数字信号处理实验作业
数字信号处理综合实验
数字信号处理综合实验一、实验目的本实验旨在通过数字信号处理技术的综合应用，加深对数字信号处理原理和方法的理解，提高学生的实际操作能力和问题解决能力。
二、实验原理数字信号处理是利用数字计算机对摹拟信号进行采样、量化和编码，然后进行数字运算和处理的技术。
本实验主要涉及以下几个方面的内容：1. 信号采集与预处理：通过摹拟信号采集电路将摹拟信号转换为数字信号，然后进行预处理，如滤波、降噪等。
2. 数字滤波器设计：设计和实现数字滤波器，包括FIR滤波器和IIR滤波器，可以对信号进行滤波处理，提取感兴趣的频率成份。
3. 时域和频域分析：对采集到的信号进行时域和频域分析，如时域波形显示、功率谱密度估计等，可以了解信号的时域和频域特性。
4. 信号重构与恢复：通过信号重构算法对采集到的信号进行恢复，如插值、外推等，可以还原信号的原始特征。
三、实验内容根据实验原理，本实验的具体内容包括以下几个部份：1. 信号采集与预处理a. 使用摹拟信号采集电路将摹拟信号转换为数字信号，并通过示波器显示采集到的信号波形。
b. 对采集到的信号进行预处理，如去除噪声、滤波等，确保信号质量。
2. 数字滤波器设计a. 设计并实现FIR滤波器，选择合适的滤波器类型和参数，对采集到的信号进行滤波处理。
b. 设计并实现IIR滤波器，选择合适的滤波器类型和参数，对采集到的信号进行滤波处理。
3. 时域和频域分析a. 对采集到的信号进行时域分析，绘制信号的时域波形图，并计算信号的均值、方差等统计指标。
b. 对采集到的信号进行频域分析，绘制信号的功率谱密度图，并计算信号的频域特性。
4. 信号重构与恢复a. 使用插值算法对采集到的信号进行重构，恢复信号的原始特征。
b. 使用外推算法对采集到的信号进行恢复，还原信号的原始特征。
四、实验步骤1. 搭建信号采集电路，将摹拟信号转换为数字信号，并通过示波器显示采集到的信号波形。
2. 对采集到的信号进行预处理，如去除噪声、滤波等，确保信号质量。
数字信号处理实验作业完全版
实验1:理想采样信号的序列,幅度谱,相位谱,以及改变参数后的图像。
源程序: clc;n=0:50;A=444.128;a=50*sqrt(2.0*pi;T=0.001;w0=50*sqrt(2.0*pi;x=A*exp(-a*n*T.*sin(w0*n*T;close allsubplot(3,2,1;stem(x,’.’;title('理想采样信号序列';k=-25:25;W=(pi/12.5*k;X=x*(exp(-j*pi/12.5.^(n'*k;magX=abs(X;s ubplot(3,2,2;stem(magX,’.’;title('理想采样信号序列的幅度谱';angX=angle(X;subplot(3,2,3;stem(angX;title('理想采样信号序列的相位谱'n=0:50;A=1;a=0.4,w0=2.0734;T=1; x=A*exp(-a*n*T.*sin(w0*n*T;subplot(3,2,4;stem(x,’.’; title('理想采样信号序列'; k=-25:25; W=(pi/12.5*k;X=x*(exp(-j*pi/12.5.^(n'*k; magX=abs(X; subplot(3,2,5; stem(magX,’.’title('理想采样信号序列的幅度谱';0204060-2000200理想采样信号序列020406005001000理想采样信号序列的幅度谱0204060-505理想采样信号序列的相位谱0204060-11理想采样信号序列020406012理想采样信号序列的幅度谱上机实验答案:分析理想采样信号序列的特性产生在不同采样频率时的理想采样信号序列Xa(n,并记录各自的幅频特性,观察频谱‚混淆‛现象是否明显存在,说明原因。
源程序:A=444.128;a=50*pi*sqrt(2.0;W0=50*pi*sqrt(2.0;n=-50:1:50; T1=1/1000;Xa=A*(exp(a*n*T1.*(sin(W0*n*T1;subplot(3,3,1;plot(n,Xa;title('Xa序列';xlabel('n';ylabel('Xa';k=-25:25;X1=Xa*(exp(-j*pi/12.5.^(n'*k;subplot(3,3,2; stem(k,abs(X1,'.';title('Xa的幅度谱';xlabel('k';ylabel('〃幅度';subplot(3,3,3;stem(k,angle(X1,'.';title('Xa的相位谱';xlabel('k';ylabel('相位';T2=1/300;Xb=A*(exp(a*n*T2.*(sin(W0*n*T2;subplot(3,3,4;plot(n,Xb;title('Xb序列';xlabel('n';ylabel('相位';k=-25:25;X2=Xb*(exp(-j*pi/12.5.^(n'*k;subplot(3,3,5; stem(k,abs(X2,'.'; title('Xb 的幅度谱';xlabel('k';ylabel('〃幅度';subplot(3,3,6;stem(k,angle(X2,'.'; title(' Xb 的相位谱';xlabel('k';ylabel('相位';T3=1/200;Xc=A*(exp(a*n*T3.*(sin(W0*n*T3; subplot(3,3,7;plot(n,Xc;title('Xc 序列'; xlabel('n';ylabel('Xc';k=-25:25;X3=Xc*(exp(-j*pi/12.5.^(n'*k;subplot(3,3,8; stem(k,abs(X3,'.'; title('Xc 的幅度谱'; xlabel('k';ylabel('幅度';subplot(3,3,9;stem(k,angle(X3,'.'; title('Xc 的相位谱';xlabel('k';ylabel('相位';-50050-5057X a 序列n X a-500500128X a 的幅度谱k 幅度-50050-55X a 的相位谱k相位-50050-50518X b 序列n 相位-50050051018X b 的幅度谱k 幅度-50050-55X b 的相位谱k相位-50050-505x 1026X c 序列nX c-500500510x 1026X c 的幅度谱k幅度-50050-505X c 的相位谱k相位由图可以看出:当采样频率为1000Hz时,采样序列在折叠频率附近处,无明显混叠。
数字信号处理实验课大作业
DSP 实验课大作业设计一 实验目的 在DSP 上实现线性调频信号的脉冲压缩、上实现线性调频信号的脉冲压缩、动目标显示（动目标显示（动目标显示（MTI MTI MTI）和动目标检测）和动目标检测）和动目标检测(MTD)(MTD)(MTD)，，并将结果与MATLAB 上的结果进行误差仿真。
上的结果进行误差仿真。
