郑州大学数字信号处理课程设计报告
数字信号处理课程设计报告_3
目录1.设计概述（目的和要求） 32.设计任务 33.设计题目（简要描述三个题目） 44.内容及结果 45.思考及体会14一、课程设计目的及要求数字信号处理是一门理论性和实践性都很强的学科，通过课程设计可以加深理解掌握基本理论，培养学生分析问题和解决问题的综合能力，为将来走向工作岗位奠定坚实的基础，因此做好课程设计是学好本课程的重要教学辅助环节。
本指导书结合教材《数字信号处理教程》的内容，基于MATLAB程序语言提出课程设计的题目及要求，在做课程设计之前要求学生要尽快熟悉MATLAB语言，充分预习相关理论知识，独立编写程序，以便顺利完成课程设计。
二、课程设计任务课程设计的过程是综合运用所学知识的过程。
课程设计主要任务是围绕数字信号的频谱分析、特征提取和数字滤波器的设计来安排的。
根据设计题目的具体要求，运用MATLAB语言完成题目所规定的任务及功能。
设计任务包括：查阅专业资料、工具书或参考文献，了解设计课题的原理及算法、编写程序并在计算机上调试，最后写出完整、规范的课程设计报告书。
课程设计地点在信息学院机房，一人一机，在教师统一安排下独立完成规定的设计任务。
三、课程设计题目根据大纲要求提供以下三个课程设计题目供学生选择，根据实际情况也可做其它相关课题。
1.DFT在信号频谱分析中的应用1. 用MATLAB语言编写计算序列x(n)的N点DFT的m函数文件dft.m。
并与MA TLAB中的内部函数文件fft.m作比较。
2. 对离散确定信号()cos(0.48)cos(0.52)x n n n ππ=+ 作如下谱分析：(1) 截取()x n 使()x n 成为有限长序列N(0≤≤n N -1)，(长度N 自己选)写程序计算出()x n 的N 点DFT ()X k ,并画出相应的幅频图()~X k k 。
(2) 将 (1)中()x n 补零加长至M 点（长度M 自己选），编写程序计算()x n 的M 点DFT 1()X k ,并画出相应的图1()~X k k 。
数字信号处理课程设计实验报告
数字信号处理课程设计实验报告数字信号处理课程设计实验报告（基础实验篇）实验⼀离散时间系统及离散卷积⼀、实验⽬的和要求实验⽬的：(1)熟悉MATLAB软件的使⽤⽅法。
(2)熟悉系统函数的零极点分布、单位脉冲响应和系统频率响应等概念。
(3)利⽤MATLAB绘制系统函数的零极点分布图、系统频率响应和单位脉冲响应。
(4)熟悉离散卷积的概念，并利⽤MATLAB计算离散卷积。
实验要求：(1)编制实验程序，并给编制程序加注释；(2)按照实验内容项要求完成笔算结果；(3)验证编制程序的正确性，记录实验结果。
(4)⾄少要求⼀个除参考实例以外的实例，在实验报告中，要描述清楚实例中的系统，并对实验结果进⾏解释说明。
⼆、实验原理δ的响应输出称为系统1.设系统的初始状态为零，系统对输⼊为单位脉冲序列()n的单位脉冲响应()h n。
对于离散系统可以利⽤差分⽅程，单位脉冲响应，以及系统函数对系统进⾏描述。
单位脉冲响应是系统的⼀种描述⽅法，若已知了系统的系统函数，可以利⽤系统得出系统的单位脉冲响应。
在MATLAB中利⽤impz 由函数函数求出单位脉冲响应()h n2.幅频特性，它指的是当ω从0到∞变化时，|()|Aω，H jω的变化特性，记为()相频特性，指的是当ω从0到∞变化时，|()|∠的变化特性称为相频特性，H jωω。
离散系统的幅频特性曲线和相频特性曲线直观的反应了系统对不同记为()频率的输⼊序列的处理情况。
三、实验⽅法与内容（需求分析、算法设计思路、流程图等）四、实验原始纪录（源程序等）1.离散时间系统的单位脉冲响应clcclear alla=[1,-0.3];b=[1,-1.6,0.9425];impz(a,b,30);%离散时间系统的冲激响应(30个样值点)title('系统单位脉冲响应')axis([-3,30,-2,2]);2.(1)离散系统的幅频、相频的分析⽅法21-0.3()1 1.60.9425j j j e H z e e ωωω---=-+clcclear alla=[1,-0.3];b=[1,-1.6,0.9425];%a 分⼦系数，b 分母系数 [H,w]=freqz(a,b,'whole'); subplot(2,1,1); plot(w/pi,abs(H));%幅度 title('幅度谱');xlabel('\omega^pi');ylabel('|H(e^j^\omega)'); grid on;subplot(2,1,2);plot(w/pi,angle(H));%相位 title('相位谱');xlabel('\omega^pi'); ylabel('phi(\omega)'); grid on;(2)零极点分布图clc; clear all a=[1,-0.3];b=[1,-1.6,0.9425]; zplane(a,b);%零极图 title('零极点分布图')3.离散卷积的计算111()()*()y n x n h n =clcclear all% x=[1,4,3,5,3,6,5] , -4<=n<=2 % h=[3,2,4,1,5,3], -2<=n<=3 % 求两序列的卷积 clear all;x=[1,4,3,5,3,6,5]; nx=-4:2; h=[3,2,4,1,5,3];nh=-2:3;ny=(nx(1)+nh(1)):(nx(length(x))+nh(length(h))); y=conv(x,h);n=length(ny);subplot(3,1,1);stem(nx,x);xlabel('nx');ylabel('x'); subplot(3,1,2);stem(nh,h);xlabel('nh');ylabel('h'); subplot(3,1,3);stem(ny,y);xlabel('n');ylabel('x 和h 的卷积')五、实验结果及分析（计算过程与结果、数据曲线、图表等）1.离散时间系统的单位脉冲响应051015202530-2-1.5-1-0.500.511.52n (samples)A m p l i t u d e系统单位脉冲响应2.离散系统的幅频、相频的分析⽅法00.20.40.60.81 1.2 1.4 1.6 1.82 102030幅度谱ωp i|H (e j ω)0.20.40.60.811.21.41.61.82-2-1012相位谱ωp ip h i (ω)-1-0.500.51-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81Real PartI m a g i n a r y P a r t零极点分布图3.离散卷积的计算-4-3-2-1012nxx-2-1.5-1-0.500.51 1.522.53nhh -6-4-20246nx 和h 的卷积六、实验总结与思考实验⼆离散傅⽴叶变换与快速傅⽴叶变换⼀、实验⽬的和要求实验⽬的：(1)加深理解离散傅⾥叶变换及快速傅⾥叶变换概念； (2)学会应⽤FFT 对典型信号进⾏频谱分析的⽅法； (3)研究如何利⽤FFT 程序分析确定性时间连续信号； (4)熟悉应⽤FFT 实现两个序列的线性卷积的⽅法；实验要求：(1)编制DFT 程序及FFT 程序，并⽐较DFT 程序与FFT 程序的运⾏时间。
