信号分析与处理实验指导书-学生2018

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(完整word版)信号分析与处理实验报告程序+报告内容(非常全)

0,11)N -的输入序列，把它按⎩⎨⎧+=)12()2(r x r x 2N W ，title('傅立叶反变换');3.2.4 实验结果图（workspace里的各数据结果在此不一一列出）由图可知，离散时间信号经过傅里叶变换和傅里叶反变换后，没有发生改变，说明了程序的正确性。

3.2.5 频谱混叠%% 验证主程序clc;clear allTs=0.005; %采样时间间隔N=64; %采样点数T0=N*Ts; %采样时间长度M=N*Ts/T0; %M*T0为采样时间，M=1表示采样为整周期采样,M不等于1会发生频谱泄露M1=N1*Ts1/T1;for n=1:N1xx1(n)=10*sin(2*pi*50*n*Ts1+pi/3); %要进行傅立叶变换的连续时间函数endyy1=fft(xx1,N1); %对时域信号做傅立叶变换deltaf1=1/(T1*M1); %书上（6-78）for n=1:N1/2+1yy2(n)=yy1(n); %书上（6-76）endsubplot(2,1,2)f1=0:deltaf1:N1/2*deltaf1; %stem(f1,abs(yy2))xlabel('f/Hz');ylabel('|X(k)|/(A)');title('傅立叶变换');得到图像：四、实验分析1、比较快速傅里叶变换与离散傅里叶变换计算效率对于N 点DFT ，需进行2N 次复数乘法及(1)N N - 次复数加法，而对于同样点数的FFT ，则只需2log 2NN 次复数乘法和 2Nlog N 次复数加法，大大加快了运算速度。

2、离散傅里叶变换与z 变换的关系：有限长序列()x n 的离散傅里叶变换也可以定义为它的z 变换在z 平面单位圆上N 等分的均匀采样，即()[()]()k Nz W X k DFT x n X z -===同时，z 变换可由离散傅里叶变换通过内插函数构造。

信号分析与处理实验指导书3

二、实验原理信号的基本运算包括信号的相加和相乘。信号的时域变换包括信号的平移、
反折、倒相以及尺度变换。
三、涉及的 MATLAB 函数 fliplr 函数功能:实现矩阵行元素的左右翻转。调用格式: B=fliplr(A):其中 A 指要翻转的矩阵。
四、实验内容与方法
1、常规计算
1)序列的加法
x1=-2:2;
t0=1;u=stepfun(t,t0);
n=length(t);
for i=1:n
u(i)=b*u(i)*(t(i)-t0);
end
%产生一个斜坡信号
y=sin(2*pi*t) ;
%产生一个正弦信号
f=y+u;
%信号相加
plot(t,f);
xlabel('时间(t)');ylabel('幅值 f(t)');title('连续信号的相加');
if (n1>n2||n0>n2||n0<n1)
error('parameter error');
end;
if (n1<=n2)
for n=1:n2-n1+1
if (n==n0)
x(1,n)=n1-1+n;
x(2,n)=1;
end;
x(1,n)=n1-1+n;
x(2,n)=0;
end;
x(2,n0-n1+1)=1;
4)翻转信号的翻转就是将信号的波形以纵轴为对称轴翻转 180°，将信号 f(t)中的
自变量 t 替换为-t 即可得到其翻转信号。 clear all t=0:0.02:1;t1=-1:0.02:0; g1=3*t; g2=3*(-t1); grid on; plot(t,g1,'--',t1,g2); xlabel('t');ylabel('g(t)'); title('信号的翻转'); 5)尺度变换将信号 f(t)中的自变量 t 替换为 at clear all; t=0:0.001:1; a=2; y=sin(2*pi*t); y1=sin(2*a*pi*t); subplot(211) plot(t,y); ylabel('y(t)');xlabel('t'); title('尺度变换');

信号分析与处理

实验一信号的抽样与重构一、实验目的1、掌握信号的抽样方法与过程。

2、掌握信号恢复的原理和方法。

二、实验内容及步骤 1、信号的抽样及抽样定理抽样（Sampling ），就是从连续时间信号中抽取一系列的信号样本，从而得到一个离散时间序列（Discrete-time sequence ），这个离散序列经量化（Quantize ）后，就成为所谓的数字信号（Digital Signal ）。

抽样是将连续时间信号转换成离散时间信号的必要过程。

模拟信号经抽样、量化、传输和处理之后，其结果仍然是一个数字信号，为了恢复原始连续时间信号，还需要将数字信号经过所谓的重构（Reconstruction ）和平滑滤波（Smoothing ）。