二 实验内容1. MATLAB 仿真仿真设定带宽、脉宽、采样率、脉冲重复频率，用MATLAB 产生16个脉冲的LFM LFM，每个脉冲，每个脉冲有4个目标（静止，低速，高速），依次做：，依次做：1） 脉冲压缩；脉冲压缩；2） 相邻2脉冲做MTI MTI，产生，产生15个脉冲；个脉冲；3） 16个脉冲到齐后，做MTD MTD，输出，输出16个多普勒通道个多普勒通道4） 改变PRF 后，利用两次PRF 下不同的速度结果，求不模糊速度下不同的速度结果，求不模糊速度2. DSP 实现实现将MATLAB 产生的信号，在visual dsp 中做频域脉压、中做频域脉压、MTI MTI MTI、、MTD MTD，将，将MTI 和MTD 结果导入Matlab ，并将其结果与MATLAB 的结果作比较。
三 实验原理1.1. 频域脉冲压缩原理频域脉冲压缩原理一般通过匹配滤波实现脉冲压缩。
在接收机中设置一个与发射信号频率相匹配的压缩网络使经过调制的宽脉冲的发射信号（一般认为也是接受机输入端的回波信号）变成窄脉冲，使之得到良好的距离分辨力，这个过程就称为“脉冲压缩”。
而这个脉冲压缩网络实际上就是一个匹配滤波器网络。
络实际上就是一个匹配滤波器网络。
2.2. MTI 原理原理MTI MTI（（Moving Target Indication Indication）即动目标显示是利用运动目标带来的多普勒频）即动目标显示是利用运动目标带来的多普勒频移来消除静止杂波。
当雷达按照一定的周期辐射LFM 信号时，目标与雷达的距离不同会使得回波的相位有所不同。
数字信号处理 实验作业：离散LSI系统的时域分析
实验2 离散LSI 系统的时域分析一、.实验目的：1、加深对离散系统的差分方程、单位脉冲响应、单位阶跃响应和卷积分析方法的理解。
2、初步了解用MA TLAB 语言进行离散时间系统时域分析的基本方法。
3、掌握求解离散时间系统的单位脉冲响应、单位阶跃响应、线性卷积以及差分方程的程序的编写方法，了解常用子函数的调用格式。
二、实验原理：1、离散LSI 系统的响应与激励由离散时间系统的时域分析方法可知，一个离散LSI 系统的响应与激励可以用如下框图表示：其输入、输出关系可用以下差分方程描述：[][]NMkk k k ay n k b x n m ==-=-∑∑2、用函数impz 和dstep 求解离散系统的单位脉冲响应和单位阶跃响应。
例2-1 已知描述某因果系统的差分方程为6y(n)+2y(n-2)=x(n)+3x(n-1)+3x(n-2)+x(n-3) 满足初始条件y(-1)=0，x(-1)=0，求系统的单位脉冲响应和单位阶跃响应。
解： 将y(n)项的系数a 0进行归一化，得到y(n)+1/3y(n-2)=1/6x(n)+1/2x(n-1)+1/2x(n-2)+1/6x(n-3)分析上式可知，这是一个3阶系统，列出其b k 和a k 系数： a 0=1， a ,1=0， a ,2=1/3， a ,3=0 b 0=1/6，b ,1=1/2， b ,2=1/2， b ,3=1/6程序清单如下： a=[1,0,1/3,0]; b=[1/6,1/2,1/2,1/6]; N=32; n=0:N-1; hn=impz(b,a,n); gn=dstep(b,a,n);subplot(1,2,1);stem(n,hn,'k');课程名称 数字信号处理 实验成绩 指导教师 ***实 验 报 告院系 班级学号 姓名 日期title('系统的单位序列响应'); ylabel('h(n)');xlabel('n');axis([0,N,1.1*min(hn),1.1*max(hn)]); subplot(1,2,2);stem(n,gn,'k'); title('系统的单位阶跃响应'); ylabel('g(n)');xlabel('n');axis([0,N,1.1*min(gn),1.1*max(gn)]); 程序运行结果如图2-1所示：102030系统的单位序列响应h (n )n1020300.20.30.40.50.60.70.80.911.11.2系统的单位阶跃响应g (n )n图2-13、用函数filtic 和filter 求解离散系统的单位序列响应和单位阶跃响应。
数字信号处理实验作业分解
实验5 抽样定理一、实验目的：1、了解用MA TLAB 语言进行时域、频域抽样及信号重建的方法。
2、进一步加深对时域、频域抽样定理的基本原理的理解。
3、观察信号抽样与恢复的图形，掌握采样频率的确定方法和内插公式的编程方法。
二、实验原理：1、时域抽样与信号的重建 （1）对连续信号进行采样例5-1 已知一个连续时间信号sin sin(),1Hz 3ππ=0001f(t)=(2f t)+6f t f ，取最高有限带宽频率f m =5f 0，分别显示原连续时间信号波形和F s >2f m 、F s =2f m 、F s <2f m 三情况下抽样信号的波形。
程序清单如下：%分别取Fs=fm ，Fs=2fm ，Fs=3fm 来研究问题 dt=0.1; f0=1; T0=1/f0; m=5*f0; Tm=1/fm; t=-2:dt:2;f=sin(2*pi*f0*t)+1/3*sin(6*pi*f0*t); subplot(4,1,1); plot(t,f);axis([min(t),max(t),1.1*min(f),1.1*max(f)]); title('原连续信号和抽样信号'); for i=1:3;fs=i*fm;Ts=1/fs; n=-2:Ts:2;f=sin(2*pi*f0*n)+1/3*sin(6*pi*f0*n); subplot(4,1,i+1);stem(n,f,'filled');axis([min(n),max(n),1.1*min(f),1.1*max(f)]); end程序运行结果如图5-1所示：原连续信号和抽样信号-2-1.5-1-0.500.51 1.52-2-1.5-1-0.500.51 1.52图5-1（2）连续信号和抽样信号的频谱由理论分析可知，信号的频谱图可以很直观地反映出抽样信号能否恢复原模拟信号。
因此，我们对上述三种情况下的时域信号求幅度谱，来进一步分析和验证时域抽样定理。
数字信号处理上机实验dft
本科实验报告实验名称：数字信号处理上机实验作业1：用DFT 分析周期序列的频谱任务：设周期序列()cos(0.48)cos(0.52)xn n n ππ=+ 截取 N 点长得到 ()()()N x n x n R n = （1）N=10，做10点DFT ，得到 X1(k);（2）N=10，做100点补零DFT ，得到 X2(k); （3）N=100，做100点DFT ，得到 X3(k)。
要求：针对以上三种情况，分别输出|X1(k)|、|X2(k)|、|X3(k)|的图形，并进行比较、分析和讨论。
