数字信号处理 第二次上机
《数字信号处理》课程教学大纲
《数字信号处理》课程教学大纲课程编码：课程名称：数字信号处理英文名称： Digital signal processing适用专业：物联网工程先修课程：复变函数、线性代数、信号与系统学分：2总学时：48实验（上机）学时：0授课学时：48网络学时：16一、课程简介《数字信号处理》是物联网工程专业基础必修课。
主要研究如何分析和处理离散时间信号的基本理论和方法，主要培养学生在面对复杂工程问题时的分析、综合与优化能力，是一门既有系统理论又有较强实践性的专业基础课。
课程的目的在于使学生能正确理解和掌握本课程所涉及的信号处理的基本概念、基本理论和基本分析方法，来解决物联网系统中的信号分析问题。
培养学生探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感。
助力学生树立正确的价值观，培养思辨能力、工程思维和科学精神。
培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。
它既是学习相关专业课程设计及毕业设计必不可少的基础，同时也是毕业后做技术工作的基础。
二、课程目标和任务1.课程目标课程目标1（CT1）:运用时间离散系统的基本原理、离散时间傅里叶变换、Z变换、离散傅里叶变换（DFT）、快速傅里叶变换(FFT)、时域采样定理和频域采样定理等工程基础知识，分析物联网领域的复杂工程问题。
培养探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感[课程思政点1]。
助力学生树立正确的价值观，培养思辨能力、工程思维和科学精神[课程思政点2]。
课程目标2 （CT2）:说明利用DFT对模拟信号进行谱分析的过程和误差分析、区分各类网络的结构特点；借助文献研究运用窗函数法设计具有线性相位的FIR数字滤波器，分析物联网领域复杂工程问题解决过程中的影响因素，从而获得有效结论的能力。
培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当[课程思政点3]。
2.课程目标与毕业要求的对应关系三、课程教学内容第一章时域离散信号与系统（1）时域离散信号表示；（2）时域离散系统；（3）时域离散系统的输入输出描述法；*（4）模拟信号数字处理方法；教学重点：数字信号处理中的基本运算方法，时域离散系统的线性、时不变性及系统的因果性和稳定性。
《数字信号处理》课后上机题#优选.
subplot(2,2,2);stem(n,sn1,'.')
title('(b)系统1的单位阶跃响应');
xlabel('n');ylabel('s(n)')
%系统2
xn=[1,zeros(1,30)];
%xn=单位脉冲序列,长度N=31
xi=filtic(B2,A2,ys);
实验报告
第一章:时域离散信号和时域离散系统
*16.已知两个系统的差分方程分别为
(1) y(n)=0.6y(n-1)-0.08y(n-2)+x(n)
(2) y(n)=0.7y(n-1)-0.1y(n-2)+2x(n)-x(n-2)
分别求出所描述的系统的单位脉冲响应和单位阶跃响应.
解:(可附程序)
(1)系统差分方程的系数向量为
subplot(2,2,1);stem(n,hn1,'.')
title('(a)系统1的系统单位脉冲响应');
xlabel('n');ylabel('h(n)')
xn=ones(1,30);
%xn=单位阶跃序列,长度N=31
sn1=filter(B1,A1,xn,xi);
%调用filter解差分方程,求系统输出信号sn1
%设差分方程(2)系数向量
%系统1
xn=[1,zeros(1,30)];
ys=0;
%xn=单位脉冲序列,长度N=31
xi=filtic(B1,A1,ys);
%由初始条件计算等效初始条件输入序列xi
hn1=filter(B1,A1,xn,xi);
数字信号处理上机实验答案(全)1
第十章上机实验数字信号处理是一门理论和实际密切结合的课程，为深入掌握课程内容，最好在学习理论的同时，做习题和上机实验。
上机实验不仅可以帮助读者深入的理解和消化基本理论，而且能锻炼初学者的独立解决问题的能力。
本章在第二版的基础上编写了六个实验，前五个实验属基础理论实验，第六个属应用综合实验。
实验一 系统响应及系统稳定性。
实验二 时域采样与频域采样。
实验三 用FFT 对信号作频谱分析。
实验四 IIR 数字滤波器设计及软件实现。
实验五 FIR 数字滤波器设计与软件实现实验六 应用实验——数字信号处理在双音多频拨号系统中的应用任课教师根据教学进度，安排学生上机进行实验。
建议自学的读者在学习完第一章后作实验一；在学习完第三、四章后作实验二和实验三；实验四IIR 数字滤波器设计及软件实现在。
学习完第六章进行；实验五在学习完第七章后进行。
实验六综合实验在学习完第七章或者再后些进行；实验六为综合实验，在学习完本课程后再进行。
10.1 实验一: 系统响应及系统稳定性1.实验目的（1）掌握 求系统响应的方法。
（2）掌握时域离散系统的时域特性。
（3）分析、观察及检验系统的稳定性。
2.实验原理与方法在时域中，描写系统特性的方法是差分方程和单位脉冲响应，在频域可以用系统函数描述系统特性。
已知输入信号可以由差分方程、单位脉冲响应或系统函数求出系统对于该输入信号的响应，本实验仅在时域求解。
在计算机上适合用递推法求差分方程的解，最简单的方法是采用MA TLAB 语言的工具箱函数filter 函数。
也可以用MATLAB 语言的工具箱函数conv 函数计算输入信号和系统的单位脉冲响应的线性卷积，求出系统的响应。
系统的时域特性指的是系统的线性时不变性质、因果性和稳定性。
重点分析实验系统的稳定性，包括观察系统的暂态响应和稳定响应。
系统的稳定性是指对任意有界的输入信号，系统都能得到有界的系统响应。
或者系统的单位脉冲响应满足绝对可和的条件。
数字信号处理实验答案完整版
数字信号处理实验答案 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】实验一熟悉Matlab环境一、实验目的1.熟悉MATLAB的主要操作命令。
2.学会简单的矩阵输入和数据读写。
3.掌握简单的绘图命令。
4.用MATLAB编程并学会创建函数。
5.观察离散系统的频率响应。
