hz 和100Hz 和200Hz 三种频率，如：y=cos(2*pi*50*ns*ts)+cos(2*pi*100*ns*ts)+cos(2*pi*200*ns *ts)，对此信号可进行时域和频域的显示和分析，通过对其进行傅里叶变换，可得到其的频谱图，并在处理分离显示出这三个独立的频谱分量。
2. 程序设计如下：%实验一DFT 频谱分析clc;fs=500; %设抽样频率为500Hzts=1/fs; %抽样周期T=1; %时间ns=1:T/ts; %序列长度y=cos(2*pi*50*ns*ts)+cos(2*pi*100*ns*ts)+cos(2*pi*200*ns*ts); %产生含三不同频率的信号N=length(y); %计算N点DFTn=0:1:N-1;k=n;WN=exp(-j*2*pi/N);nk=n'*k;WNnk=WN.^nk;xk=y*WNnk;figure; %绘图subplot(2,1,1)plot(ns*ts,y);title('图一该信号波形');xlabel('Time/s')ylabel('幅度')%figure;subplot(2,1,2)plot(1:N/2,xk(1:N/2));title('图二各频率分量（50Hz &100Hz & 200Hz）');xlabel('频率/Hz');ylabel('幅度');3. 产生图形如下：4. 试验总结:通过本次实验采用的抽样频率为600hz,本次实验图形主要是对信号y=cos(2*pi*50*ns*ts)+cos(2*pi*100*ns*ts)+cos(2*pi*200*ns*ts)进行时域和频域（傅里叶变换后的频谱图和三个频率分量50hz、100hz、200hz的频谱绝对值）进行图形显示，通过它们，我们可以认识到该正弦波信号的时域、频域特征。
信号处理仿真及应用实验指导书(最新)
信号处理仿真及应用实验指导书实验一 电路的建模与仿真——MATLAB 程序设计一、实验目的：1、熟悉MATLAB 命令和编辑、运行、调试环境；2、编写M 文件，实现电路仿真。
二、实验原理与方法：仿真RLC 电路的响应，要求运用电路分析知识编写M 文件，计算电流，并绘制出图形。
二、实验内容及步骤：方法一：采用函数文件形式进行仿真（参考教材P18例子）1、如下图所示电路的初始能量为零，t=0时刻，将一个25mA 的直流源作用到电路上，其中电容C=0.1F ，电感L=1H ，电阻R=4Ω，画出图中电感L 支路上电流i L 的图形。
列写出关于电感L 支路上电流i L 的微分方程 2、根据建模分析 3、进行MA TLAB 仿真建立M 文件，运行求解微分方程 4、绘制电感支路电流图形方法二、采用MA TLAB 函数dsolve 进行仿真1、运用电路分析知识建立电路模型如上图所示电路的初始能量为零，t=0时刻，将一个25mA 的直流源作用到电路上，其中电容C=25nF ，电感L=25mH ，电阻R=400Ω（注意该参数与前面的参数不同）。
列写出关于电感L 支路上电流i L 的微分方程因为电路初始能量为0，而且电感上的电流不能突变，所以在开关打开瞬间电感上的电流),0(0)(==t t i L 电感上的电压),0(0)(==t t V L 又,/)(*)(dt i d L t V L L =所以：0)0(=+dtdi L （1）根据电路图及基尔霍夫电流定律可得：I i i i C R L =++ （2）其中，C R i i ,的表达式分别如下：RV i R =，dtdV Ci C = （3）在上式中，V 为电阻R 两端电压，同时也就是电容两端电压，又有如下式关系：dtdi LV L =22dti d LdtdV L = （4）将（3）式与（4）式依次代入（2）式，可得如下表达式：LCI LCi dtdi RC dti d L L L =++1222、进行MATLAB 仿真建立M 文件，运行求解微分方程 desolve ：求解微分方程符号的一般指令，其通用格式为： ('1,2,','1,2,r d s o l v e e q e q c o n d c o n d v=⋅⋅⋅⋅⋅⋅其中，eq1,eq2,…分别代表按序排列的不同微分方程，cond1、cond2分别代表微分方程式的初始条件，v 代表微分方程中的独立变量（其默认独立变量为t ）。