程序：clear all ; n=0:1000;xn=cos(pi*0.48*n)+cos(pi*0.52*n); Xk1=fft(xn(1:10),10); X1=abs(Xk1); subplot(3,1,1); stem(X1,'.'); xlabel('k'); ylabel('|X1(k)|'); title('N=10,10点DFT'); Xk2=fft(xn(1:10),100); X2=abs(Xk2); subplot(3,1,2); stem(X2,'.'); xlabel('k'); ylabel('|X2(k)|');title('N=10,100点补零DFT'); Xk3=fft(xn(1:100),100); X3=abs(Xk3); subplot(3,1,3); stem(X3,'.'); xlabel('k'); ylabel('|X3(k)|'); title('N=100,100点DFT');运行结果：k|X 1(k )|N=10,10点DFTk|X 2(k )|N=10,100点补零DFTk|X 3(k )|N=100,100点DFT分析：从幅度谱中我们可以明显看出，X1(k)的相邻谱线间隔大，栅栏效应明显，频率分辨率低。
数字信号处理实验作业
实验6 数字滤波器的网络结构一、实验目的：1、加深对数字滤波器分类与结构的了解。
2、明确数字滤波器的基本结构及其相互间的转换方法。
3、掌握用MA TLAB 语言进行数字滤波器结构间相互转换的子函数及程序编写方法。
二、实验原理：1、数字滤波器的分类离散LSI 系统对信号的响应过程实际上就是对信号进行滤波的过程。
因此，离散LSI 系统又称为数字滤波器。
数字滤波器从滤波功能上可以分为低通、高通、带通、带阻以及全通滤波器；根据单位脉冲响应的特性，又可以分为有限长单位脉冲响应滤波器（FIR ）和无限长单位脉冲响应滤波器（IIR ）。
一个离散LSI 系统可以用系统函数来表示：M-m-1-2-m mm=0012m N -1-2-k-k12k k k=1bz b +b z +b z ++b z Y(z)b(z)H(z)====X(z)a(z)1+a z +a z ++a z1+a z ∑∑L L 也可以用差分方程来表示：N Mk m k=1m=0y(n)+a y(n-k)=b x(n-m)∑∑以上两个公式中，当a k 至少有一个不为0时，则在有限Z 平面上存在极点，表达的是以一个IIR 数字滤波器；当a k 全都为0时，系统不存在极点，表达的是一个FIR 数字滤波器。
FIR 数字滤波器可以看成是IIR 数字滤波器的a k 全都为0时的一个特例。
IIR 数字滤波器的基本结构分为直接Ⅰ型、直接Ⅱ型、直接Ⅲ型、级联型和并联型。
FIR 数字滤波器的基本结构分为横截型（又称直接型或卷积型）、级联型、线性相位型及频率采样型等。
本实验对线性相位型及频率采样型不做讨论，见实验10、12。
另外，滤波器的一种新型结构——格型结构也逐步投入应用，有全零点FIR 系统格型结构、全极点IIR 系统格型结构以及全零极点IIR 系统格型结构。
2、IIR 数字滤波器的基本结构与实现 （1）直接型与级联型、并联型的转换 例6-1 已知一个系统的传递函数为-1-2-3-1-2-38-4z +11z -2z H(z)=1-1.25z +0.75z -0.125z将其从直接型（其信号流图如图6-1所示）转换为级联型和并联型。
(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');
数字信号处理上机实验 作业结果与说明 实验三、四、五
上机频谱分析过程及结果图 上机实验三：IIR 低通数字滤波器的设计姓名：赵晓磊 学号：赵晓磊 班级：02311301 科目：数字信号处理B一、实验目的1、熟悉冲激响应不变法、双线性变换法设计IIR 数字滤波器的方法。
2、观察对实际正弦组合信号的滤波作用。
二、实验内容及要求1、分别编制采用冲激响应不变法、双线性变换法设计巴特沃思、切贝雪夫I 型，切贝雪夫II 型低通IIR 数字滤波器的程序。
要求的指标如下：通带内幅度特性在低于πω3.0=的频率衰减在1dB 内，阻带在πω6.0=到π之间的频率上衰减至少为20dB 。
抽样频率为2KHz ，求出滤波器的单位取样响应，幅频和相频响应，绘出它们的图，并比较滤波性能。
（1）巴特沃斯，双线性变换法Ideal And Designed Lowpass Filter Magnitude Responsefrequency in Hz|H [e x p (j w )]|frequency in pi units|H [ex p (j w )]|Designed Lowpass Filter Phase Response in radians frequency in pi unitsa r g (H [e x p (j w )]（2）巴特沃斯，冲激响应不变法（3）切贝雪夫I 型，双线性变换法（4）切贝雪夫Ⅱ型，双线性变换法综合以上实验结果，可以看出，使用不同的模拟滤波器数字化方法时，滤波器的性能可能产生如下差异：使用冲击响应不变法时，使得数字滤波器的冲激响应完全模仿模拟滤波器的冲激响应，也就是时域逼急良好，而且模拟频率和数字频率之间呈线性关系；但频率响应有混叠效应。
frequency in Hz|H [e x p (j w )]|Designed Lowpass Filter Magnitude Response in dBfrequency in pi units|H [e x p (j w )]|frequency in pi unitsa r g (H [e x p (j w )]Ideal And Designed Lowpass Filter Magnitude Responsefrequency in Hz|H [e x p (j w )]|frequency in pi units|H [e xp (j w )]|frequency in pi unitsa r g (H [e x p (j w )]Ideal And Designed Lowpass Filter Magnitude Responsefrequency in Hz|H [e x p (j w )]|frequency in pi units|H [ex p (j w )]|Designed Lowpass Filter Phase Response in radiansfrequency in pi unitsa r g (H [e x p (j w )]使用双线性变换法时，克服了多值映射的关系，避免了频率响应的混叠现象；在零频率附近，频率关系接近于线性关系，高频处有较大的非线性失真。
数字信号处理实验报告完整版[5篇模版]
![数字信号处理实验报告完整版[5篇模版]](https://img.taocdn.com/s3/m/7b21a71bb5daa58da0116c175f0e7cd184251866.png)
数字信号处理实验报告完整版[5篇模版]第一篇：数字信号处理实验报告完整版实验 1利用 T DFT 分析信号频谱一、实验目的1.加深对 DFT 原理的理解。
2.应用 DFT 分析信号的频谱。
3.深刻理解利用DFT 分析信号频谱的原理，分析实现过程中出现的现象及解决方法。
二、实验设备与环境计算机、MATLAB 软件环境三、实验基础理论T 1.DFT 与与 T DTFT 的关系有限长序列的离散时间傅里叶变换在频率区间的N 个等间隔分布的点上的 N 个取样值可以由下式表示：212 /0()|()()0 1Nj knjNk NkX e x n e X k k Nπωωπ--====≤≤-∑由上式可知，序列的 N 点 DFT ,实际上就是序列的 DTFT 在 N 个等间隔频率点上样本。