二、实验内容认真阅读本章附录，在MATLAB环境下重新做一遍附录中的例子，体会各条命令的含义。
在熟悉了MATLAB基本命令的基础上，完成以下实验。
上机实验内容：（1）数组的加、减、乘、除和乘方运算。
输入A=[1 2 3 4]，B=[3 4 5 6]，求C=A+B，D=A-B，E=A.*B，F=A./B，G=A.^B并用stem语句画出A、B、C、D、E、F、G。
clear all;a=[1 2 3 4];b=[3 4 5 6];c=a+b;d=a-b;e=a.*b;f=a./b;g=a.^b;n=1:4;subplot(4,2,1);stem(n,a);xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('A');subplot(4,2,2);stem(n,b);xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('B');subplot(4,2,3);stem(n,c);xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('C');subplot(4,2,4);stem(n,d);xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('D');subplot(4,2,5);stem(n,e);xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('E');subplot(4,2,6);stem(n,f);xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('F');subplot(4,2,7);stem(n,g);xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('G');（2）用MATLAB实现下列序列：a) x(n)= 0≤n≤15b) x(n)=e+3j)n 0≤n≤15c) x(n)=3cosπn+π)+2sinπn+π) 0≤n≤15(n)=x(n+16),绘出四个周期。
数字信号处理实验指导书
三. 实验主要仪器设备和材料 计算机，MATLAB6.5 或以上版本 四. 实验方法、步骤及结果测试 关于 MATLAB 它是由美国的 Math Works 公司推出的一个科技应用软件，它的名字 是由 MATRIX(矩阵）和 LABORATORY（实验室）的前三个字母组合而 成 MATLAB 是一种高性能的、用于工程计算的编程软件，它把科学计 算、结果的可视化和编程都集中在一个使用方便的环境中 优势在于能很容易求解复数 数值问题，速度快且容易扩展创建新的 命令和函数 主要组成部分： （1）编程语言：以矩阵和数组为基本单位的编程语言 （2）工作环境：包括一系列的应用工具，提供编程和调试程序的环 境
I
目录
目录
前言 ......................................................................................................................................I 目录 .................................................................................................................................... II 实验一 学习使用 MATLAB............................................................................................. 1 一. 实验目的 ................................................................................................. 1 二. 实验内容和要求 ..................................................................................... 1 三. 实验主要仪器设备和材料 ..................................................................... 1 四. 实验方法、步骤及结果测试 ................................................................. 1 五. 实验报告要求 ....................................................................................... 23 六. 思考题 ................................................................................................... 23 实验二 用 FFT 做谱分析 ............................................................................................... 24 一. 实验目的 ............................................................................................... 24 二. 实验内容和要求 ................................................................................... 24 三. 实验主要仪器设备和材料 ................................................................... 25 四. 实验方法、步骤及结果测试 ............................................................... 