信号处理的实验报告
一、实验目的1. 理解信号处理的基本概念和方法。
2. 掌握信号时域和频域分析的基本方法。
3. 熟悉常用信号处理算法的应用。
4. 提高信号处理实验技能。
二、实验原理信号处理是研究信号的获取、传输、处理、分析和解释的一门学科。
本实验主要研究以下内容：1. 信号时域分析：通过对信号进行时域变换，分析信号的时域特性。
2. 信号频域分析：通过对信号进行频域变换，分析信号的频域特性。
3. 信号处理算法：学习常用的信号处理算法，如滤波、压缩、解调等。
三、实验内容1. 信号时域分析（1）实验目的：观察和分析信号的时域特性。
（2）实验步骤：① 利用MATLAB生成一个简单的信号（如正弦波、方波等）；② 绘制信号的时域波形图；③ 分析信号的时域特性，如幅度、频率、相位等。
2. 信号频域分析（1）实验目的：观察和分析信号的频域特性。
（2）实验步骤：① 对时域信号进行快速傅里叶变换（FFT）；② 绘制信号的频域谱图；③ 分析信号的频域特性，如频谱分布、带宽等。
3. 信号处理算法（1）实验目的：掌握常用信号处理算法的应用。
（2）实验步骤：① 对信号进行滤波处理，如低通滤波、高通滤波等；② 对信号进行压缩处理，如均方根压缩、对数压缩等；③ 对信号进行解调处理，如幅度解调、相位解调等。
四、实验结果与分析1. 信号时域分析结果（1）正弦波信号的时域波形图显示了信号的幅度、频率和相位。
（2）方波信号的时域波形图显示了信号的幅度、频率和相位。
2. 信号频域分析结果（1）正弦波信号的频域谱图显示了信号的频率成分。
（2）方波信号的频域谱图显示了信号的频率成分。
3. 信号处理算法结果（1）低通滤波处理后的信号降低了高频成分，保留了低频成分。
（2）均方根压缩处理后的信号降低了信号的动态范围，提高了信噪比。
（3）幅度解调处理后的信号恢复了原始信号的幅度信息。
五、实验结论通过本次实验，我们掌握了信号处理的基本概念和方法，熟悉了信号时域和频域分析的基本方法，了解了常用信号处理算法的应用。
最新语音信号处理实验报告实验二
最新语音信号处理实验报告实验二实验目的：本实验旨在通过实际操作加深对语音信号处理理论的理解，并掌握语音信号的基本处理技术。
通过实验，学习语音信号的采集、分析、滤波、特征提取等关键技术，并探索语音信号处理在实际应用中的潜力。
实验内容：1. 语音信号采集：使用语音采集设备录制一段时长约为10秒的语音样本，确保录音环境安静，语音清晰。
2. 语音信号预处理：对采集到的语音信号进行预处理，包括去噪、归一化等操作，以提高后续处理的准确性。
3. 语音信号分析：利用傅里叶变换等方法分析语音信号的频谱特性，观察并记录基频、谐波等特征。
4. 语音信号滤波：设计并实现一个带通滤波器，用于提取语音信号中的特定频率成分，去除噪声和非目标频率成分。
5. 特征提取：从处理后的语音信号中提取关键特征，如梅尔频率倒谱系数（MFCC）等，为后续的语音识别或分类任务做准备。
6. 实验总结：根据实验结果，撰写实验报告，总结语音信号处理的关键技术和实验中遇到的问题及其解决方案。
实验设备与工具：- 计算机一台，安装有语音信号处理相关软件（如Audacity、MATLAB 等）。
- 麦克风：用于采集语音信号。
- 耳机：用于监听和校正采集到的语音信号。
实验步骤：1. 打开语音采集软件，调整麦克风输入设置，确保录音质量。
2. 录制语音样本，注意控制语速和音量，避免过大或过小。
3. 使用语音分析软件打开录制的语音文件，进行频谱分析，记录观察结果。
4. 设计带通滤波器，设置合适的截止频率，对语音信号进行滤波处理。
5. 应用特征提取算法，获取语音信号的特征向量。
6. 分析滤波和特征提取后的结果，评估处理效果。
实验结果与讨论：- 描述语音信号在预处理、滤波和特征提取后的变化情况。
- 分析实验中遇到的问题，如噪声去除不彻底、频率成分丢失等，并提出可能的改进措施。