2.利用 T DFT 求求 DTFT方法 1 1：由恢复出的方法如下：由图 2.1 所示流程可知：101()()()Nj j n kn j nNn n kX e x n e X k W eNωωω∞∞----=-∞=-∞=⎡⎤==⎢⎥⎣⎦∑∑∑由上式可以得到：IDFT DTFT第二篇：数字信号处理实验报告JIANGSUUNIVERSITY OF TECHNOLOGY数字信号处理实验报告学院名称：电气信息工程学院专业：班级：姓名：学号：指导老师：张维玺（教授）2013年12月20日实验一离散时间信号的产生一、实验目的数字信号处理系统中的信号都是以离散时间形态存在的，所以对离散时间信号的研究是数字信号的基本所在。
而要研究离散时间信号，首先需要产生出各种离散时间信号。
使用MATLAB软件可以很方便地产生各种常见的离散时间信号，而且它还具有强大绘图功能，便于用户直观地处理输出结果。
通过本实验，学生将学习如何用MATLAB产生一些常见的离散时间信号，实现信号的卷积运算，并通过MATLAB中的绘图工具对产生的信号进行观察，加深对常用离散信号和信号卷积和运算的理解。
数字信号处理Matlab实验作业
学习《教师职业道德修养》心得体会学习《教师职业道德修养》心得体会精选3篇（一）在学习《教师职业道德修养》的过程中，我深深体会到作为一名教师，道德修养的重要性。
以下是我对这门课程的心得体会：首先，教师职业道德是一名教师的灵魂。
作为一名教师，我们不能只关注教学技能和知识，更要注重培养良好的职业道德。
教师是社会的引导者和培养人才的栋梁，我们的行为和言论会直接影响学生的成长和发展。
只有具备良好的职业道德，我们才能更好地履行教师的职责，为学生树立榜样，激发学生的学习兴趣和潜能。
其次，教师职业道德修养需要继续加强和提高。
在这门课程中，我学到了许多教师职业道德修养的基本原则和准则，如忠诚教育事业、尊重学生个性、严谨治学等等。
这些原则和准则为我提供了指导和参考，让我更清楚自己作为一名教师应该如何行事。
然而，道德修养是一个长期的过程，需要我们不断地学习和实践。
只有不断提高自己的道德修养，才能更好地为学生服务，为教育事业做出更大的贡献。
最后，教师职业道德修养对于教育的发展和社会的进步至关重要。
教育是社会进步的基石，而教师作为教育的中坚力量，其道德修养的高低直接影响着教育的质量和学生的素质。
一个具备良好道德修养的教师，能够给学生以正确的人生观和价值观，能够引导学生勤奋学习、积极向上。
而一些缺乏道德修养的教师可能会对学生产生负面影响，甚至导致学生的偏差行为。
因此，建立和弘扬良好的教师职业道德非常重要，它直接关系到教育的未来发展和社会的进步。
总之，在学习《教师职业道德修养》这门课程中，我深刻体会到了作为一名教师应该具备的道德修养对于教育事业和学生发展的重要性。
我将继续加强自身的道德修养，努力成为一名合格的教师，为学生的成长和教育的发展做出积极的贡献。
学习《教师职业道德修养》心得体会精选3篇（二）学习《教师职业道德规范》让我深刻体会到作为一名教师的责任和使命。
首先，教师职业道德规范强调了教师的专业素养。
作为一名教师，我应该具备扎实的学科知识和教学技能，并不断提升自己的教育教学能力。
数字信号处理实验
数字信号处理实验报告作业1：x(t)=sin(2*pi*480*t)+2*sin(2*pi*490*t)，(I) 若要在x(t)的频谱上分辨出这两个频率，且保证频谱不混叠，采样频率和信号时长至少要取多大？(II) ①以1KHz的采样率采128个点，做128点FFT，画出频谱图；②以1KHz的采样率采256个点，做256点FFT，画出频谱图；③以1KHz的采样率采128个点，后面添加128个0，做256点FFT，画出频谱图；④以2KHz的采样率采128个点，做128点FFT，画出频谱图；⑤以2KHz的采样率采256个点，做256点FFT，画出频谱图；⑥以2KHz的采样率采512个点，做512点FFT，画出频谱图；要求：频谱图横轴坐标以Hz为单位，比较这5种情况下信号的频谱有何异同，并说说你从这些现象中明白了什么道理。
第一问：ΔF<=10Hz ，采样频率至少要980HZ；信号时长至少要有0.1S。
第二问：clf;clear;clc;figure(1)fs=1000;N=128;n=0:N-1;t=n/fs;x=sin(2*pi*480*t)+2*sin(2*pi*490*t);y=fft(x,N);mag=abs(y); %得到振幅谱f=n*fs/N; %频率序列subplot(1,1,1)plot(f,mag); %绘出随频率变化的振幅xlabel('频率/Hz');ylabel('振幅');title('N=128');grid on;figure(2)fs=1000;N=256;n=0:N-1;t=n/fs;x=sin(2*pi*480*t)+2*sin(2*pi*490*t);y=fft(x,N);mag=abs(y);f=n*fs/N;subplot(1,1,1)plot(f,mag);xlabel('频率/Hz');ylabel('振幅');title('N=256');grid on;figure(3)fs=1000;N=128;N1=256;n1=0:N1-1;n=0:N-1;t=n/fs;x=sin(2*pi*480*t)+2*sin(2*pi*490*t);xs=zeros(1,N1);xs(1:N)=x;y=fft(xs,N1); %对信号xs进行快速Fourier变换mag=abs(y); %求得Fourier变换后的振幅f=n1*fs/(N1);subplot(1,1,1)plot(f,mag); %绘出随频率变化的振幅xlabel('频率/Hz');ylabel('振幅');title('N=128,补128个零');grid on;figure(4)fs=2000;N=128;n=0:N-1;t=n/fs;x=sin(2*pi*480*t)+2*sin(2*pi*490*t);y=fft(x,N);mag=abs(y);f=n*fs/N;subplot(1,1,1)plot(f,mag);xlabel('频率/Hz');ylabel('振幅');title('N=128');grid on;figure(5)fs=2000;N=256;n=0:N-1; t=n/fs;x=sin(2*pi*480*t)+2*sin(2*pi*490*t); y=fft(x,N); mag=abs(y); f=n*fs/N; subplot(1,1,1) plot(f,mag); xlabel('频率/Hz'); ylabel('振幅'); title('N=256'); grid on;figure(6) fs=2000; N=512; n=0:N-1; t=n/fs;x=sin(2*pi*480*t)+2*sin(2*pi*490*t); y=fft(x,N); mag=abs(y); f=n*fs/N; subplot(1,1,1) plot(f,mag); xlabel('频率/Hz'); ylabel('振幅'); title('N=512'); grid on;0200400600800100020406080100120140频率/Hz振幅N=128020406080100120140160180频率/Hz振幅N=2560200400600800100020406080100120140频率/Hz振幅N=128,补128个零说明的道理：在采样频率一定的情况下，采样点数N 越大，信号在频域上所占的脉宽越窄，频率混叠程度越小，频谱分辨率越大；而且采样点数应该是有效点。