数字信号处理课程设计报告
数字信号处理课程设计报告班级：电子信息工程1004班学号：1007050409姓名：徐辉三、程序清单1-1：N=16n=0:N-1;x=cos(0.48*pi*n)+cos(0.52*pi*n);subplot(3,1,1),stem(n,x), xlabel('n');ylabel('x1(n)'); %绘制序列的波形title('时域序列');X=abs(fft(x,N)); %求余弦序列的N点FFTsubplot(3,1,2)k=0:N-1;stem(k,X) %绘制序列的幅频特性曲线xlabel('k');ylabel('X(k)');string=[num2str(N),'点FFT幅频曲线'];title(string);1-2n = 0:14; xn=cos(0.48*pi*n)+cos(0.52*pi*n);n1 = 0:19; xn1 = [xn, zeros(1,5)];n2= 0:64; xn2 = [xn, zeros(1,50)];Xk1 = fft(xn1, 20);Xk2 = fft(xn2, 65);subplot(3,1,1); stem(n, xn); grid;subplot(3,1,2); stem(n1, abs(Xk1)); grid;subplot(3,1,3); stem(n2, abs(Xk2)); grid;1-3n = 0:14; xn=cos(0.48*pi*n)+cos(0.52*pi*n);n1 = 0:149; xn3 = [xn, zeros(1,135)];Xk3 = fft(xn3, 150);plot(n1, abs(Xk3)); grid;2T=1/(32*10^3);t=(0:15);xn=cos(2*pi*6.5*10^3*t*T)+cos(2*pi*7*10^3*t*T)+cos(2*pi*9*10^3*t*T);Xk=fft(xn,16);subplot(2,1,1);stem(t,xn);grid;subplot(2,1,2);stem(t,abs(Xk));grid;T=1/(32*10^3);t=(0:15);xn=cos(2*pi*6.5*10^3*t*T)+cos(2*pi*7*10^3*t*T)+cos(2*pi*9*10^3*t*T);n1=0:45; xn1=[xn,zeros(1,30)];Xk1=fft(xn1,46);subplot(2,1,1);stem(n1,xn1);grid;subplot(2,1,2);plot(n1,abs(Xk1));grid;T=1/(32*10^3);t=[0:45];xn=cos(2*pi*6.5*10^3*t*T)+cos(2*pi*7*10^3*t*T)+cos(2*pi*9*10^3*t*T); Xk2=fft(xn,46);subplot(2,1,1);stem(t,xn);grid;subplot(2,1,2);plot(t,abs(Xk2));grid;四、设计结果1-11-21-32三、程序清单clear all;fn=10000; fp=300; fs=320; Rp=0.1; Rs=60;N=800; %信号长度N为800T=1/fn;Tp=N*T; %采样频率Fs=10kHz，Tp为采样时间t=0:T:(N-1)*T;k=0:N-1;f=k/Tp;Wp=fp/(fn/2);%计算归一化角频率Ws=fs/(fn/2);[n,Wn]=ellipord(Wp,Ws,Rp,Rs);[b,a]=ellip(n,Rp,Rs,Wp);[H,F]=freqz(b,a,800,10000);%计算H(z)的幅频响应,freqz(b,a,计算点数,采样速率) figure(2)subplot(2,1,1)plot(F,abs(H));xlabel('Frequency(Hz)');ylabel('Magnitude(dB)');title('低通滤波器');axis([0 1500 0 10]);grid onsubplot(2,1,2)pha=angle(H)*180/pi;plot(F,pha);grid on%滤波器对信号处理st=mstgy=filter(b,a,st);Y=fft(y);figure(3)subplot(2,1,1)plot(y);title('滤波后的波形');grid onsubplot(2,1,2)stem(f,abs(Y)/max(abs(Y)),'.');xlabel('Frequency(Hz)');ylabel('Magnitude(dB)');title('滤波后的频谱');axis([0 1500 0 1]);gridonfn=10000; fp=[400,600]; fs=[350,650]; Rp=0.1; Rs=60;N=800; %信号长度N为800T=1/fn;Tp=N*T; %采样频率Fs=10kHz，Tp为采样时间t=0:T:(N-1)*T;k=0:N-1;f=k/Tp;Wp=fp/(fn/2);%计算归一化角频率Ws=fs/(fn/2);[n,Wn]=ellipord(Wp,Ws,Rp,Rs);[b,a]=ellip(n,Rp,Rs,Wp);[H,F]=freqz(b,a,800,10000);%计算H(z)的幅频响应,freqz(b,a,计算点数,采样速率) figure(2)subplot(2,1,1)plot(F,abs(H));xlabel('Frequency(Hz)');ylabel('Magnitude(dB)');title('带通滤波器');axis([0 1500 0 10]);grid onsubplot(2,1,2)pha=angle(H)*180/pi;plot(F,pha);grid on%滤波器对信号处理st=mstgy=filter(b,a,st);Y=fft(y);figure(3)subplot(2,1,1)plot(y);title('滤波后的波形');grid onsubplot(2,1,2)stem(f,abs(Y)/max(abs(Y)),'.');xlabel('Frequency(Hz)');ylabel('Magnitude(dB)');title('滤波后的频谱');axis([0 