- 探讨实验结果对语音识别、语音合成等领域的潜在应用价值。
结论：通过本次实验，我们成功实现了语音信号的基本处理流程，包括采集、预处理、分析、滤波和特征提取。
信号处理基础实验部分课程设计 (2)
信号处理基础实验部分课程设计实验目的本实验的目的是通过搭建基本的信号处理系统，加深学生对信号处理知识的理解，培养学生的实验能力和解决问题的能力。
具体目标如下：1.掌握MATLAB/Simulink等工具在信号处理中的基本应用。
2.熟悉信号处理基本算法，理解各种滤波器的原理和实现方法。
3.学习信号的采样、重构等基本概念，并掌握在实际应用中的处理方法。
4.了解信号处理在实际应用中的基本流程和步骤，如通过FFT分析信号频谱、使用滤波器去除噪声等。
实验内容实验一：音频采集与重构对于一个给定的音频信号，要求你使用采集卡进行采集，并将其用DA输出。
然后，再通过重构来恢复原始信号，并计算其重构误差。
你需要研究并编写MATLAB程序完成此实验。
该实验的步骤如下：1.研究采集卡的使用方法。
2.使用MATLAB编写程序完成音频信号的采集。
3.将采集到的音频数据经过重构处理，并计算其误差。
4.对比音频信号采集数据和重构数据的差异，分析重构误差的来源。
实验二：信号滤波在这个实验中，你需要对一段信号进行滤波处理，并进行频域分析。
具体的，可以选择使用FIR或IIR滤波器。
你需要研究并编写MATLAB程序完成此实验。
该实验的步骤如下：1.选择合适的FIR或IIR滤波器。
2.根据选择的滤波器特性，计算其系数。
3.使用MATLAB将信号输入滤波器中，得到滤波后的信号。
4.对滤波后的信号进行频谱分析，比较滤波前后的信号频谱。
5.深入分析滤波器特性对滤波效果的影响。
实验三：信号噪声去除在这个实验中，你需要通过使用降噪算法，将一段含噪声的信号恢复为原始信号。
该实验的步骤如下：1.为原始信号添加噪声。
2.研究降噪算法，选择适当的算法。
3.根据选定算法及其参数，在MATLAB中实现该算法。
4.将加噪信号输入到算法中，得到去噪后信号。
5.对比去噪前后的信号，分析去噪算法的性能。
实验要求1.完成实验报告，说明实验原理、实验步骤、实验数据、实验分析和小结，体现实验思想和方法。
信号处理实验报告
1. 进一步掌握信号分解的方法；2. 熟悉RLC 串联谐振电路的选频特性；基波二次谐波三次谐波四次谐波五次谐波六次谐波七次谐波频率 2.778 5.553 8.329 13.885 13.884 0 19.442 (KHz)幅值1070.0 90.8 282.0 40.3 108.0 0 75.2 (mv)1. 由表中数据可以比对出：1 ，3 ，5 ，7 次谐波的频率之比为：2.778 ：8.329 ：13.884 ：19.442 = 1 ：2.998 ：4.999 ：6.999是与傅里叶级数相符合的。
2. 同时可以比对出：其电压幅值之比：1070.0 ：282.0 ：108.0 ：75.2 = 1 ：0.2636 ：0.101：0.070 电压的幅值之比不是彻底符合要求，但是大致上能满足要求。
造成这一情况的原因可能是在测量幅值的过程中存在着干扰，实验中存在一定误差。
3. 2 ，4 ，6 次谐波的幅度较其他次谐波的幅度比较相对较小，基本满足幅度为0 的估计。
造成这一情况的原因也应该是在幅值的测量过程中存在的干扰所致。
Ⅰ-ⅤⅠ-ⅤⅠ-ⅦⅠ-ⅢⅦ-Ⅴ5 74.999 6.999图形见下Ⅴ--Ⅶ737≈3Ⅰ-ⅠⅢ-Ⅲ32.998Ⅲ-ⅦⅤ535≈3Ⅴ-Ⅶ757≈ 5Ⅰ-Ⅰ11NxNyff x图形y计算出的对应不同频率的 R 如上表所示，可以看出不同频率的 R 是不同的，这可能是L L因为趋肤效应的影响所致。
R (k Ω)L43.3 245.0 539.0 1001.3U (V)AB8.88.8 8.8 8.8U (V)R13.600 0.9600.464 0.256f 0 3f 05f 0 7fm c ． 简述李萨如图形的主要用途。
李萨如图可以用来大致判断合成图形的 X ，Y 方向的正弦运动的频率之比。