25 五. 实验报告要求 ....................................................................................... 37 六. 思考题 ................................................................................................... 37 实验三 用双线性变换法设计 IIR 数字滤波器 ............................................................. 38 一. 实验目的 ............................................................................................... 38 二. 实验内容和要求 ................................................................................... 38 三. 实验主要仪器设备和材料 ................................................................... 38 四. 实验方法、步骤及结果测试 ............................................................... 38 五. 实验报告要求 ....................................................................................... 43 六. 思考题 ................................................................................................... 43 实验四 用窗函数法设计 FIR 数字滤波器 .................................................................... 44 一. 实验目的 ............................................................................................... 44 二. 实验内容和要求 ................................................................................... 44 三. 实验主要仪器设备和材料 ................................................................... 45 四. 实验方法、步骤及结果测试 ............................................................... 45 五. 实验报告要求 ....................................................................................... 51 六. 思考题 ................................................................................................... 51
本科专业认证《数字信号处理》课程教学大纲
《数字信号处理》课程教学大纲（Digital Signal Processing）编写单位：计算机与通信工程学院计算机科学与系（教研室）编写时间：2021 年 7 月《数字信号处理》课程教学大纲一、基本信息课程名称：数字信号处理英文名称：Digital Signal Processing课程类别：专业教育课程课程性质：选修课课程编码：08100J0257学分：2总学时：32学时。
其中，讲授学时20学时，实验学时12，上机学时0适用专业：计算机科学与技术、计算机科学与技术专业卓越工程师先修课程与知识储备：人工智能基础、信号与系统、MATLAB建模与仿真技术二、课程简介：该课程系统介绍了数字信号z域分析技术z变换，数字信号连续w域分析技术DTFT，数字信号离散w域分析技术DFT，以及数字IIR滤波和FIR滤波器的设计方法及实现结构。
通过本课程学习，学生能够掌握数字信号处理的基本原理和技术，为学习后续专业课程和从事数字信号处理算法研究及其工程实现技术打好基础。
三、教学目标1、课程思政教学目标：通过数字信号处理技术在国家民众生产生活中的影响，培养学生的爱国意识和对新技术的研究探索精神。
2、课程教学总目标：使学生掌握数字信号处理的基本分析方法和分析工具，为从事通信、信息或信号处理等方面的研究工作打下基础。
3、课程目标与学生能力和素质培养的关系：课程思政目标将科学研究精神与爱国主义有机融合，有利于培养德才兼备的通信专业人才；课程教学目标使学生掌握数字信号处理的分析和研究方法，培养学生独立分析问题与解决问题的能力，提高科学素质。
四、课程内容及学时分配本课程内容、建议学时以及知识单元如表1所示。
表1 课程内容及学时分配五、教学方法及要求1、教学方法要求要求任课教师具有通信工程专业背景；严格按照教学大纲执行教学计划，教材选择贴合教学大纲，体现教学目标；采用线上+线下混合式教学，课堂教学结合图形动画视频等多媒体资源，调动学生多种学习感官；课后利用微信、QQ、网络教学平台等多种线上资源，扩大学生的学习空间和形式；并通过一定的上机操作提高学生的动手实践能力，进一步加深理论知识；在讲授过程中，淡化公式推导，注重物理意义，去繁求简，抓住主线，由点到线，由线到面。
中国科学院刘艳老师现代数字信号处理第二章上机作业
一、上机作业要求