1500 0 1]);grid onfn=10000; fp=800; fs=750; Rp=0.1; Rs=60;N=800; %信号长度N为800T=1/fn;Tp=N*T; %采样频率Fs=10kHz，Tp为采样时间t=0:T:(N-1)*T;k=0:N-1;f=k/Tp;Wp=fp/(fn/2);%计算归一化角频率Ws=fs/(fn/2);[n,Wn]=ellipord(Wp,Ws,Rp,Rs);[b,a]=ellip(n,Rp,Rs,Wp,'high');[H,F]=freqz(b,a,800,10000);%计算H(z)的幅频响应,freqz(b,a,计算点数,采样速率) figure(2)subplot(2,1,1)plot(F,abs(H));xlabel('Frequency(Hz)');ylabel('Magnitude(dB)');title('高通滤波器');axis([0 1500 0 10]);grid onsubplot(2,1,2)pha=angle(H)*180/pi;plot(F,pha);grid on%滤波器对信号处理st=mstgy=filter(b,a,st);Y=fft(y);figure(3)subplot(2,1,1)plot(y);title('滤波后的波形');grid onsubplot(2,1,2)stem(f,abs(Y)/max(abs(Y)),'.');xlabel('Frequency(Hz)');ylabel('Magnitude(dB)');title('滤波后的频谱');axis([0 1500 0 1]);grid on四、设计结果三、程序清单clear all;[y,fs]=wavread('e:\sound.wav');num=length(y);y=y(:,1);%转为单声道subplot(2,3,1);plot(y);title('原信号波形');subplot(2,3,2);plot(abs(fft(y)));title('原信号频谱');n1=0:num-1;n1=n1';noise=0.001*sin(2*pi*20000/fs*n1)+0.005*cos(2*pi*30000/fs*n1);%加入噪声信号y=y+noise;Y=fft(y);subplot(2,3,3);plot(y); %绘制原信号波形xlabel('t');ylabel('幅度y(t)');title('加噪声后声音波形');subplot(2,3,4);plot(abs(Y)); %绘制原波形频谱xlabel('Hz');ylabel('幅度|f|');title('加噪声后声音频谱');%FIR低通滤波器的设计fp=10000;wp=2*fp/fs; %通带截止频率B=fir1(49,wp,hamming(50)); %FIR滤波器，汉明窗100阶y1t=filter(B,1,y); %滤波器软件实现y1=fft(y1t);subplot(2,3,5);plot(y1t); %绘制滤波后的波形xlabel('t');ylabel('y(t)');title('滤波后声音波形');subplot(2,3,6);plot(abs(y1)); %绘制滤波后的频谱xlabel('Hz');ylabel('幅度|f|');title('滤波后声音频谱');四、设计结果。
数字信号处理课程设计报告
《数字信号处理》课程设计报告目录第一章课程设计的概述............................................................................... 错误！未定义书签。
第一节课程设计的目的....................................................................... 错误！未定义书签。
第二节课程设计题目描述和要求第三节课程设计预期目标第二章课程设计方案 (3)第一节设计纲要 (3)第二节设计方案 (4)第三章滤波器的选择与设计 (5)第一节滤波器的选择 (5)第二节滤波器的设计 (5)第四章语音信号的设计流程第一节语音信号的录制第二节语音信号的时域、频域分析第三节加上噪声的语音信号第四节语音信号通过滤波器第五章源程序代码及整体波形第六章课程设计总结第七章参考文献第一章课程设计的概述第一节.课程设计目的通过对课程设计任务的完成，使学生进一步巩固数字信号处理的基本概念、理论、分析方法和实现方法；使学生掌握的基本理论和分析方法方面的知识得到进一步扩展；使学生能有效地将理论和实际紧密结合；增强学生软件编程实现能力和解决实际问题的能力。
要求学生能够熟练地用Matlab语言编程实现IIR数字滤波器和FIR数字滤波器，进一步明确数字信号处理的工程应用。
第二节.课程设计题目描述和要求1、认真独立的完成课程设计。
2、通过课程设计，加深对所学知识的理解和认识。
3、仿真调试通过,达到预期效果。
4、写出设计报告。
第三节、课程设计预期目标1、要求学生理解课题教学的理论内容。
2、掌握和熟悉matlab软件的编程方法和仿真过程。
3、掌握综合运用各种技术和知识的方法。
第二章课程设计方案第一节设计纲要要求录制一段自己的语音信号后，在MATLAB软件中采集语音信号、回放语音信号并画出语音信号的时域波形和频谱图；对所采集的信号加入干扰噪声，对加入噪声进行播放，并进行时域和频谱分析；对比及早前后的时域图和频谱图，分析讨论采用什么的滤波器进行滤除噪声。
数字信号处理课程设计报告实验三
数字信号处理课程设计报告实验三目录1. 实验三概述 (2)1.1 实验目的 (2)1.2 实验要求 (3)1.3 实验内容 (4)2. 实验原理 (5)2.1 数字信号处理的简介 (6)2.2 数字滤波器的类型 (6)2.3 FIR和IIR滤波器的区别 (7)3. 实验软件与硬件环境 (9)3.1 软件环境 (10)3.2 硬件环境 (12)3.3 实验设备介绍 (13)4. 实验步骤 (14)4.2 设计数字滤波器 (15)4.3 滤波器实现与调试 (16)4.4 实验数据分析 (17)5. 实验设计 (18)5.1 数字滤波器的设计方法 (19)5.2 滤波器参数的选择 (20)5.3 滤波器实现代码实现 (21)6. 实验结果 (22)6.1 滤波前后的信号对比 (24)6.2 滤波效果分析 (25)6.3 滤波器性能指标评价 (26)7. 实验讨论 (27)7.1 实验中发现的问题 (29)7.2 解决问题的方法与思考 (29)8. 实验心得 (32)8.1 数字信号处理的理解加深 (33)8.2 编程能力的提升 (34)8.3 对实验中遇到的挑战的看法 (35)1. 实验三概述本实验课题为“数字滤波器设计与分析”，旨在使学生深入理解数字滤波器的原理及设计方法，并掌握使用仿真工具进行实际滤波器设计与性能分析的能力。