由此可以根据已知的一个输入频率求另一待测频率a ． 在RLC 电路中，若改变电阻R1 使电路的Q 变化，那末串联谐振电路的选频效应有什么变化，并说明Q 的物理意义。
(新版)信号分析与处理实验指导书
信号分析与处理实验指导书信息学院电子信息教研室2009-2010学年第2学期前言“信号分析与处理”是电气工程及其自动化、无线电技术、自动控制、通信工程、生物医学电子工程、信号图像处理、空间技术等专业的一门重要的专业基础课，也是国内各院校相应专业的主干课程。
当前，科学技术的发展趋势既高度综合又高度分化，这要求高等院校培养的大学生，既要有坚实的理论基础，又要有严格的工程技术训练，不断提高实验研究能力、分析计算能力、总结归纳能力和解决各种实际问题的能力。
21 世纪要求培养“创造型、开发型、应用型”人才，即要求培养智力高、能力强、素质好的人才。
由于该课程核心的基本概念、基本理论和分析方法都非常重要，而且系统性、理论性很强，为此在学习本课程时，开设必要的实验，对学生加深理解深入掌握基本理论和分析方法，培养学生分析问题和解决问题的能力，以及使抽象的概念和理论形象化、具体化，对增强学习的兴趣有极大的好处，做好本课程的实验，是学好本课程的重要教学辅助环节。
在做完每个实验后，请务必写出详细的实验报告，包括实验方法、实验过程与结果、心得和体会等。
目录实验一、基本运算单元 (4)实验二、周期信号的分解与合成 (8)实验三、无源和有源滤波器（LPF、HPF、BPF、BEF） (11)实验四、信号的采样与恢复 (14)实验五、二阶系统的轨迹 (16)附录1：TKSS-B 型信号与系统实验箱使用说明书 (19)实验一 基本运算单元一、实验目的1、熟悉由运算放大器为核心元件组成的基本运算单元2、掌握加法器、积分器和微分器的电路连接 二、实验设备与仪器1、信号与系统实验箱TKSS-B 型；2、双踪示波器。
三、实验原理1、运算放大器运算放大器实际就是高增益直流放大器，当它与反馈网络连接后，就可实 现对输入信号的加法、积分、微分等多种数学运算，运算放大器因此而得名。
运算放大器的引脚如图1-1 所示。
图1-1 运算放大器由图可见，它具有两个输入端和一个输出端：当信号从“－”端（即引脚2）输入时，输出信号与输入信号反相，故“－”端称为反相输入端；而从“＋”端（即引脚3）输入时，输出信号与输入信号同相，故称“＋”端为同相输入端。
信号处理技术实验报告
信号处理技术实验报告在信号处理技术这一领域里，实验是非常重要的一环。
本次实验旨在通过实操操作和数据分析，探讨信号处理技术的应用和原理。
以下将详细介绍实验过程和结果。
实验一：滤波器设计与实现在本实验中，我们首先学习了滤波器的设计原理，然后通过软件仿真工具进行了滤波器的设计与实现。
我们分别设计了低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器，通过观察输出信号波形和频谱图，我们验证了设计的滤波器的有效性。
实验二：采样定理验证实验采样定理是信号处理技术中一个非常重要的理论。
在本实验中，我们进行了一系列的采样实验，验证采样频率是否满足信号的重构条件。
通过实验数据的对比分析，我们验证了采样定理的正确性，并且得出了一些结论和经验。
实验三：数字信号处理硬件实现本次实验中，我们使用FPGA芯片进行了数字信号的硬件实现。
我们编写了Verilog代码，实现了数字信号的低通滤波和加法运算。
通过实验数据的对比和波形分析，我们验证了硬件实现的正确性，并且对FPGA在信号处理中的应用有了更深入的理解。
实验四：信号处理算法优化在这个实验中，我们学习了常见的信号处理算法，比如快速傅里叶变换（FFT）和小波变换。
我们通过对算法的原理和实现细节进行分析，并尝试对算法进行优化。
通过实验数据的对比和性能测试，我们得出了一些优化算法的结论，为实际应用提供了指导。
总结：通过本次实验，我们深入了解了信号处理技术的基本原理和应用。
我们通过实操操作和数据分析，掌握了一定的实验技能，并且对信号处理技术有了更深入的认识。
希望在以后的学习和工作中能够更好地运用所学的知识，为信号处理技术的发展做出贡献。