数字信号处理作业_答案
数字信号处理作业DFT 习题1. 如果)(~n x 是一个周期为N 的周期序列，那么它也是周期为N 2的周期序列。
把)(~n x 看作周期为N 的周期序列，令)(~1k X 表示)(~n x 的离散傅里叶级数之系数，再把)(~n x 看作周期为N 2的周期序列，再令)(~2k X 表示)(~n x 的离散傅里叶级数之系数。
当然，)(~1k X 是周期性的，周期为N ，而)(~2k X 也是周期性的，周期为N 2。
试利用)(~1k X 确定)(~2k X 。
（76-4）2. 研究两个周期序列)(~n x 和)(~n y 。
)(~n x 具有周期N ,而)(~n y 具有周期M 。
序列)(~n w 定义为)()()(~~~n y n x n w +=。
a. 证明)(~n w 是周期性的，周期为MN 。
b. 由于)(~n x 的周期为N ，其离散傅里叶级数之系数)(~k X 的周期也是N 。
类似地，由于)(~n y 的周期为M ，其离散傅里叶级数之系数)(~k Y 的周期也是M 。
)(~n w 的离散傅里叶级数之系数)(~k W 的周期为MN 。
试利用)(~k X 和)(~k Y 求)(~k W 。
（76-5）3. 计算下列各有限长度序列DFT （假设长度为N ）:a. )()(n n x δ= b ．N n n n n x <<-=000)()(δc ．10)(-≤≤=N n an x n（78-7）4. 欲作频谱分析的模拟数据以10千赫速率被取样，且计算了1024个取样的离散傅里叶变换。
试求频谱取样之间的频率间隔，并证明你的回答。
（79 -10）5. 令)(k X 表示N 点序列)(n x 的N 点离散傅里叶变换(a ） 证明如果)(n x 满足关系式：)1()(n N x n x ---=，则0)0(=X 。
(b ） 证明当N 为偶数时，如果)1()(n N x n x --=，则0)2/(=N X 。
数字信号处理作业(1)
f
立的频率分量才可以被分离。
function [Xk]=dcf(xn,N) n=[0:1:N-1]; k=[0:1:N-1]; WN=exp(-j*2*pi/N); nk=n'*k; WNnk=WN.^nk; Xk=xn*WNnk; end
然后依次改变参数， （2）L=10、N=64； （3）L=20、N=64 ； （4）L=20、N=∞。得到如 下图所示的结果。 实验结果： 图一中第一组左边选择（1）L=10、N=32，左下角为 DFT 变换之后的频谱；右边选择 （2） L=10、 N=64， 右下角也是经过 DFT 变换之后的频谱。 图二中第一组左边选择 （3） L=20、 N=64，左下角为 DFT 变换之后的频谱；右边选择（4）L=20、N=∞，右下角也是经过 DFT 变换之后的频谱。结果如下：
实验题目：一模拟信号 x(t)由等强度的频率为������1 =2kHz，������2 =2kHz，������3 =3kHz，的正弦信号组 成 x(t)=cos(2π ������1 ������)+ cos(2π ������2 ������)+ cos(2π ������3 ������)， 其中采用 10kHz 的采样频率对上述信号进行采样，分别考虑以下几种采样情况，即 L=10、 N=32；L=10、N=64；L=20、N=64 ；L=20、N=∞。并对结果进行分析。 实验过程： 打开 matlab，输入下列程序， 当选择 （1）L=10、 N=32； 时程序和结果如下所示： clear; f1=2000;f2=2500;f3=3000; N=32; L=10; fs=10000;dt=1/fs; n=0:N-1; t=n*dt; l=0:1:L; x=cos(2*pi*t*f1)+cos(2*pi*t*f2)+cos(2*pi*t*f3); y=x(1:1:L+1);subplot(2,2,1); stem(l,y); title('L=10.N=32'); xlabel('t'); axis([0,L,-3,3]); Y=dcf(y,N);magY=abs(Y(1:1:N)); k=0:1:N-1;w=2*pi/N*k; subplot(2,2,3);stem(w/pi,magY);title('DFT Magnitude'); 其中傅里叶变换的 function.m 如下所示：
数字信号处理大作业
数字信号处理上机实验学院：电子工程学院班级：021061学号: 02106013姓名：岳震震实验一：信号、系统及系统响应02106013 岳震震一，实验目的(1) 熟悉连续信号经理想采样前后的频谱变化关系，加深对时域采样定理的理解。
(2)熟悉时域离散系统的时域特性。
(3)利用卷积方法观察分析系统的时域特性。
(4)掌握序列傅里叶变换的计算机实现方法，利用序列的傅里叶变换对连续信号、离散信号及系统响应进行频域分析。
二，实验原理与方法(1) 时域采样。
(2)LTI系统的输入输出关系。
三，实验内容及步骤(1)认真复习采样理论、离散信号与系统、线性卷积、序列的傅里叶变换及性质等有关内容，阅读本实验原理与方法。
(2)编制实验用主程序及相应子程序。
①信号产生子程序，用于产生实验中要用到的下列信号序列：a .Xa(t)=Ae-at sin(Ω0t)U(t)b.单位脉冲序列：xb(n)=δ(n)c.矩形序列：xc(n)=RN(n),N=10②系统单位脉冲响应序列产生子程序。
本实验要用到两种FIR系统。
a .ha(n)=R10(n);b. hb(n)=δ(n)+2.5δ(n-1)+2.5δ(n-2)+δ(n-3)③有限长序列线性卷积子程序用于完成两个给定长度的序列的卷积。
可以直接调用MATLAB语言中的卷积函数conv。
conv用于两个有限长度序列的卷积，它假定两个序列都从n=0开始。
调用格式如下：y=conv(x,h)调通并运行实验程序，完成下述实验内容：①分析采样序列的特性。
a. 取采样频率fs=1 kHz, 即T=1 ms。
b.改变采样频率，fs=300Hz，观察|X(ejω)|的变化，并做记录(打印曲线)；进一步降低采样频率，fs=200Hz，观察频谱混叠是否明显存在，说明原因，并记录(打印)这时的|X(ejω)|曲线。
②时域离散信号、系统和系统响应分析。
a.观察信号xb(n)和系统hb(n)的时域和频域特性；利用线性卷积求信号xb(n)通过系统hb(n)的响应y(n)，比较所求响应y(n)和hb(n)的时域及频域特性，注意它们之间有无差别，绘图说明，并用所学理论解释所得结果。
数字信号处理实验作业
实验5 抽样定理一、实验目的：1、了解用MA TLAB 语言进行时域、频域抽样及信号重建的方法。