假设一个点目标在 x，y 平面上绕单位圆做圆周运动，由于外界干扰，其运 动轨迹发生了偏移。其中，x 方向的干扰为均值为 0，方差为 0.05 的高斯噪声； y 方向干扰为均值为 0，方差为 0.06 的高斯噪声。 1、产生满足要求的 x 方向和 y 方向随机噪声 500 个样本； 2、明确期望信号和观测信号； 3、试设计一 FIR 维纳滤波器，确定最佳传递函数：hopt Rxx 1Rxs ，并用该滤波器 处理观测信号，得到其最佳估计。 （注：自行设定误差判定阈值，根据阈值确 定滤波器的阶数或传递函数的长度） 。 4、要求 3 中，也可以选择 Kalman 滤波器进行滤波处理，采用哪种滤波器可以自 由选择。 5、分别绘制出 x 方向和 y 方向的期望信号、噪声信号、观测信号、滤波后信号、 误差信号的曲线图； 6、在同一幅图中绘制出期望信号、观测信号和滤波后点目标的运动轨迹。 7、实验报告要求： 给出求解思路和结果分析，给出 MATLAB 实现源程序和程序注 解。
三、源程序代码
clear all N=500; %x 方向上的信号% vx=normrnd(0,0.05.^0.5,1,N); n=1:N; sx=cos(0.004*pi*n); x=sx+vx; %清除之前所有的程序代码，以防引起干扰 %定义样本数 %定义 x 方向上噪声 %采样点 %期望信号,周期为 500 即与观测点数目一致 %叠加得观测信号
rxx=xcorr(x,x,'unbiased'); %观测信号的自相关函数 Rxx rxsx=xcorr(x,sx,'unbiased'); %观测信号与期望信号的互相关函数 Rxdx bx=sx*(sx)'/N; %期望信号均方值 for Lx=2:N %确定滤波器长度 for i=1:Lx %确定观测信号的自相关函数矩阵 for j=1:Lx if i<=j Rxx(i,j)=rxx(N+j-i); else Rxx(i,j)=rxx(N+i-j); end end end Rxx=inv(Rxx); %求逆矩阵 Rxsx=(rxsx(N:N+Lx-1))'; %截取相同长度向量以便可以进行矩阵乘法 hx=Rxx*Rxsx; %滤波器单位脉冲响应 hopt=Rxx-1Rxsx ex=bx-(Rxsx)'*hx; %均方误差 if ex<1e-2 %判断均方误差是否最小 （以 1%作为衡量度） break; end end ax=[1 zeros(1,Lx-1)]'; %确定滤波器系数 fx=filter(hx,ax,x); %滤波 %y 方向上的信号% vy=normrnd(0,0.06.^0.5,1,N); %噪声 sy=sin(0.004*pi*n); %期望信号 y=sy+vy; %观测信号 ryy=xcorr(y,y,'unbiased'); % 观 测 信 号 的 自 相 关 函 数 rysy=xcorr(y,sy,'unbiased'); %观测信号与期望信号的互相关函数 by=sy*(sy)'/N; %期望信号均方值 for Ly=2:N %确定滤波器长度 for i=1:Ly %确定观测信号的自相关函数矩阵 for j=1:Ly if i<=j Ryy(i,j)=ryy(N+j-i); else Ryy(i,j)=ryy(N+i-j); end end end Ryy=inv(Ryy); %求逆矩阵 Rysy=(rysy(N:N+Ly-1))'; %截取相同长度向量 hy=Ryy*Rysy; %滤波器单位脉冲响应 ey=by-(Rysy)'*hy; %均方误差
DSP实验报告2-数字信号处理
23 系 2012 级 丛松宇 PB12210075
3. clear; n=1:8; for i=1:4 x(i)=i; end for i=5:8 x(i)=9-i; end close all; subplot(2,4,1); stem(x);grid on; title('8 点三角波序列'); subplot(2,4,2); stem(abs(fft(x,8)));grid on; n=1:16; for i=9:16 x(i)=0; end subplot(2,4,3); stem(x);grid on; title('16 点三角波序列'); subplot(2,4,4); stem(abs(fft(x,16)));grid on; n=1:8; for i=1:4 x(i)=5-i; end
23 系 2012 级 丛松宇 PB12210075
1.② n=0:15; q=8;p=8; x=exp(-1*(n-p).^2/q); close all; subplot(3,2,1); stem(x),grid on title('q=8,p=8 的时域特性'); subplot(3,2,2); stem(abs(fft(x))),grid on;title('频域特性'); q=8;p=13; x=exp(-1*(n-p).^2/q); subplot(3,2,3); stem(x),grid on title('q=8,p=13 的时域特性'); subplot(3,2,4); stem(abs(fft(x))),grid on;title('频域特性'); q=8;p=14; x=exp(-1*(n-p).^2/q); subplot(3,2,5); stem(x),grid on title('q=8,p=14 的时域特性'); subplot(3,2,6); stem(abs(fft(x))),grid on;title('频域特性');
数字信号处理上机实验
数字信号处理上机实验一声音信号的频谱分析班级___________________ 学号_____________________ 姓名____________________一、实验目的1、了解声音信号的基本特征2、掌握如何用Matlab处理声音信号3、掌握FFT变换及其应用二、实验原理与方法根据脉动球表面波动方程可知，声压与该球的尺寸和振动的频率的乘积成正比，即声压一定时，球的尺寸越大，振动的频率越小。
可以将此脉动球看作人的声带，人说话的声压变化在0.1～0.6pa的很小范围内，可以看作恒定，所以声带越大，声音频率就越小，反之，声带越小，声音频率就越大。
女子的声带为11～15mm，男子的声带为17～21mm，由此可见，女声频率高，男声频率低，因此听起来女声尖利而男声低沉。
人类歌唱声音频率最大范围的基频：下限可达65.4 Hz，上限可达1046.5 Hz，不包括泛音。
出色的女高音的泛音最高的可达2700hz。
童声：童高音：261.6Hz～880Hz，童低音：196Hz～698.5Hz；女声：女高音：220Hz～1046.5Hz，女低音：174.6Hz～784Hz；男声：男高音：110Hz～523.3Hz，男低音：24.5Hz～349.2Hz。