数字信号处理—原理、实现及应用(第4版)第2章 时域离散信号和系统的频域分析 学习要点及习题答案
·22· 第2章 时域离散信号和系统的频域分析2.1 引 言数字信号处理中有三个重要的数学变换工具，即傅里叶变换、Z 变换和离散傅里叶变换，利用它们可以将信号和系统在时域空间和频域空间相互转换，这大大方便了对信号和系统的分析和处理。
三种变换互有联系，但又不同。
表征一个信号和系统的频域特性用傅里叶变换；Z 变换是傅里叶变换的一种扩展，在Z 域对系统进行分析与设计更加既灵活方便。
单位圆上的Z 变换就是傅里叶变换，因此用Z 变换分析频域特性也很方便。
离散傅里叶变换是离散化的傅里叶变换，因此用计算机分析和处理信号时，全用离散傅里叶变换进行。
离散傅里叶变换具有快速算法FFT ，使离散傅里叶变换在应用中更加重要。
但是离散傅里叶变换不同于傅里叶变换和Z 变换，其优点是将信号的时域和频域都进行了离散化，便于计算机处理。
但实际使用中，一定要注意它的特点，例如对模拟信号进行频域分析，只能是近似的，如果使用不当，会引起较大的误差。
因此掌握好这三种变换是学习好数字信号处理的关键。
本章只学习前两种变换，离散傅里叶变换及其FFT 在下一章中讲述。
2.2 本章学习要点(1) 求序列的傅里叶变换—序列频率特性。
(2) 求周期序列的傅里叶级数和傅里叶变换—周期序列频率特性。
(3) 0()，()，()，1，cos()n N n a u n R n n δω，0sin()n ω和0j e n ω的傅里叶变换，02/ωπ为有理数。
(4) 傅里叶变换的性质和定理：傅里叶变换的周期性、移位与频移性质、时域卷积定理、巴塞伐尔定理、频域卷积定理、频域微分性质、实序列和一般序列的傅里叶变换的共轭对称性。
(5) 求序列的Z 变换及其收敛域。
(6) 序列Z 变换收敛域与序列特性之间的关系。
(7) 求逆Z 变换：部分分式法和围线积分法。
(8) Z 变换的定理和性质：移位、反转、Z 域微分、共轭序列的Z 变换、时域卷积定理、初值定理、终值定理、巴塞伐尔定理。
信号处理综合实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 深入理解信号处理的基本原理和方法。
2. 掌握信号处理在各个领域的应用，如语音信号处理、图像处理等。
3. 熟悉实验设备的使用，提高实际操作能力。
4. 培养团队协作和问题解决能力。
二、实验内容本次实验主要分为以下几个部分：1. 语音信号处理（1）采集语音信号：使用麦克风采集一段语音信号，并将其转换为数字信号。
（2）频谱分析：对采集到的语音信号进行频谱分析，观察其频谱特性。
（3）噪声消除：设计并实现噪声消除算法，对含噪语音信号进行处理，提高信号质量。
（4）语音增强：设计并实现语音增强算法，提高语音信号的清晰度。
2. 图像处理（1）图像采集：使用摄像头采集一幅图像，并将其转换为数字图像。
（2）图像增强：对采集到的图像进行增强处理，如对比度增强、亮度增强等。
（3）图像滤波：设计并实现图像滤波算法，去除图像中的噪声。
（4）图像分割：设计并实现图像分割算法，将图像中的不同区域分离出来。
3. 信号处理算法实现（1）傅里叶变换：实现离散傅里叶变换（DFT）和快速傅里叶变换（FFT）算法，对信号进行频谱分析。
（2）小波变换：实现离散小波变换（DWT）算法，对信号进行时频分析。
（3）滤波器设计：设计并实现低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等，对信号进行滤波处理。
三、实验原理1. 语音信号处理（1）语音信号采集：通过麦克风将声音信号转换为电信号，再通过模数转换器（ADC）转换为数字信号。
（2）频谱分析：利用傅里叶变换将时域信号转换为频域信号，分析信号的频谱特性。
（3）噪声消除：采用噪声消除算法，如维纳滤波、谱减法等，去除信号中的噪声。
（4）语音增强：利用语音增强算法，如谱峰增强、长时能量增强等，提高语音信号的清晰度。
2. 图像处理（1）图像采集：通过摄像头将光信号转换为电信号，再通过模数转换器（ADC）转换为数字图像。