实验通过MATLAB平台，分别实现低通、高通及带通滤波器的设计与模拟，并进行频率响应分析、时域响应分析以及信号处理效果的评价。
不同类型的数字滤波器设计方法原理介绍，包括IIR和FIR滤波器。
不同设计方法的优缺点分析，并结合实际应用场景选择合适的滤波器类型。
使用MATLAB自带函数和滤波器设计工具包进行滤波器设计，以及根据不同指标对滤波器参数进行调整。
通过完成本实验，学生将能掌握数字滤波器的理论知识和应用技能，并对其优缺点及应用场景有更深入的理解。
1.1 实验目的加载、分析和可视化语音信号:学生需学会使用高级软件工具加载语音信号数据，并运用绘图工具展示信号的时域波形及频谱图。
数字信号处理课程设计报告
目录一、课程设计名称二、课程设计前期介绍（凌阳单片机）1、源来2、简介3、优点4、语音模块三、课程设计内容及要求四、课程设计原理1、硬件设计2、软件设计五、主程序代码六、调试七、心得及体会八、附录1、原件清单2、原理图3、实物图、课程设计名称基于凌阳16位单片机的定时报警器二、课程设计前期介绍(凌阳单片机)2.1源来随着单片机功能集成化的发展，其应用领域也逐渐地由传统的控制，扩展为控制处理数据处理以及数字信号处理，DSP( Digital Signal Processing )等领域。
凌阳的16位单片机就是为适应这种发展而设计的。
2.2简介它的CPU内核采用凌阳最新推出的Microcontroller and Signal Processor 16 位微机处理器芯片，以下简称µ ' nSP。
围绕micro; ' nSP所形成的16位u ' nSP系列单片机，以下简称µ ' nSP家族。
采用的是模块式集成结构，它以µ' nSP内核为中心集成不同规模的ROM PAM和功能丰富的各种外设部件。
µ ' nSP内核是一个通用的和结构。
除此之外的其它功能模块均为可选结构。
以及这种结构可大可小可有可无，借助这种通用结构附加可选结构的积木式的构成，便可成为各种系列的派生产品，以适合不同场合，这样做无疑会使每种派生产品具有更强的功能和更低的成本。
µ ' nSP家族有有以下特点：体积小，集成度高，可靠性好易于扩展。
µ ' nSP家族把各功能把各功能部件模块化地集成在一个芯片里。
内部采用总线结构，因为减少了各功能部件之间的连接，提高了其可靠性和抗干扰能力，另外，模块化的结构易于系列的扩展，以适应不同用户的需求。
具有较强的中断处理能力。
口’ nSPTM家族的中断系统支持10个中断向量及10 余个中断源，适合实时应用领域。
数字信号处理课程设计报告 精品
一、课程设计目的及要求数字信号处理是一门理论性和实践性都很强的学科，通过课程设计可以加深理解掌握基本理论，培养学生分析问题和解决问题的综合能力，为将来走向工作岗位奠定坚实的基础，因此做好课程设计是学好本课程的重要教学辅助环节。
本指导书结合教材《数字信号处理教程》的内容，基于MATLAB 程序语言提出课程设计的题目及要求，在做课程设计之前要求学生要尽快熟悉MATLAB 语言，充分预习相关理论知识，独立编写程序，以便顺利完成课程设计。
二、课程设计任务课程设计的过程是综合运用所学知识的过程。
课程设计主要任务是围绕数字信号的频谱分析、特征提取和数字滤波器的设计来安排的。
根据设计题目的具体要求，运用MATLAB 语言完成题目所规定的任务及功能。
设计任务包括：查阅专业资料、工具书或参考文献，了解设计课题的原理及算法、编写程序并在计算机上调试，最后写出完整、规范的课程设计报告书。
课程设计地点在信息学院机房，一人一机，在教师统一安排下独立完成规定的设计任务。
三、课程设计题目根据大纲要求提供以下三个课程设计题目供学生选择，根据实际情况也可做其它相关课题。
1. DFT 在信号频谱分析中的应用1. 用MATLAB 语言编写计算序列x(n)的N 点DFT 的m 函数文件dft.m 。
并与MA TLAB 中的内部函数文件fft.m 作比较。
2. 对离散确定信号()cos(0.48)cos(0.52)x n n n ππ=+ 作如下谱分析：(1) 截取()x n 使()x n 成为有限长序列N(0≤≤n N -1)，(长度N 自己选)写程序计算出()x n 的N 点DFT ()X k ,并画出相应的幅频图()~X k k 。
(2) 将 (1)中()x n 补零加长至M 点（长度M 自己选），编写程序计算()x n 的M 点DFT 1()X k ,并画出相应的图1()~X k k 。
(3) 利用补零DFT 计算 (1)中N 点有限长序列()x n 频谱()j X e ω并画出相应的幅频图()~j X e ωω。
数字信号处理课程设计报告书
《数字信号处理》课程设计报告基于matlab的时域采样理论研究及实现专业：通信工程班级：通信11级组次：第3组及学号：汪志发(2011013842)及学号：桂勇（2011013821）目录一、设计目的 (2)二、设计任务 (2)三、设计原理 (2)3.1时域采样定理 (2)3.2设计原理图 (2)3.3信号的时域采样与频谱分析 (2)3.4采样信号的恢复（插函数法） (4)四、设计过程 (4)4.1 MATLAB源程序 (4)4.2程序运行结果 (7)4.3数据分析 (11)4.4结论 (11)五、收获与体会 (11)六、参考文献 (13)基于matlab 的时域采样理论研究及实现一、设计目的本次课程设计应用MATLAB 验证时域采样定理。
了解MATLAB 软件，学习应用MATLAB 软件的仿真技术。
它主要侧重于某些理论知识的灵活运用，以及一些关键命令的掌握，理解，分析等。
初步掌握线性系统的设计方法，培养独立工作能力。
加深理解时域采样定理的概念。
二、设计任务掌握利用MATLAB 分析系统频率响应的方法和掌握利用MATLAB 实现连续信号采样、频谱分析和采样信号恢复的方法。
计算在临界采样、过采样、欠采样三种不同条件下恢复信号的误差，并由此总结采样频率对信号恢复产生误差的影响，从而验证时域采样定理。
三、设计原理3.1时域采样定理1、对连续信号进行等间隔采样形成采样信号，采样信号的频谱是原连续信号的频谱以采样频率为周期进行周期性的延拓形成的。
2、设连续信号的的最高频率为m ax F ，如果采样频率max 2F F s >，那么采样信号可以唯一的恢复出原连续信号，否则max 2F F s ≤会造成采样信号中的频谱混叠现象，不可能无失真地恢复原连续信号。