FFT方法是处理声音信号的基本方法，详细原理参见参考书三、实验内容1、应用Windows录音机录入一段声音文件；2、应用Matlab分析该声音文件的信息，包括采样频率、数据位数，数据格式等；3、应用Matlab画出该声音文件的时域曲线；（如果是双声道数据，只处理左声道数据）4、应用FFT分析该声音文件的频谱信息，并画出频域曲线；5、以100Hz为间隔，在0-1100Hz的基频范围内统计声音能量分布情况，并画出柱形图。
四、思考题1、同一个人不同的声音文件是否具有相同的频谱信号？2、试分析男女声的频谱区别。
3、能否从频谱信号中将自己的声音与其他人的声音区分开来？五、实验报告要求1、简述实验目的及原理2、按实验要求编写Matlab文件，并附上程序及程序运行结果；3、结合所学知识总结实验中的主要结论；4、简要回答思考题。
数字信号处理(MATLAB版)上机实验操作
实验一离散时间信号与系统一、实验目的：1、熟悉常见离散时间信号的产生方法；2、熟悉离散时间系统的单位脉冲响应和单位阶跃响应的求解方法；3、熟悉离散时间信号经过离散时间系统的响应的求解方法。
二、实验内容：已知离散时间系统差分方程为y(n)-0.5y(n-1)+0.06y(n-2)=x(n)+x(n-1)，求1、该系统的单位脉冲响应并绘图；2、该系统的单位阶跃响应并绘图；3、已知x(n)=可自己指定用filter函数经过系统的响应并绘图；4、用conv_m函数求系统响应并绘图。
三、实验平台：MA TLAB集成系统四、设计流程：此处写个人自己的设计流程五、程序清单：此处写程序内容六、调试和测试结果：此处写程序的执行结果和实验过程中的调试经过、出现的错误和对应的解决方法七、教师评语与成绩评定此处由老师填写上机操作：实验一离散时间信号与系统实验内容：1．脉冲响应>> b =[1,1]; a = [1,-0.5,0.06];n = [-10:25];>> impz(b,a,n);>> title('Impulse Response'); xlabel('n'); ylabel('h(n)')2.单位阶跃响应>> x = stepseq(0,-10,25); s = filter(b,a,x);Warning: Function call stepseq invokes inexact match d:\MATLAB7\work\STEPSEQ.M.>> stem(n,s)>> title('Step Response'); xlabel('n');ylabel('s(n)')3.>> a=[1,-0.5,0.06];b=[1,1];>> n=-20:120;>> x1=exp(-0.05*n).*sin(0.1*pi*n+pi/3);>> s1=filter(b,a,x1);>> stem(n,s1);;xlabel('n');ylabel('s1(n)');4．>> a=[1,-0.5,0.06];b=[1,1];>> n=-20:120;>> h=impz(b,a,n);>> x1=exp(-0.05*n).*sin(0.1*pi*n+pi/3);>> [y,m]=conv_m(x1,n,h,n);Warning: Function call conv_m invokes inexact match d:\MATLAB7\work\CONV_M.M. >> stem(m,y);title('系统响应');xlabel('m');ylabel('y(m)');实验二离散信号与系统的连续频域分析一、实验目的：1、掌握离散时间信号的DTFT的MATLAB实现；2、掌握离散时间系统的DTFT分析；3、掌握系统函数和频率相应之间的关系。
西电数字信号处理上机实验报告
数字信号处理上机实验报告14020710021 张吉凯第一次上机实验一：设给定模拟信号()1000t a x t e -=，t 的单位是ms 。
(1) 利用MATLAB 绘制出其时域波形和频谱图（傅里叶变换），估计其等效带宽（忽略谱分量降低到峰值的3%以下的频谱）。
(2) 用两个不同的采样频率对给定的()a x t 进行采样。
○1()()15000s a f x t x n =以样本秒采样得到。
()()11j x n X e ω画出及其频谱。
○2()()11000s a f x t x n =以样本秒采样得到。
()()11j x n X e ω画出及其频谱。
比较两种采样率下的信号频谱，并解释。
（1）MATLAB 程序：N=10; Fs=5; T s=1/Fs;n=[-N:T s:N];xn=exp(-abs(n)); w=-4*pi:0.01:4*pi; X=xn*exp(-j*(n'*w)); subplot(211) plot(n,xn);title('x_a(t)时域波形');xlabel('t/ms');ylabel('x_a(t)'); axis([-10, 10, 0, 1]); subplot(212);plot(w/pi,abs(X)); title('x_a(t)频谱图');xlabel('\omega/\pi');ylabel('X_a(e^(j\omega))');ind = find(X >=0.03*max(X))*0.01; eband = (max(ind) -min(ind)); fprintf('等效带宽为%fKHZ\n',eband); 运行结果：等效带宽为12.110000KHZ（2）MATLAB程序：N=10;omega=-3*pi:0.01:3*pi;%Fs=5000Fs=5;T s=1/Fs;n=-N:T s:N;xn=exp(-abs(n));X=xn*exp(-j*(n'*omega));subplot(2,2,1);stem(n,xn);grid on;axis([-10, 10, 0, 1.25]); title('时域波形(f_s=5000)');xlabel('n');ylabel('x_1(n)');subplot(2,2,2);plot(omega/pi,abs(X));title('频谱图(f_s=5000)');xlabel('\omega/\pi');ylabel('X_1(f)');grid on;%Fs=1000Fs=1;T s=1/Fs;n=-N:T s:N;xn=exp(-abs(n));X=xn*exp(-j*(n'*omega));subplot(2,2,3);stem(n,xn);grid on;axis([-10, 10, 0, 1.25]); title('时域波形(f_s=1000)');xlabel('n');ylabel('x_2(n)');grid on;subplot(2,2,4);plot(omega/pi,abs(X));title('频谱图(f_s=1000)');xlabel('\omega/\pi');ylabel('X_2(f)');grid on;运行结果：实验二：给定一指数型衰减信号()()0cos 2at x t e f t π-=，采样率1s f T=，T 为采样周期。