2、进一步加深对时域、频域抽样定理的基本原理的理解。
3、观察信号抽样与恢复的图形，掌握采样频率的确定方法和内插公式的编程方法。
二、实验原理：1、时域抽样与信号的重建 （1）对连续信号进行采样例5-1 已知一个连续时间信号sin sin(),1Hz 3ππ=0001f(t)=(2f t)+6f t f ，取最高有限带宽频率f m =5f 0，分别显示原连续时间信号波形和F s >2f m 、F s =2f m 、F s <2f m 三情况下抽样信号的波形。
程序清单如下：%分别取Fs=fm ，Fs=2fm ，Fs=3fm 来研究问题 dt=0.1; f0=1; T0=1/f0; m=5*f0; Tm=1/fm; t=-2:dt:2;f=sin(2*pi*f0*t)+1/3*sin(6*pi*f0*t); subplot(4,1,1); plot(t,f);axis([min(t),max(t),1.1*min(f),1.1*max(f)]); title('原连续信号和抽样信号'); for i=1:3;fs=i*fm;Ts=1/fs; n=-2:Ts:2;f=sin(2*pi*f0*n)+1/3*sin(6*pi*f0*n); subplot(4,1,i+1);stem(n,f,'filled');axis([min(n),max(n),1.1*min(f),1.1*max(f)]); end程序运行结果如图5-1所示：原连续信号和抽样信号图5-1（2）连续信号和抽样信号的频谱由理论分析可知，信号的频谱图可以很直观地反映出抽样信号能否恢复原模拟信号。
因此，我们对上述三种情况下的时域信号求幅度谱，来进一步分析和验证时域抽样定理。
例5-2编程求解例5-1中连续信号及其三种抽样频率（F s>2f m、F s=2f m、F s<2f m）下的抽样信号的幅度谱。
(完整版)数字信号处理实验三
实验三 离散时间信号的频域分析实验室名称：信息学院2204 实验时间：2015年10月15日姓 名：蒋逸恒 学号：20131120038 专业：通信工程 指导教师：陶大鹏成绩教师签名:一、实验目的1、 对前面试验中用到的信号和系统在频域中进行分析，进一步研究它们的性质。
2、 学习离散时间序列的离散时间傅立叶变换（DTFT 、离散傅立叶变换（DFT 和z 变换。
二、实验内容Q3.1在程序P3.1中，计算离散时间傅里叶变换的原始序列是什么？Matlab 命令pause的作用是什么？Q3.2运行程序P3.1，求离散时间傅里叶变换得的实部、虚部以及幅度和香相位谱。
离散时间傅里叶变换是 w 的周期函数吗？若是，周期是多少？描述这四个图形表示的 对称性。
Q3.2修改程序P3.1，在范围0W w Wn 内计算如下序列的离散时间傅里叶变换：0.7 0.5e jw 0.3e j2w e j3w1 0.3e jw 0.5e j2w 0.7e j3w并重做习题P3.2，讨论你的结果。
你能解释相位谱中的跳变吗? 可以移除变化。
试求跳变被移除后的相位谱。
Q3.6通过加入合适的注释语句和程序语句，修改程序 两个轴加标记。
哪个参数控制时移量？Q3.10通过加入合适的注释语句和程序语句，修改程序 两个轴加标记。
哪个参数控制频移量？Q3.14通过加入合适的注释语句和程序语句，修改程序 两个轴加标记。
Q3.15运行修改后的程序并讨论你的结果。
Q3.17通过加入合适的注释语句和程序语句，修改程序 两个轴加标记。
Q3.20通过加入合适的注释语句和程序语句，修改程序 两个轴加标记。
试解释程序怎样进行时间反转运算。
Q3.23编写一个MATLAB?序，计算并画出长度为为值，其中L > N,然后计算并画出L 点离散傅里叶逆变换X[k]。
对不同长度N 和不同的 离散傅里叶变换长度L ，运行程序。
讨论你的结果。
U(e jw )MATLAE 命P3.2，对程序生成的图形中的 P3.3，对程序生成的图形中的 P3.4，对程序生成的图形中的P3.5，对程序生成的图形中的 P3.6，对程序生成的图形中的 N 的L 点离散傅里叶变换X[k]的Q3.26在函数circshift 中，命令rem 的作用是什么？ Q3.27解释函数circshift 怎样实现圆周移位运算。
数字信号处理实验三
数字信号处理实验三数字信号处理实验三是一项实验任务，旨在通过实践掌握数字信号处理的相关知识和技能。
本实验要求参与者完成以下内容：1. 实验目的：本实验旨在通过使用数字信号处理工具和算法，对信号进行采样、量化、滤波、频谱分析等处理，掌握数字信号处理的基本概念和方法。
2. 实验设备和材料：- 个人电脑- 数字信号处理软件（如MATLAB、Python等）- 信号发生器- 数字示波器- 数据采集卡（可选）3. 实验步骤：此处以使用MATLAB进行数字信号处理为例，具体步骤如下：1) 准备信号发生器和数字示波器，并连接好相应的线缆。
2) 打开MATLAB软件，创建一个新的脚本文件。
3) 在脚本文件中编写代码，生成一个模拟信号（如正弦波、方波等）。
4) 使用MATLAB提供的采样函数，对模拟信号进行采样，并将采样数据保存到一个数组中。
5) 对采样数据进行量化处理，将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
6) 对量化后的信号进行数字滤波处理，去除噪声或不需要的频率分量。
7) 使用MATLAB提供的频谱分析函数，对滤波后的信号进行频谱分析，得到信号的频谱特性。
8) 可选：如果有数据采集卡，可以将信号从信号发生器输入到数据采集卡中，然后使用MATLAB读取和处理采集到的数据。
9) 运行脚本文件，观察并分析处理后的信号的时域波形和频谱特性。
10) 根据实验要求，记录实验数据和结果，并进行相应的分析和总结。
4. 实验数据处理和分析：在实验过程中，根据实验要求和脚本文件编写的代码，可以得到一系列的实验数据和结果。
对于这些数据和结果，可以进行以下处理和分析：- 绘制原始信号的时域波形和频谱图，观察信号的特征和频谱分布。
- 对比不同采样率下的信号重构效果，分析采样率对信号质量的影响。
- 分析量化误差对信号质量的影响，比较不同量化位数下的信号重构效果。
- 比较不同滤波算法对信号滤波效果的影响，选择合适的滤波算法进行信号处理。
数字信号处理系统作业
数字信号处理系统作业《数字信号处理系统》实践任务报告学号：3110411072姓名：王伟东班级：11级信计2班⼀、问题提出：1.1实验背景：滤波器是⼀种⽤来消除⼲扰杂讯的器件，将输⼊或输出经过过滤⽽得到纯净的直流电。
对特定频率的频点或该频点以外的频率进⾏有效滤除的电路，就是滤波器，其功能就是得到⼀个特定频率或消除⼀个特定频率。
经典滤波器按通频带分类可以分为低通（LP）、⾼通（HP）、带通（BP）、带阻（BS），按处理信号类型可以分为模拟滤波器和数字滤波器。
通过Matlab语⾔可以快捷的设计出有软件组成的数字滤波器，其中FIR滤波器（即有限冲击响应滤波器）最⼤的优点就是在满⾜幅频特性的同时，还可以获得严格的线性相位特性。