3.2设计原理图3.3信号的时域采样与频谱分析对一个连续信号a f (t)进行理想采样的过程可以用下式表示)()()(^t s t f t f a a = （1）其中)(^t f a 为)(t f a 的理想采样，s(t)为周期脉冲信号，即)(t f a )()(t t s S T=抽样信号)(0t f∑∞-∞=-=n nT t t s )()(δ （2）)(^t f a 的傅里叶变换)(^Ωj F a 为∑∞-∞=Ω-Ω=Ωm saa m j F Tj F )]([1)(^（3）上式表明，)(^Ωj F a 为)(Ωj F a 的周期延拓，其延拓周期为采样角频率（s Ω=2π/T ）。
数字信号处理毕业课程设计实验报告
基础实验实验一离散时间系统及离散卷积一、实验原理利用Matlab软件计算出系统函数的零极点分布、单位脉冲响应和系统频率响应等的图像并于笔算结果进行比较，找出异同。
编译合适程序能计算取值范围不同的离散卷积。
二、实验目的（1）熟悉MATLAB软件的使用方法。
（2）熟悉系统函数的零极点分布、单位脉冲响应和系统频率响应等概念。
（3）利用MATLAB绘制系统函数的零极点分布图、系统频率响应和单位脉冲响应。
（4）熟悉离散卷积的概念，并利用MATLAB计算离散卷积。
三、实验源程序及实验结果1.离散时间系统的单位脉冲响应function pr1() %定义函数pr1a=[1,-1,0.9]; %定义差分方程y(n)-y(n-1)+0.9y(n-2)=x(n)b=1;x=impseq(); %调用impseq函数n=[-20:120]; %定义n从-20 到120h=filter(b,a,x); %输入x为滤波前序列，b为分子，a为分母figure(1) %绘图figure 1 (冲激响应)stem(n,h); %在图中绘出冲激title('冲激响应'); %定义标题为:'冲激响应'xlabel('n'); %绘图横座标为nylabel('h(n)'); %绘图纵座标为h(n)figure(2) %绘图figure 2[z,p,g]=tf2zp(b,a); %绘出零极点图zplane(z,p)function [x,n]=impseq(n0,n1,n2) %声明impseq函数n=[n1:n2];x=[(n-n0)==0];-1-0.500.51-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81Real PartI m a g i n a r y P a r t-2020406080100120-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81冲激响应nh (n )2.离散系统的幅频、相频的分析方法 function pr2()b=[0.0181,0.0543,0.0543,0.0181]; a=[1.000,-1.76,1..2781];m=0:length(b)-1; %m 从0 到3 l=0:length(a)-1; %l 从0 到3K=500;k=1:K;w=pi*k/K; %角频率wH=(b*exp(-j*m'*w))./(a*exp(-j*l'*w));%对系统函数的定义 magH=abs(H); %magH 为幅度 angH=angle(H); %angH 为相位 figure(1)subplot(2,1,1); %在同一窗口的上半部分绘图 plot(w/pi,magH); %绘制w(pi)-magH 的图形 grid;axis([]); %限制横纵座标从0到1xlabel('w(pi)'); %x 座标为 w(pi) ylabel('|H|'); %y 座标为 angle(H)title('幅度，相位响应'); %图的标题为:'幅度，相位响应' subplot(2,1,2); %在同一窗口的下半部分绘图 plot(w/pi,angH); %绘制w(pi)-angH 的图形 grid; %为座标添加名称 xlabel('w(pi)'); %x 座标为 w(pi) ylabel('angle(H)'); %y 座标为 angle(H)00.10.20.30.40.50.60.70.80.910.51w(pi)|H |幅度，相位响应0.10.20.30.40.50.60.70.80.91-4-2024w(pi)a n g l e (H )3.离散卷积的计算 function pr3()n=-5:50; %声明n 从-5到50u1=stepseq(); %调用stepseq 函数声用明u1=u(n) u2=stepseq(); %调用stepseq 函数声用明u2=u(n-10) x=u1-u2; %x(n)=u(n)-u(n-10) h=((0.9).^n).*u1; %h(n)=0.9^n*u(n) L=length(x)+length(h)-1; X=fft(x,L); H=fft(h,L);y=ifft(X.*H)subplot(3,1,1);stem(n,x);axis([]);title('输入序列');xlabel('n');ylabel('x(n)'); %输入序列subplot(3,1,2);stem(n,h);axis([]);title('冲激响应序列'); xlabel('n'); ylabel('h(n)');%冲激相应序列 n=0:L-1;subplot(3,1,3); stem(n,real(y));title('输出响应');xlabel('n');ylabel('y(n)'); %卷积结果 function [x,n]=stepseq(n0,n1,n2) n=n1:n2;x=[(n-n0)>=0];-55101520253035404550012输入序列nx (n )-55101520253035404550012冲激响应序列n h (n )20406080100120-10010输出响应ny (n )实验二 离散傅立叶变换与快速傅立叶变换一、 实验原理对有限长序列使用离散Fouier 变换(DFT)可以很好的反映序列的频谱特性，而且易于用快速算法在计算机上实现，当序列x(n)的长度为N 时，它的DFT 定义为()()[]()∑==-=1N n nk N W n x n x DFT k X反变换为()()[]()∑==-=-101N n nkN W k X N k X IDFT n x有限长序列的DFT 是其Z 变换在单位圆上的等距采样，或者说是序列Fourier 变换的等距采样，因此可以用于序列的谱分析。
数字信号处理课程设计报告
1 绪论1.1设计目的通过本次数字信号处理课程设计，综合运用数字信号处理课程和其他有关课程的理论和生产实际知识去分析和解决具体问题，并使所学知识得到进一步巩固、深化和发展。
学习设计滤波器的一般方法，通过课程设计树立正确的设计思想，提高分析问题、解决问题的能力。