数字信号处理上机实验指导书(1)
《数字信号处理》上机实验指导书陈纯锴电子与信息工程学院一、引言“数字信号处理”是一门理论和实验密切结合的课程，为了深入地掌握课程内容，应当在学习理论的同时，做习题和上机实验。
上机实验不仅可以帮助学生深入地理解和消化基本理论，而且能锻炼初学者的独立解决问题的能力。
所以，根据本课程的重点要求编写了四个实验。
第一章是全书的基础内容，抽样定理、时域离散系统的时域和频域分析以及系统对输入信号的响应是重要的基本内容。
由于第一章大部分内容已经在前期《信号与系统》课程中学习完，所以可通过实验一帮助学生温习以上重要内容，加深学生对“数字信号处理是通过对输入信号的一种运算达到处理目的” 这一重要概念的理解。
这样便可以使学生从《信号与系统》课程顺利的过渡到本课程的学习上来。
第二章、三章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。
采用实验二、实验三加深理解DFT的基本概念、基本性质。
FFT是它的快速算法，必须学会使用。
数字滤波器的基本理论和设计方法是数字信号处理技术的重要内容。
学习这一部分时，应重点掌握IIR和FIR两种不同的数字滤波器的基本设计方法。
IIR滤波器的单位冲激响应是无限长的，设计方法是先设计模拟滤波器，然后再通过S~Z平面转换，求出相应的数字滤波器的系统函数。
这里的平面转换有两种方法，即冲激响应不变法和双线性变换法，后者没有频率混叠的缺点，且转换简单，是一种普遍应用的方法。
FIR滤波器的单位冲激响应是有限长的，设计滤波器的目的即是求出符合要求的单位冲激响应。
窗函数法是一种基本的，也是一种重要的设计方法。
学习完第七章后可以进行实验四。
二、关于使用计算机语言由于数字信号处理实验的主要目的是验证数字信号处理的有关理论，进一步理解巩固所学理论知识。
所以，实现实验用的算法语言可以有许多种，但为了提高实验效率，要求学生用编程效率比C语言高好几倍的MATLAB语言。
下面介绍MATLAB的主要特点。
（有关MATLAB的启动、程序运行和有关信号处理工具箱函数等内容将放到最后附录中介绍。
数字信号处理上机实验答案
第十章上机实验数字信号处理是一门理论和实际密切结合的课程.为深入掌握课程容.最好在学习理论的同时.做习题和上机实验。
上机实验不仅可以帮助读者深入的理解和消化基本理论.而且能锻炼初学者的独立解决问题的能力。
本章在第二版的基础上编写了六个实验.前五个实验属基础理论实验.第六个属应用综合实验。
实验一系统响应及系统稳定性。
实验二时域采样与频域采样。
实验三用FFT对信号作频谱分析。
实验四 IIR数字滤波器设计及软件实现。
实验五 FIR数字滤波器设计与软件实现实验六应用实验——数字信号处理在双音多频拨号系统中的应用任课教师根据教学进度.安排学生上机进行实验。
建议自学的读者在学习完第一章后作实验一；在学习完第三、四章后作实验二和实验三；实验四IIR数字滤波器设计及软件实现在。
学习完第六章进行；实验五在学习完第七章后进行。
实验六综合实验在学习完第七章或者再后些进行；实验六为综合实验.在学习完本课程后再进行。
function tstem(xn,yn)%时域序列绘图函数% xn:信号数据序列.yn:绘图信号的纵坐标名称（字符串）n=0:length(xn)-1;stem(n,xn,'.');box onxlabel('n');ylabel(yn);axis([0,n(end),min(xn),1.2*max(xn)])10.1 实验一: 系统响应及系统稳定性1.实验目的（1）掌握求系统响应的方法。
（2）掌握时域离散系统的时域特性。
（3）分析、观察及检验系统的稳定性。
2.实验原理与方法在时域中.描写系统特性的方法是差分方程和单位脉冲响应.在频域可以用系统函数描述系统特性。
已知输入信号可以由差分方程、单位脉冲响应或系统函数求出系统对于该输入信号的响应.本实验仅在时域求解。
在计算机上适合用递推法求差分方程的解.最简单的方法是采用MATLAB语言的工具箱函数filter函数。
也可以用MATLAB语言的工具箱函数conv 函数计算输入信号和系统的单位脉冲响应的线性卷积.求出系统的响应。
数字信号处理第二版上机试验
y(n) 0.05x(n) 0.05x(n 1) 0.9 y(n 1) 输入信号 x1 (n) R8 (n)
x2 (n) u(n) a) 分别求出系统对 x1 (n) R8 (n) 和 x2 (n) u(n) 的响应序列，并画出其波形。
10.1 实验一: 系统响应及系统稳定性
1.实验目的 （1）掌握 求系统响应的方法。 （2）掌握时域离散系统的时域特性。 （3）分析、观察及检验系统的稳定性。 2.实验原理与方法 在时域中，描写系统特性的方法是差分方程和单位脉冲响应，在频域可以用系统函数 描述系统特性。已知输入信号可以由差分方程、单位脉冲响应或系统函数求出系统对于该 输入信号的响应，本实验仅在时域求解。在计算机上适合用递推法求差分方程的解，最简 单的方法是采用 MATLAB 语言的工具箱函数 filter 函数。也可以用 MATLAB 语言的工具 箱函数 conv 函数计算输入信号和系统的单位脉冲响应的线性卷积，求出系统的响应。 系统的时域特性指的是系统的线性时不变性质、因果性和稳定性。重点分析实验系统 的稳定性，包括观察系统的暂态响应和稳定响应。 系统的稳定性是指对任意有界的输入信号，系统都能得到有界的系统响应。或者系统 的单位脉冲响应满足绝对可和的条件。系统的稳定性由其差分方程的系数决定。 实际中检查系统是否稳定，不可能检查系统对所有有界的输入信号，输出是否都是有 界输出，或者检查系统的单位脉冲响应满足绝对可和的条件。可行的方法是在系统的输入 端加入单位阶跃序列，如果系统的输出趋近一个常数（包括零），就可以断定系统是稳定的