（2）图像增强：通过调整图像的亮度、对比度等参数，提高图像的可视效果。
（3）图像滤波：利用滤波器去除图像中的噪声，如均值滤波、中值滤波、高斯滤波等。
信号处理综合实训论文说明书
摘要滤波器的功能是让一定频率范围内的信号通过，而将此频率范围之外的信号加以抑制或使其急剧衰减。
当干扰信号与有用信号不在同一频率范围之内，可使用滤波器有效的抑制干扰。
数字滤波器是数字信号处理的基础，用来对信号进行过滤、检测与参数估计等处理，在通信、图像、语音等许多领域有着十分广泛的应用，尤其在图像处理、数据压缩等方面取得了令人瞩目的进展与成就。
集成运放和RC网络组成的有源滤波器则比较适用于低频。
此外，它还具有一定的增益，且因输入与输出之间有良好的隔离而便于级联。
由于大多数反映生理信息的光电信号具有频率低、幅度小、易受干扰等特点，因而RC有源滤波器普遍应用于光电弱信号检测电路中。
作为强大的计算软件, Matlab提供了编写图形用户界面的功能。
所谓图形用户界面, 简称为GUI, 是由各种图形对象, 如图形窗口菜单按钮、文本框等构建的用户界面。
MATALB 可以创建图形用户界面GUI ( GraphicalUser Interface) ，它是用户和计算机之间交流的工具。
Matlab 将所有GUl 支持的用户控件都集成在这个环境中并提供界面外观、属性和行为响应方式的设置方法,随着版本的提高,这种能力还会不断加强。
而且具有强大的绘图功能,可以轻松的获得更高质量的曲线图。
关键词：MATLAB；GUI；IIR滤波器；FIR滤波器AbstractFilter function is to let the signal through a certain frequency range, and the frequency range of signal to restrain or make it sharp attenuation.When the interfering signal and useful signal is not in the scope of the same frequency, can use filter to restrain the interference effectively.Is the basis of digital signal processing, digital filter used to filtering, signal detection and parameter estimation, such as processing, in many areas such as communication, image, voice has a very wide application, especially in image processing, data compression, etc, made remarkable progress and achievement.Integrated operational amplifier and RC active filter composed of network is more suitable for low frequency.In addition, it also has a certain gain, and because of good isolation between the input and output and easy to cascade.Since most reflect the physical information of the photoelectric signal with low frequency, small amplitude, are susceptible to interference characteristics, thus the RC active filter commonly used light electricity in