进行设计基本技能的训练，如查阅设计资料和手册、程序的设计、调试等。
1.2设计要求(1)掌握数字信号处理的基本概念，基本理论和基本方法。
(2)熟悉离散信号和系统的时域特性。
(3)掌握序列快速傅里叶变换方法。
(4)学会MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序设计方法。
(5)掌握利用MATLAB对语音信号进行频谱分析。
(6)掌握滤波器的网络结构。
1.3 设计内容1.3.1预习题1、设计卷积运算的演示程序：（1）可输入任意两个序列x1(n)、x2(n)，指定x1(n)为自己的学号，例如x1(n)={2, 0, 1, 0, 5, 7, 0, 5, 0, 2, 0, 1}。
x2(n)的内容和长度自选。
例如x2(n)={0.5, 2.43, 6.17, 12.93, 22.17, 32.25, 40.88, 45.87, 45.87, 40.88, 32.25, 22.17, 12.93, 6.17, 2.43,1.007}。
（2）分别动态演示两个序列进行线性卷积x1(n)*x2(n)和圆周卷积x1(n)⊙x2(n)的过程；要求分别动态演示翻转、移位、乘积、求和的过程；（3）圆周卷积默认使用两个序列中的最大长度，但卷积前可以指定卷积长度N用以进行混叠分析；（4）改变圆周卷积长度N，根据实验结果分析两类卷积的关系；(5)在计算机操作系统中选一段声音文件(XP系统在“C:\WINDOWS\Media”)，读取文件取 10ms的声音数据产生时域序列x1(n)，序列内容自定义。
利用x2(n)={0.5, 2.43, 6.17, 12.93, 22.17, 32.25, 40.88, 45.87, 45.87, 40.88, 32.25, 22.17, 12.93, 6.17, 2.43, 1.007}。
数字信号处理课程设计报告
设计一信号的基本运算一、设计目的熟悉信号的基本运算，通过运用Matlab进行仿真，加深对信号基本运算的理解。
通过对数据的处理，加深对Matlab中数据存取，数值运算，矩阵运算的方式及工作原理的了解。
二、设计原理Matlab是以矩阵为基础的一种软件，其集成了数值运算、矩阵运算、信号处理和图形等众多功能。
其中，对数据的存取都是以矩阵的方式进行的。
Matlab工具箱中提供了很多已经编写好的函数，我们这用些函数的时候只需要从工具箱中调用就可以了，这些函数都十分的方便。
如其中的wavread( )函数，我们可以用来从音频文件中获取数据，然后对这些数据进行运算，然后通过sound( )函数对音频文件进行回放；还有一些特殊矩阵的生成函数，如用函数zeros生成全0矩阵：格式B=zeros(m,n)生成m×n的全0阵；用函数ones生成全1矩阵：格式B=ones(m,n)生成m×n的全1阵；用函数rand生成随机矩阵：格式B=rand(m,n)生成m×n的随机矩阵；用函数eye生成单位阵：格式B=eye(m,n)生成m×n矩阵，其中对角线元素全为1，其他元素为0。
通过类似这样的操作，我们就可以方便的对信号进行相应的处理。
本次实验中，我们对一段音频信号，进行回音的模仿，然后经过上采样和下采样，反转的处理，并演示处理后的效果。
三、设计内容本次实验，我们通过采样得到一段以采样频率为8192Hz的语音信号x（k），然后通过编写Matlab程序对这段语音信号进行回音模仿，采用函数x(k)=x(k)+a*x(k-d),期中d为时延，a为时延信号的衰减幅度。
然后对语音信号进行下采样x(k/2)、上采样x(2k)、反转x(-k)。
下采样即在得到的语音信号的基础上，隔一个k值取一个函数值；上采样，即在得到的信号的基础上进行每两个k值之间进行插值；反转即把得到的信号的k变为-k。
通过这样的处理后，回放语音信号，观察效果，再看处理后的信号的时域波形。
数字信号处理课程设计报告实验三
课程设计报告课程 : 数字信号处理课程设计学院 : 信息工程学院专业 : 信息工程学号 :学生姓名 :教师姓名 :2019年 10月 13日实验三： FFT频谱分析及应用一、实验目的：（一）通过实验，加深对FFT的理解，熟悉 FFT子程序。
（二）熟悉用 FFT对典型信号进行频谱分析的方法。
二、实验原理与方法：在各种信号序列中，有限长序列占有重要地位。
对有限长序列，可以利用离散傅里叶变换（ DFT）进行分析。
DFT不但可以很好的反应序列频谱特性，而且易于用快速算法（ FFT）在计算机上实现。
设序列为 x(n)，长度为 N，其 DFT定义为：，反变换为，有限长序列的 DFT是其 Z 变换在单位圆上的等距采样，或者说是序列傅里叶变换的等距采样，因此可以用于序列的谱分析。
FFT是 DFT的一种快速算法，是对变换式进行一次次分解，使其成为若干小点数的组合，从而减少运算量。
常用的FFT是以 2 为基数，其长度为 N=2M。
它的效率高，程序简单，使用方便。
当要变换的序列长度不等于 2 的整数幂次时，为了使用以2 为基数的 FFT，可以使用末尾补零的方法，使其长度为 2 的整数次方。
在MATLAB信号处理工具箱中的函数为 fft(x,N) ，可用于序列 x(n)的 N 点快速傅里叶变换。
经函数 fft 求得的序列一般是复序列，通常要求其幅值和相位。
MATLAB中提供了求复数的幅值和相位函数：abs、angle。
三、实验内容：（一）模拟信号，以 0.01n 进行采样，其中n=0,⋯ ,N-1：①求 N=40 点 FFT的幅度频谱，从图中能否观察出信号的 2 个频率分量？②提高采样点数，如 N=128，再求该信号的幅度频谱，此时幅度频谱发生了什么变化？信号的 2个模拟频率和数字频率各为多少？ FFT频谱分析结果与理论上是否一致？解：① MATLAB程序：3/13N=40;n=0:N-1;t=0.01*n;x=2*cos(4*pi*t)+5*cos(8*pi*t);k=0:N/2;w=2*pi/N*k;X=fft(x,N);magX=abs(X(1:N/2+1));subplot(2,1,1);stem(n,x,'.');title('signal x(n)');grid on; subplot(2,1,2);plot(w/pi,magX);title('FFT N=40');xlabel('f (unit:pi)');ylabel('|X|');grid on;结果截图：能观察出信号的 2 个频率分量②MATLAB程序：N=128;n=0:N-1;t=0.01*n;x=2*cos(4*pi*t)+5*cos(8*pi*t);k=0:N/2;w=2*pi/N*k;X=fft(x,N);magX=abs(X(1:N/2+1));subplot(2,1,1);stem(n,x,'.');title('signal x(n)');grid on; subplot(2,1,2);plot(w/pi,magX);title('FFT N=128');xlabel('f (unit:pi)');ylabel('|X|');grid on;结果截图：幅度频谱变得更加密集，模拟频率和数字频率各为 4hz 和 100hz 频谱分析结果与理论相一致的。