1.2实验要求：某⼀数字信号由500Hz、1000Hz和1500Hz三个频率组成，采样频率为4000Hz，请1.设计⼀个低通滤波器，将上述数字信号送⼊滤波器后只留下500Hz频率分量；2.设计⼀个带通滤波器，将上述数字信号送⼊滤波器后只留下1000Hz频率分量；3.设计⼀个⾼通滤波器，将上述数字信号送⼊滤波器后只留下1500Hz频率分量；4.设计⼀个带阻滤波器，将上述数字信号送⼊滤波器后滤除1000Hz频率分量；要求从时域和频域两个⾓度说明滤波前后信号的变化。
1.3实验⽬的：1. 熟悉FIR 滤波器的滤波原理2. 熟悉FIR 滤波器的汇编实现3.熟悉理想采样的性质，了解信号采样前后的频谱变化，加深对采样定理的理解4. 学习⽤MA TLAB 设计滤波器⼆、试验⽅法和过程2.1实验原理：数字滤波器的设计，是对提出的设计要求给出响应的性能指标，再通过计算，使物理可实现的实际滤波器频率响应特性，逼近给出的频率响应特性。
设计完成后，可根据计算结果在MATLAB或DSP上实现。
应⽤Matlab 设计FIR 滤波器，即根据给定的性能指标，设计⼀个H （z 、），使其逼近这⼀指标，进⽽计算并确定滤波器的系数b （n ），再将所设计滤波器的幅频响应、相频响应曲线作为输出，与设计要求⽐较，对设计的滤波器进⾏优化，从⽽达到滤波的⽬的。
数字信号处理实验例题
数字信号处理实验例题实验⼀离散时间信号与系统例1-1 ⽤MATLAB计算序列{-2 0 1 –1 3}和序列{1 2 0 -1}的离散卷积。
解MATLAB程序如下：a=[-2 0 1 -1 3];b=[1 2 0 -1];c=conv(a,b);M=length(c)-1;n=0:1:M;stem(n,c);xlabel('n'); ylabel('幅度');图1.1给出了卷积结果的图形，求得的结果存放在数组c中为：{-2 -4 1 3 1 5 1 -3}。
例1-2 ⽤MATLAB计算差分⽅程当输⼊序列为时的输出结果。
解MATLAB程序如下：N=41;a=[0.8 -0.44 0.36 0.22];b=[1 0.7 -0.45 -0.6];x=[1 zeros(1,N-1)];k=0:1:N-1;y=filter(a,b,x);stem(k,y)xlabel('n');ylabel('幅度')图 1.2 给出了该差分⽅程的前41个样点的输出，即该系统的单位脉冲响应。
例1-3 ⽤MATLAB计算例1-2差分⽅程所对应的系统函数的DTFT 。
解例1-2差分⽅程所对应的系统函数为：1231230.80.440.360.02()10.70.450.6z z z H z z z z -------++=+--其DTFT 为23230.80.440.360.02()10.70.450.6j j j j j j j e e e H ee e e ωωωωωωω--------++=+--⽤MATLAB 计算的程序如下：k=256;num=[0.8 -0.44 0.36 0.02]; den=[1 0.7 -0.45 -0.6]; w=0:pi/k:pi; h=freqz(num,den,w); subplot(2,2,1); plot(w/pi,real(h));grid title('实部')xlabel('\omega/\pi');ylabel('幅度') subplot(2,2,2); plot(w/pi,imag(h));gridtitle('虚部')xlabel('\omega/\pi');ylabel('Amplitude')subplot(2,2,3);plot(w/pi,abs(h));gridtitle('幅度谱')xlabel('\omega/\pi');ylabel('幅值')subplot(2,2,4);plot(w/pi,angle(h));gridtitle('相位谱')xlabel('\omega/\pi');ylabel('弧度')实验⼆离散傅⾥叶变换及其快速算法例2-1对连续的单⼀频率周期信号按采样频率采样，截取长度N分别选N =20和N =16，观察其DFT结果的幅度谱。
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实验5 抽样定理一、实验目的：1、了解用MA TLAB 语言进行时域、频域抽样及信号重建的方法。
2、进一步加深对时域、频域抽样定理的基本原理的理解。
3、观察信号抽样与恢复的图形，掌握采样频率的确定方法和插公式的编程方法。
二、实验原理：1、时域抽样与信号的重建 （1）对连续信号进行采样例5-1 已知一个连续时间信号sin sin(),1Hz 3ππ=0001f(t)=(2f t)+6f t f ，取最高有限带宽频率f m =5f 0，分别显示原连续时间信号波形和F s >2f m 、F s =2f m 、F s <2f m 三情况下抽样信号的波形。
程序清单如下：%分别取Fs=fm ，Fs=2fm ，Fs=3fm 来研究问题 dt=0.1; f0=1; T0=1/f0; m=5*f0; Tm=1/fm; t=-2:dt:2;f=sin(2*pi*f0*t)+1/3*sin(6*pi*f0*t); subplot(4,1,1); plot(t,f);axis([min(t),max(t),1.1*min(f),1.1*max(f)]); title('原连续信号和抽样信号'); for i=1:3;fs=i*fm;Ts=1/fs; n=-2:Ts:2;f=sin(2*pi*f0*n)+1/3*sin(6*pi*f0*n); subplot(4,1,i+1);stem(n,f,'filled');axis([min(n),max(n),1.1*min(f),1.1*max(f)]); end程序运行结果如图5-1所示：原连续信号和抽样信号图5-1（2）连续信号和抽样信号的频谱由理论分析可知，信号的频谱图可以很直观地反映出抽样信号能否恢复原模拟信号。
因此，我们对上述三种情况下的时域信号求幅度谱，来进一步分析和验证时域抽样定理。
例5-2编程求解例5-1中连续信号及其三种抽样频率（F s>2f m、F s=2f m、F s<2f m）下的抽样信号的幅度谱。
程序清单如下：dt=0.1;f0=1;T0=1/f0;fm=5*f0;Tm=1/fm;t=-2:dt:2;N=length(t);f=sin(2*pi*f0*t)+1/3*sin(6*pi*f0*t);wm=2*pi*fm;k=0:N-1;w1=k*wm/N;F1=f*exp(-j*t'*w1)*dt;subplot(4,1,1);plot(w1/(2*pi),abs(F1));axis([0,max(4*fm),1.1*min(abs(F1)),1.1*max(abs(F1))]);for i=1:3;if i<=2 c=0;else c=1;endfs=(i+c)*fm;Ts=1/fs;n=-2:Ts:2;N=length(n);f=sin(2*pi*f0*n)+1/3*sin(6*pi*f0*n);wm=2*pi*fs;k=0:N-1;w=k*wm/N;F=f*exp(-j*n'*w)*Ts;subplot(4,1,i+1);plot(w/(2*pi),abs(F));axis([0,max(4*fm),1.1*min(abs(F)),1.1*max(abs(F))]);end程序运行结果如图5-2所示。