weak signal detection circuit.As a powerful calculation software, Matlab provides a write the function of the graphical user interface.So-called graphical user interfaces, GUI for short, is by all kinds of graphic objects, such as graphics window menu button, text box, to build the user interface.MATALB can create a graphical user Interface GUI (GraphicalUser Interface), it is a tool for communication between user and computer.MATLAB integrate all GUl support user control in this environment and provides the interface appearance, properties, and behavior response mode setting method, with the improvement of version, will continuously strengthen this ability.And with a strong drawing function, can easily achieve higher quality of the graph.Key word: Matlab;GUI;IIR filter;FIR filter目录引言 (1)1 滤波器介绍及设计方案 (1)1.1 滤波器的介绍 (1)1.2 滤波器结构 (1)2 电路设计及说明 (2)2.1 原理图确定 (2)2.2 原理图设计 (2)2.3 滤波电容 (3)2.4 指示灯 (3)2.5 芯片NE5532P介绍 (3)3 电路板的制作与硬件调式 (4)3.1 硬件电路板 (4)3.2 注意事项 (5)3.3 调试 (5)3.4 测试结果和幅频图分析 (5)4 软件设计 (6)4.1 GUI界面设计简介 (6)4.2 基于Matlab GUI的数字滤波器 (7)4.3 滤波器设计软件回调函数编写 (8)4.4 软件验证 (12)5 总结 (12)谢辞 (14)参考文献 (15)引言数字系统的前端，需要一个对微弱信号预处理的部分；在抽样量化之前，还需要一个对信号最高频率进行限制的处理。
信号处理及应用实验说明书(3)
信号处理及应用实验说明书实验三MATLAB设计滤波器1．试用Matlab程序，确定一个模拟低通滤波器得阶数n和截止频率Wc，并绘出相应的平方幅频曲线。
设计指标为：通带边界频率Ωc＝200π,阻带边界频率Ωz＝300π，通带波纹δ1＝1dB，在Ωz幅度衰减δz>18dB。
2．用Matlab程序，设计一个切比雪夫低通滤波器的传递函数，并绘出相应的平方幅频曲线，要求满足以下指标：（1）通带截至频率f c＝3kHz，最大波动δp≤0.5dB；（2）阻带始点频率f z＝12kHz处衰减δz≥50dB。
3．试用Matlab编程，设计一个巴特沃思低通滤波器的传递函数，并绘出相应的平方幅频曲线。
要满足以下指标：通带截止频率Ωc＝12×103×π rad/s处衰减δc≤3dB，阻带始点频率Ωz＝24×103×π rad/s处衰减δz≥25dB。
4．试用Matlab编程，设计一带通滤波器的传递函数，并绘出相应的幅频特性曲线，要求满足下列指标：（1）通带带宽B=200Hz，中心频率Ω0=1000Hz，通带内最大衰减＝2dB；（2）阻带的上边界频率ΩzBL=800 Hz，下边界频率ΩzBH=1240 Hz，衰减δz≥15dB。
5．确定一高通滤波器的传递函数，并绘出相应的幅频特性曲线，要求：（1）按巴特沃思滤波器进行频率的转换，通带范围：1MHz≤f<∞，最大衰减δp≤1dB；（2）当0≤f<500k Hz时，阻带衰减Ωz≥20dB。