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实验一：基于DFT的数字谱分析以及可能出现的问题一、实验目的：1.进一步加深对DFT的基本性质的理解。
2.掌握在MATLAB环境下采用FFT函数编程实现DFT的语句用法。
3.学习用DFT进行谱分析的方法，了解DFT谱分析中出现的频谱泄露和栅栏效应现象，以便在实际中正确应用DFT。
二、实验步骤:1.复习DFT的定义、物理含义以及主要性质。
2.复习采用DFT进行谱分析可能出现的三个主要问题以及改善方案。
3.按实验内容要求，上机实验，编写程序。
4.通过观察分析实验结果，回答思考题，加深对DFT相关知识的理解。
三、上机实验内容:1.编写程序产生下列信号供谱分析用：离散信号：x1=R10(n)x2={1,2,3,4,4,3,2,1}，n=0,1,2,3,4,5,6,7x3={4,3,2,1, 1,2,3,4}，n=0,1,2,3,4,5,6,7连续信号：x4=sin(2πf1t)+sin(2πf2t)f1=100Hz, f2=120Hz，采样率fs=800Hz2.对10点矩形信号x1分别进行10点、16点、64点和256点谱分析，要求256点频谱画出连续幅度谱，10点、16点和64点频谱画出离散幅度谱，观察栅栏效应。
3.产生信号x2和x3分别进行8点、16点谱分析，画出离散幅度谱，观察两个信号的时域关系和幅度谱的关系。
4.对双正弦信号x4以采样率fs=800Hz抽样，生成离散双正弦信号并画出连续波形；对离散双正弦信号进行时域截断，截取样本数分别为1000、250、50。
对不同样本的双正弦信号分别进行1024点谱分析，画出连续幅度谱，观察频谱泄露现象。
四、实验程序:五、实验结果:六、思考题:1.在进行8点和16点谱分析时，x2和 x3的幅频特性相同吗？为什么？答：在N=8时相同，因为x2和x3是圆周移位的关系，两者包含的信息完全相同，故幅频特性相同；在N=16时不相同，因为x2和x3并非圆周移位的关系，两者所包含的信息不等，故幅频特性相同。
2.在对x1进行10点、16点和64点谱分析时，能否观察到16πω=处的频谱信息？为什么？3.理论上，连续信号x4的频谱包含哪些频率（Hz ）？在对x4进行时域截断时，其频谱发生了什么现象？为什么？实验二：用双线性法设计IIR 数字滤波器一、实验目的：1.熟悉双线性法设计IIR数字滤波器的原理和方法。
2.掌握数字滤波器的计算机仿真方法。
3.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认识。
二、实验步骤:1.复习有关巴特沃思模拟滤波器设计合用双线性法设计IIR数字滤波器的内容。
2.根据实验内容中给出得指标求出巴特沃思滤波器的阶数和3db截止频率wc。
3.根据上机实验内容编写主程序。
①编写程序设计满足指标的巴特沃思数字滤波器。
②编写仿真程序，用设计的滤波器对心电图信号滤波，分析滤波结果。
4.写出实验报告。
三、上机实验内容:1.用双线性法设计巴特沃思数字低通滤波器，设计指标为：通带截止频率0.2π，通带内最大波纹1db，阻带开始频率0.3π，阻带最小衰减15db。
（采样间隔T=1）2.绘制模拟滤波器的幅频响应图，频率以Hz为单位。
3.用双线性法设计数字滤波器，绘制数字滤波器的幅频响应图，频率以数字频率w/π为单位。
验证是否满足指标。
4.用设计的数字滤波器对心电图信号进行仿真滤波，绘制滤波前后的心电图信号波形和频谱，观察总结滤波作用和效果。
四、实验程序:五、实验结果:六、思考题:1.本实验中用双线性法设计数字滤波器的映射公式s=(2/T)(1-z-1)/(1+z-1)中的T对设计的模拟滤波器波形有无影响？对设计的数字滤波器波形有无影响？为什么？答：对设计的模拟滤波器波形有影响，对设计的数字滤波器波形无影响。
因为由ω=ΩT可知，当数字指标指定时，改变T对Ω有影响，但对数字指标ω无影响，也即对设计的模拟滤波器波形有影响，对设计的数字滤波器波形无影响。
2.滤波前后心电图的波形有何不同？为什么？答：滤波后信号的高于50Hz的分量都被滤掉了。
因为滤波器的阻带开始频率fst=37.5Hz,所以信号的高于50Hz的分量都被滤掉了。
实验三：用窗函数法设计FIR数字滤波器一、实验目的：1.熟悉用窗函数法设计FIR数字滤波器的原理和方法。
2.熟悉线性FIR数字滤波器特性。
3.了解各种窗函数对滤波器性能的影响。
二、实验步骤:1.复习用窗函数法设计FIR数字滤波器的内容。
2.掌握窗函数参数与滤波器性能的对应关系。
3.根据上机实验内容编写主程序。
4.写出实验报告。
三、上机实验内容:1.编写函数程序，产生理想低通滤波器冲激响应hd(n)，供窗函数设计滤波器调用；2.设计线性相位数字低通滤波器，阶数N=33，截至频率ωc=π/4，要求：①分别用矩形窗、汉宁窗、海明窗和布莱克曼窗设计上述滤波器；②分别绘制四种滤波器的单位抽样相应h(n)、频率幅度H(k)、db频率幅度20lg(H(k)/H(0))和相位特性φ（k）。
（要求将每种滤波器四个特性绘制在一张图上，频率以ω为横坐标，并给出坐标标注及窗函数名称标注）；③比较四种窗函数对应的3db和20db带宽及阻带最大衰减。
3.选择一种窗函数分别采用N=15和N=33、ωc=π/4设计线性相位数字低通滤波器，要求：①分别绘制N=15和N=33的滤波器单位抽样相应h(n)、频率幅度H(k)、db频率幅度20lg(H(k)/H(0))和相位特性φ（k）。
（要求将滤波器四个特性绘制在一张图上，频率以ω为横坐标，并给出坐标标注及窗函数名称和N值的标注）。
②比较相同窗函数在不同N值时的过渡带宽及阻带最大衰减。
4.从信号x(t)=sin(100πt)+sin(200πt)+sin(300πt)中将50Hz基频信号提取出来，①若采用抽样率fs=1000Hz对x(t)进行抽样，请选择合适的数字滤波器指标；②根据选择的滤波器指标，分别采用矩形窗和布莱克曼窗对信号x(n)进行数字滤波；③绘制滤波前后的信号频谱，比较两种窗函数的滤波效果。