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，通系电1，力过根保管据护线0生高不产中仅工资22艺料22高试可中卷以资配解料置决试技吊卷术顶要是层求指配，机置对组不电在规气进范设行高备继中进电资行保料空护试载高卷与中问带资题负料22荷试，下卷而高总且中体可资配保料置障试时23卷，23调需各控要类试在管验最路；大习对限题设度到备内位进来。行确在调保管整机路使组敷其高设在中过正资程常料1工试中况卷，下安要与全加过，强度并看2工且55作尽22下可2都能护1可地关以缩于正小管常故路工障高作高中；中资对资料于料试继试卷电卷连保破接护坏管进范口行围处整，理核或高对者中定对资值某料，些试审异卷核常弯与高扁校中度对资固图料定纸试盒，卷位编工置写况.复进保杂行护设自层备动防与处腐装理跨置，接高尤地中其线资要弯料避曲试免半卷错径调误标试高方中等案资，，料要编5试求写、卷技重电保术要气护交设设装底备备4置。高调、动管中试电作线资高气，敷料中课并3设试资件且、技卷料中拒管术试试调绝路中验卷试动敷包方技作设含案术，技线以来术槽及避、系免管统不架启必等动要多方高项案中方；资式对料，整试为套卷解启突决动然高过停中程机语中。文高因电中此气资，课料电件试力中卷高管电中壁气资薄设料、备试接进卷口行保不调护严试装等工置问作调题并试，且技合进术理行，利过要用关求管运电线行力敷高保设中护技资装术料置。试做线卷到缆技准敷术确设指灵原导活则。。：对对在于于分调差线试动盒过保处程护，中装当高置不中高同资中电料资压试料回卷试路技卷交术调叉问试时题技，，术应作是采为指用调发金试电属人机隔员一板，变进需压行要器隔在组开事在处前发理掌生；握内同图部一纸故线资障槽料时内、，设需强备要电制进回造行路厂外须家部同出电时具源切高高断中中习资资题料料电试试源卷卷，试切线验除缆报从敷告而设与采完相用毕关高，技中要术资进资料行料试检，卷查并主和且要检了保测解护处现装理场置。设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料实际密切结合的课程，为深入掌握课程内容，最好在学习理 论的同时，做习题和上机实验。上机实验不仅可以帮助读者深入的理解和消化基本理论， 而且能锻炼初学者的独立解决问题的能力。本章在第二版的基础上编写了六个实验，前五 个实验属基础理论实验，第六个属应用综合实验。
数字信号处理上机
2.38(4).x(n)=n(-0.2 ,-10≤n≤10在给定的区间上产生信号，使用stem() je)0.4函数画图，分别画出幅度、相位、实部和虚部.n=-10:0.5:10;m=-0.2+j*0.4;x=exp(m*n);subplot(2,2,1);stem(n,real(x));grid on;title('Real part');xlabel('n');ylabel('Amplitude');subplot(2,2,2);stem(n,imag(x));grid on;title('Imaginary part');xlabel('n');ylabel('Amplitude');subplot(2,2,3);stem(n,abs(x));grid on;title('Absolute part');xlabel('n');ylabel('y');subplot(2,2,4);stem(n,(180/pi)*angle(x));grid on;title('Angle part');xlabel('n');ylabel('y');2.40.已知x(n)={1,2,3,4,5},0≤n≤4 h(n)={1,-2,1,3},0≤n≤3nx=[0:4];x=[1,2,3,4,5];nh=[0:3];h=[1,-2,1,3];[y,ny]=conv_m(x,nx,h,nh)%ny为y在横坐标轴上的位置取值%扩展x(n)和y(n)的长度n=length(ny);x1=zeros(1,n);h1=zeros(1,n);x1(find((ny>=min(nx))&(ny<=max(nx))==1))=x;h1(find((ny>=min(nh))&(ny<=max(nh))==1))=h;subplot(3,1,1);stem(ny,x1);xlabel('n');ylabel('x(n)');axis([0 7 -3 6]);subplot(3,1,2);stem(ny,h1);xlabel('n');ylabel('h(n)');subplot(3,1,3);stem(ny,y);xlabel('n');ylabel('y(n)');function [y,ny]=conv_m(x,nx,h,nh)ny0=nx(1)+nh(1);nyf=nx(end)+nh(end);y=conv(x,h);ny=[ny0:nyf];end2.42.已知某线性移不变系统由下列差分方程描述：y(n)-y(n-1)+0.9y(n-2) =x(n);(1)计算并画出在-20≤n≤100内的冲激响应h(n)；(2)计算并画出在-20≤n≤100内的单位阶跃响应；(3) 判断系统是否稳定。
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数字信号处理第二次上机作业
的N=16及N=32点的DFT，即1. 计算序列
其他
X(k)=DFT[x(n)]。
分别输出|X(k)|，Φ(k)曲线（并与FFT函数计算结果比较）
代码：
clc
clear all
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n=0:15;
xn=0.1*n+1;
%16点DFT
N1=16;
X1=dft(xn,N1);
figure(1)
k=0:N1-1;
subplot(2,1,1)
stem(k,abs(X1),'.');
xlabel('k'),ylabel('|X1(k)|');
title('16点DFT'),grid on
subplot(2,1,2)
stem(k,angle(X1),'.');grid on
xlabel('k');ylabel('angle(X1(k))');
%16点FFT