6．用Matlab编程设计一切比雪夫带通数字滤波器。
其通带为2－3 k Hz，过渡带宽0.5 k Hz，通带波纹小于1dB，阻带衰减20dB，抽样频率Fs＝10000Hz。
7．用Matlab编程设计一高通数字滤波器，通带边界频率为2 k Hz，阻带边界频率1.5 k Hz，通带波纹小于1dB，阻带衰减大于20dB，抽样频率为5 k Hz。
2020年信号处理及应用实验报告
信号处理及应用实验报告学院机械工程及自动化学院专业方向机械电子工程班级 13714班学号学生姓名王世强216年12月实验一模拟滤波器实验1、有源和无源带通滤波器频率(Hz)2461K5K2K5K5K5K5K7K1KU(i) （V）555555555555U(o)1（V）（无源）.42.73.9191315.94.83.73.61.46U(o)2（V）（有源）.9187891454665293388452画出无源与有源带通滤波器的幅频特性，并分析所测幅频特性与理想幅频特性有何区别？带通滤波器的实际幅频特性除了存在通带和阻带外，还在两者间存在过渡带，而不是突然下降；幅频特性在通带内并不完全平直；在阻带内幅频特性也不是零值，而是衰减至所允许的偏差范围内。
2、巴特沃斯低通滤波器频率(Hz)481121622435U(i) （V）33333333U(o)1（V）N=25368446628.77.36U(o)2（V）N=3946947735.71.41.13U(o)3（V）N=4456311112.46.22.4填写上表并在同一张图上画出N=2,3,4时的幅频特性。
实验二数字滤波器实验1．用窗函数法设计FIR滤波器有哪几个步骤？答（1）计算hh（2）选窗函数及窗口长度N根据给定的阻带衰减要求，确定窗口类型，然后根据相应的过渡带宽度w确定N,即w=A2πN，从而有N=2πAw。
式中，A是一个与（3）截短hd(n)h（4）由h(n)求滤波器的H(z)，再求得H(ejw)2．双线性变换法设计IIR滤波器与冲击响应不变法设计IIR滤波器的区别。
答冲激响应不变法是使模拟滤波器与数字滤波器的冲激响应互相模仿，从而达到两者频响之间的相互模仿。
冲激响应不变法中数字角频率与模拟角频率之间是线性变换，由基本映射z=esiT得到的w=ΩT的频率映射关系使得s平面的虚轴每隔2π/T便映射到z平面的单位圆上一周，是一个多对一的映射双线性变换法的基本思路是让两种滤波器的输入、输出互相模仿，从而达到频响的互相模仿。
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信号处理及应用实验说明书
实验二数字滤波器实验
1）实验目的
熟悉设计IIR数字滤波器的原理与方法，掌握用窗函数法设计FIR数字滤波器的原理与方法。
2）实验设备
①THKSS-E型信号与系统实验箱
②DSP仿真器及DSP模块
③示波器
④导线：2根长线、1根短线
3）实验原理
1．无限冲击响应和有限冲击响应数字滤波器的基础理论。
2．模拟滤波器原理
3．双线性变换的设计原理
4．数字滤波器系数的确定方法
4）实验步骤
1．将DSP实验模块放在实验箱的合适位置，并正确完成计算机、DSP仿真器和DSP实验模块（J101）、实验箱的连接，如下图所示。
2．运行CCS3.31软件。
用Project/Open打开IIR目录下的“ExpIIR.pjt”工程文件；双击“Source”可查看各源程序，认真阅读并理解各程序。
3．加载“Exp IIR.out”，单击“Run”运行程序。
4．用真有效值数字万用表观察测试点SIN 点的信号输入和OUT 点的信号输出幅值。
改变输入信号的频率和幅度观察实验结果，分析产生结果的原因。
（该滤波器截止频率为1k）
5．FIR实验的文件为“FIR”目录下的“ExpFIR.pjt”工程文件（该滤波器截止频率为1.2k）。
5）实验报告
1．用窗函数法设计FIR滤波器有哪几个步骤？
2．双线性变换法设计IIR滤波器与冲击响应不变法设计IIR滤波器的区别。