由图可见，当满足F s≥2f m条件时，抽样信号的频谱没有混叠现象；当不满足F s≥2f m 条件时，抽样信号的频谱发生了混叠，即图5-2的第二行F s＜2f m的频谱图，，在f m=5f0的围，频谱出现了镜像对称的部分。
0246810121416182002468101214161820024681012141618202468101214161820图5-2（3）由插公式重建信号信号重建一般采用两种方法：一是用时域信号与理想滤波器系统的单位冲激响应进行卷积积分；二是用低通滤波器对信号进行滤波。
本实验只讨论第一种方法。
由理论分析可知，理想低通滤波器的单位冲激响应为j Ωt πt sin()1T h(t)=H(j Ω)e d Ω=πt 2πT∞-∞⎰ 抽样信号a ˆx(t)通过滤波器输出，其结果应为a ˆx (t)与h(t)的卷积积分： sin[()/]ˆˆ()()()()()()()()/a a a a a n t nT T y t x t xt h t x h t d x nT t nT T πτττπ∞∞-∞=-∞-==*=-=-∑⎰该式称为插公式。
由式可见，x a (t)信号可以由其抽样值x a (nT)及插函数重构。
MATLAB 中提供了sinc 函数，可以很方便地使用插公式。
例5-3 用上面推导出的插公式重建例5-1给定的信号。
程序清单如下：dt=0.01;f0=1;T0=1/f0;fm=5*f0;Tm=1/fm;t=0:dt:3*T0;x=sin(2*pi*f0*t)+1/3*sin(6*pi*f0*t);subplot(4,1,1);plot(t,x);axis([min(t),max(t),1.1*min(x),1.1*max(x)]); title('用时域卷积重建抽样信号'); for i=1:3;fs=i*fm;Ts=1/fs; n=0:(3*T0)/Ts; t1=0:Ts:3*T0;x1=sin(2*pi*f0*n/fs)+1/3*sin(6*pi*f0*n/fs);T_N=ones(length(n),1)*t1-n'*Ts*ones(1,length(t1)); xa=x1*sinc(fs*pi*T_N); subplot(4,1,i+1);plot(t1,xa);axis([min(t1),max(t1),1.1*min(xa),1.1*max(xa)]); end程序运行结果如图5-3所示：用时域卷积重建抽样信号00.511.522.53图5-32、频域抽样与信号恢复 （1）频域抽样定理从理论学习可知，在单位圆上对任意序列的Z 变换等间隔采样N 点得到：2πj k N2πjnk Nz=e n=-X(k)=X (z)=x(n)e∞∞∑ k=0,1,…,N-1该式实现了序列在频域的抽样。
那么由频域的抽样得到的频谱的序列能否不失真地恢复原时域信号呢？ 由理论学习又知，频域抽样定理由下列公式表述：r=-x(n)=x(n+rN)∞∞∑表明对一个频谱采样后经IDFT 生成的周期序列x(n)是原非周期序列x(n)的周期延拓序列，其时域周期等于频域抽样点数N 。
假定有限长序列x(n)的长度为M ，频域抽样点数为N ，原时域信号不失真地由频域抽样恢复的条件如下：① 如果x(n)不是有限长序列，则必然造成混叠现象，产生误差；② 如果x(n)是有限长序列，且频域抽样点数N 小于序列长度M （即N<M ），则x(n)以N 为周期进行延拓也将造成混叠，从x(n)中不能无失真地恢复出原信号x(n)。
③ 如果x(n)是有限长序列，且频域抽样点数N 大于或等于序列长度M （即N ≥M ），则从x(n)中能无失真地恢复出原信号x(n)，即N N N N r=-x (n)=x (n)R (n)=x(n+rN)R (n)=x(n)∞∞∑（2）从频谱抽样恢复离散时间序列 例5-4 已知一个时间序列的频谱为j ω-j ωn -j ω-j2ω-j3ω-j4ωn=-X(e )=x(n)e =3+2e +e +2e +3e ∞∞∑用IFFT 计算并求出其时间序列x(n)，并绘图显示时间序列。
分析：该题使用了数字频率，没有给出采样周期，则默认Ts=1S,另外，从j ωX(e )的解析式可以直接看出时域序列xn=[3,2,1,2,3]。
但为说明问题，仍编写程序求解如下：程序清单如下： Ts=1;N0=[3,5,10]; for r=1:3; N=N0(r);D=2*pi/(Ts*N);kn=floor(-(N-1)/2:-1/2); kp=floor(0:(N-1)/2); w=[kp,kn]*D;X=3+2*exp(-j*w)+1*exp(-j*2*w)+2*exp(-j*3*w)+3*exp(-j*4*w); n=0:N-1; x=ifft(X,N)subplot(1,3,r);stem(n*Ts,abs(x)); box end程序运行结果如图5-4所示：012024图5-4注意：程序中数字频率的排序进行了处理，这是因为j ωX(e )的排列顺序是从0开始，而不是从-(N-1)/2开始。
程序运行后将显示数据：x=5.0000 5.0000 1.0000x=3.0000 2.0000 1.0000 2.0000 3.0000x=3.0000 - 0.0000i 2.0000 + 0.0000i 1.0000 - 0.0000i 2.0000 + 0.0000i 3.0000 - 0.0000 -0.0000 + 0.0000i 0 - 0.0000i -0.0000 + 0.0000i 0.0000 - 0.0000i -0.0000 + 0.0000i由jωX(e)的频谱表达式可知，有限长时间序列x(n)的长度M=5，现分别取频域抽样点数为N=3,5,10，由图5-4显示的结果可以验证：①当N=5和N=10时，N≥M，能够不失真地恢复出原信号x(n)；②当N=3时，N＜M，时间序列有泄漏，形成了混叠，不能无失真地恢复出原信号x(n)。
混叠的原因是上一周期的后2点与本周期的前两点发生重叠，如下所示：3 2 1 2 33 2 1 2 3例5-5已知一个频率围在[-62.8,62.8]rad/s间的频谱sin0.275ΩX(jΩ)=sin0.025Ω，用IFFT计算并求出时间序列x(n)，用图形显示时间序列。
分析：本题给出了模拟频率Ω，其中Ωm=62.8，需将其归一化为数字频率。
根据奈奎斯特定理可知，（1/Ts）=Fs≥(2Ωm/2π),可以推导出Ts≤（π/Ωm）,取Ts=0.05s，即采样频率Fs为20Hz或40π。
程序清单如下：wm=62.8;Ts=pi/wm;N0=[8,20];for r=1:2N=N0(r);D=2*pi/(Ts*N);k=[0:N-1]+eps;omg=k*D;X=sin(0.275*omg)./sin(0.025*omg);n=0:N-1;x=abs(ifft(X,N));subplot(1,2,r);stem(n*Ts,abs(x));boxend程序运行结果如图5-5所示：图5-5由N=20的结果可知，时间序列x(n)是一个矩形窗。
根据DFT的循环移位性质可知，非零数据存在于n=-5:5的区域，有限长序列的长度为11。