N1=16;
X1=fft(xn,N1);
figure(2)
k=0:N1-1;
subplot(2,1,1)
stem(k,abs(X1),'.');
xlabel('k');ylabel('|X1(k)|');
title('16点FFT'),grid on
subplot(2,1,2)
stem(k,angle(X1),'.');grid on
xlabel('k');ylabel('angle(X1(k))');
%32点DFT
N2=32;
X2=dft(xn,N2);
figure(3)
k=0:N2-1;
subplot(2,1,1)
stem(k,abs(X2),'.');
xlabel('k');ylabel('|X(2k)|');
title('32点DFT'),grid on
subplot(2,1,2)
stem(k,angle(X2),'.');grid on
xlabel('k');ylabel('angle(X2(k))');
%32点FFT
N2=32;
X2=fft(xn,N2);
figure(4)
k=0:N2-1;
subplot(2,1,1)
stem(k,abs(X2),'.');
xlabel('k');ylabel('|X(2k)|');
title('32点FFT'),grid on
subplot(2,1,2)
stem(k,angle(X2),'.');grid on
xlabel('k');ylabel('angle(X2(k))');运行结果：
2. 输出序列x(n)=sin(0.5n+0.2),0,N自定。
计算并输出x(n)的N点DFT：，以及x(n)的2N点DFT：。
观察和，能得出什么结论？
代码：
clc
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N=32; %第一次取采样点32个，第二次取采样点2*32=64个
n=0:N-1;
xn=sin(0.5*pi*n+0.2*pi);
Xk1=fft(xn,N)
Xk2=fft(xn,2*N)
subplot(2,1,1)
k=0:N-1;
stem(k,abs(Xk1),'.');
xlabel('k');ylabel('|Xk1(k)|'),grid on,title('32点DFT')
subplot(2,1,2)
k=0:2*N-1;
stem(k,abs(Xk2),'.');
xlabel('k');ylabel('|Xk2(k)|'),grid on,title('64点DFT')
运行结果：
3. 用快速卷积算法计算下列两序列的线性卷积序列，并输出结果
输出x1(n)、x2(n)及其FFT信号图形，输出卷积结果。
（注意FFT点数应满足循环卷积与线性卷积相等条件）与第一次上机作业中时域线性卷积比较（指计算时间比较，卷积结果应相同）。
代码：
clc
clear all
close all
x1=[0,2,2,1]; %序列1
n=0:15;
a1=(1.02).^n;
n=16:28;
a2=(0.98).^n;
x2=[a1 a2]; %序列2
N1=length(x1);
X1=fft(x1,N1);
figure(1)
k=0:N1-1;
subplot(2,1,1)
stem(k,abs(X1),'.');
xlabel('k'),ylabel('|X1(k)|');
title('x1的DFT'),grid on
subplot(2,1,2)
stem(k,angle(X1),'.'),grid on
xlabel('k');ylabel('angle(X1(k))');
N2=length(x2);
X2=fft(x2,N2);
figure(2)
k=0:N2-1;
subplot(2,1,1)
stem(k,abs(X2),'.');
xlabel('k'),ylabel('|X2(k)|');
title('x2的DFT'),grid on
subplot(2,1,2)
stem(k,angle(X2),'.');grid on
xlabel('k');ylabel('angle(X2(k))');
L=N1+N2-1;
y1=ifft(fft(x1,L).*fft(x2,L)) %卷积
figure(3)
subplot(3,1,1),stem(x1,'.');xlabel('n');ylabel('x1'), grid on,title('x1')
subplot(3,1,2),stem(x2,'.');xlabel('n');ylabel('x2'), grid on,title('x2')
subplot(3,1,3),stem(y1,'.');xlabel('n');ylabel('y'),g rid on,title('y=x1*x2')
y2=juanji(x1,x2)
figure(4)
subplot(3,1,1),stem(x1,'.');xlabel('n');ylabel('x1'), grid on,title('x1')
subplot(3,1,2),stem(x2,'.');xlabel('n');ylabel('x2'), grid on,title('x2')
subplot(3,1,3),stem(y1,'.');xlabel('n');ylabel('y2'), grid on,title('y=x1*x2直接卷积结果')
运行结果：
4.若x(n)=x1(n)+jx2(n),其中x1(n)=cos(n/4),x2(n)=sin(n/8)。
根据DFT的对称性，由X(k)求出X1(k)=DFT[x1(n)]和X2(k)=DFT[x2(n)]。
(X(k)=DFT[x(n)])
代码：
clc
clear
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N=4;
n=0:N-1;
x1=cos(pi*n/4);
x2=sin(pi*n/8);
xn=x1+x2*i;
Xk=fft(xn,N);
Xk(N+1)=Xk(1);
k=1:N;
Xepk=0.5*(Xk(k)+conj(Xk(N+2-k))); Xopk=0.5*(Xk(k)-conj(Xk(N+2-k)));
X1k=Xepk %DFT(x1)
X2k=Xopk/j %DFT(x2)
运行结果：。