四、实验程序:function hd=ideal(N,wc)for n=0:N-1if n==(N-1)/2hd(n+1)=wc/pi;else hd(n+1)=sin(wc*(n-(N-1)/2))/(pi*(n-(N-1)/2));endendclear all;cla;close all;N=33;wc=pi/4;hd=ideal(N,wc);w1=boxcar(N);w2=hamming(N);w3=hann(N);w4=blackman(N);h1=hd.*w1';h2=hd.*w2';h3=hd.*w3';h4=hd.*w4';M=512;fh1=fft(h1,M);db1=-20*log10(abs(fh1(1)./(abs(fh1)+eps)));fh2=fft(h2,M);db2=-20*log10(abs(fh2(1)./(abs(fh2)+eps)));fh3=fft(h2,M);db3=-20*log10(abs(fh3(1)./(abs(fh3)+eps)));fh4=fft(h4,M);db4=-20*log10(abs(fh4(1)./(abs(fh4)+eps)));w=2/M*[0:M-1];figuresubplot(2,2,1);stem(h1)subplot(2,2,2);plot(w,abs(fh1))subplot(2,2,3);plot(w,db1)subplot(2,2,4);plot(w,angle(fh1))figuresubplot(2,2,1);stem(h2)subplot(2,2,2);plot(w,abs(fh2))subplot(2,2,3);plot(w,db2)subplot(2,2,4);plot(w,angle(fh2))figuresubplot(2,2,1);stem(h3)subplot(2,2,2);plot(w,abs(fh3))subplot(2,2,3);plot(w,db3)subplot(2,2,4);plot(w,angle(fh3))figuresubplot(2,2,1);stem(h4)subplot(2,2,2);plot(w,abs(fh4))subplot(2,2,3);plot(w,db4)subplot(2,2,4);plot(w,angle(fh4))N1=15;wc=pi/4;hd1=ideal(N1,wc);w1=hamming(N1);hn1=hd1.*w1';M=512;fh1=fft(hn1,M);w=2/M*[0:M-1];figuresubplot(2,2,1);stem(hn1);title('单位抽样响应h1(n)');xlabel('n');ylabel('h1(n)');subplot(2,2,2);plot(w,abs(fh1));title('频率幅度');xlabel('w');ylabel('|H(k)|');db1=-20*log10(abs(fh1(1)./(abs(fh1)+eps)));subplot(2,2,3);plot(w,db1);title('db频率');xlabel('w');ylabel('db');subplot(2,2,4);plot(w,angle(fh1));title('相位特性');xlabel('w');ylabel('angle(fh1)');N2=33;wc=pi/4;hd2=ideal(N2,wc);w2=hamming(N2);hn2=hd2.*w2';M=512;fh2=fft(hn2,M);w=2/M*[0:M-1];figuresubplot(2,2,1);stem(hn2);title('单位抽样响应h2(n)');xlabel('n');ylabel('h2(n)');subplot(2,2,2);plot(w,abs(fh2));title('频率幅度');xlabel('w');ylabel('|H2(k)|');db2=-20*log10(abs(fh2(1)./(abs(fh2)+eps))); subplot(2,2,3);plot(w,db2);title('db频率');xlabel('w');ylabel('db2');subplot(2,2,4);plot(w,angle(fh2));title('相位特性');xlabel('w');ylabel('angle(fh2)');N=512;t=0:1/512:1/N*(N-1);x1=sin(100*pi*t)+sin(200*pi*t)+sin(300*pi*t); figure;plot(t,x1);title('原信号x(t)波形');xlabel('t');ylabel('x(t)');figure;fh1=fft(x1,N);f=1/N*[0:N-1]*512;plot(f,abs(fh1));title('滤波前的信号频谱')xlabel('f');ylabel('|fh1|');N=40;Wp=100*pi/512;Wst=150*pi/512;Wc=125*pi/512;hd=ideal(N,Wc);w1=boxcar(N);hn1=hd.*w1';figure;plot(hn1);title('矩形窗设计的滤波器');xlabel('n');ylabel('h(n)');f1=conv(hn1,x1);figure;plot(f1);title('滤波后的信号波形'); xlabel('n');ylabel('f1');M=512;fh2=fft(f1,M);f=1/M*[0:M-1]*512;figure;plot(f,abs(fh2));title('滤波后的信号频谱'); xlabel('f');ylabel('|fh2|');w2=blackman(N);hn2=hd.*w2';figure;plot(hn2);title('布莱克曼窗设计的滤波器'); xlabel('n');ylabel('h(n)');f2=conv(hn2,x1);figure;plot(f2);title('滤波后的信号波形'); xlabel('n');ylabel('f2');M=512;fh2=fft(f2,M);f=1/M*[0:M-1]*512;figure;plot(f,abs(fh2));title('滤波后的信号频谱'); xlabel('f');ylabel('|fh2|');来件单位:郑州大学广告协会0.511.5-4-224 -0.10.10.20.3-150-100-5050五、实验结果:051015-0.100.10.20.3单位抽样响应h1(n)n h 1(n )00.51 1.5200.51频率幅度w |H (k )|-100-50050db 频率d b 相位特性单位抽样响应h2(n)h 2(n )频率幅度d b 2x (t )|f h 1|六、思考题:1.上机实验内容3中的抽样间隔应如何选择？答：原信号频谱中最高频率为f=50Hz,由奈奎斯特抽样定理可知：抽样信号频率fs需满足：fs≥2f=300,本实验选择fs=512。