图1-1给出了信号理想抽样的原理图：上图中，假设连续时间信号是一个带限信号（Bandlimited Signal ），其频率范围为m m ωω~-，抽样脉冲为理想单位冲激串（Unit Impulse Train ），其数学表达式为：∑∞∞--=)()(s nT t t p δ 1.1由图可见，模拟信号x(t)经抽样后，得到已抽样信号（Sampled Signal ）x s (t)，且：)()()(t p t x t x s = 1.2将p(t)的数学表达式代入上式得到：⨯)(t x )(t p )(t x s )(ωj X ωmωmω-图1-1 (a) 抽样原理图，(b) 带限信号的频谱(a)(b)∑∞∞--=)()()(s s s nT t nT x t x δ 1.3显然，已抽样信号x s (t) 也是一个冲激串，只是这个冲激串的冲激强度被x(nT s ) 加权了。

从频域上来看，p(t) 的频谱也是冲激序列，且为：{()}()s s p t n ωδωω∞-∞=-∑F 1.4已抽样信号x s (t)的傅里叶变换为：∑∞-∞=-=n sss n j X T j X ))((1)(ωωω 1.5如图1-2所示：当抽样频率 ωs > 2ωM 时，将原连续时间信号x(t)抽样而得到的离散时间序列x[n]可以唯一地代表原连续时间信号，或者说，原连续时间信号x(t)可以完全由x[n]唯一地恢复。

信号分析与处理实验指导书

实验一信号频谱的测量一、实验目的1、掌握信号频谱的测量方法，加深对周期信号频谱特点的了解。

2、研究矩形脉冲时域周期和脉宽的变化对频谱结构的影响，了解时域和频域间的关系。

3、学习TH-SG01P 型功率函数信号发生器各旋钮、开关的作用及其使用方法。

4、学习虚拟示波器的使用方法。

二、原理及说明1、周期信号的频谱分为幅度谱、相位谱和功率谱三种，分别是信号各频率分量的振幅，初相和功率按频率由低到高依次排列构成的图形。

通常讲的频谱指幅度谱，它可选频表或波形分析仪逐个频率测试而得，也可用频率谱仪直接显示，现在更多的是应用虚拟示波器的FFT 变换来实现。

2、连续周期信号频谱的特点是离散性、谐波性和幅度总趋势的收敛性，可以通过对正弦波、三角波、方波（或矩形脉冲）频谱的具体测试而得到验证。

（1）、正弦波的频谱特别简单，即本身频率的振幅，如图1-1所示。

图1-1 正弦波及其频谱（2）、宽度为2τ，高度为A 的三角波的频谱，当2T τ=时，2()2k k A A Sa π=，如图1-2所示。

图1-2 三角波及其频谱ω12ω1k ω13ω ω1ωAk A13ω15ωω12ω 24/(5)A π24/(3)A π /2A1k ωω1ω24/A πkA（3）、矩形脉冲的频谱，122k k A A Sa Tωττ⎛⎫=⎪⎝⎭。

当为方波2T τ=时，12k k A A Sa ωτ⎛=⎝图1-3 （4）、周期型矩形脉冲的频谱按122k A Sa Tωττ⎛⎫⎪⎝⎭规律变化，它的第一个零点频率2πτ取决于脉宽τ，谱线的疏密取决于周期T 。

当脉宽τ不变时，在20πτ内谱线会增多而变密；当周期T 不变而脉宽τ减小时，其第一零点频率会增高，从而使20πτ内的谱线增多；谱线高度都会因T 增大或τ减小而降低。

因此，信号的波形和其频谱间是一一对应的，它们不过是对同一信号的两种不同描述方式罢了。

在频域中，常把20πτ的一段频率范围定义为信号的有效频带宽度，对于5T τ≥的矩形脉冲，这种定义就比较精确了。

信号分析与处理实验报告

《信号分析与处理》实验报告华北电力大学前言1．实验总体目标通过实验，巩固掌握课程的讲授内容，使学生对信号分析与线性系统分析的基本理论及分析方法有一个感性认识和更好地理解，使学生在分析问题与解决问题的能力及实践技能方面有所提高。

2．适用专业自动化专业本科生3．先修课程信号分析与处理4．实验课时分配5需要配置微机及MATLAB工具软件。

6．实验总体要求1、掌握信号分解的基本思想及信号在时域、频域和变换域进行分解的基本理论及描述方法，用MATLAB编程语言实现基本信号的表示及可视化，计算和分析信号的频谱；2、掌握在时域、频域和变换域分析LTI系统的方法，及系统在时域、频域和变换域的描述方法，用MATLAB编程语言实现LTI系统的时域分析及频率分析。

3、掌握信号的调制与解调，用MATLAB编程语言仿真分析信号的调制与解调。

⒎ 本实验的重点、难点及教学方法建议实验通过MATLAB编程语言来实现基本信号的表示及可视化，计算分析信号的频谱，实现LTI系统的时域分析及频率分析，并仿真分析信号的调制与解调，使学生对信号分析与线性系统分析的基本理论及分析方法有一个感性认识和更好地理解。

实验的重点及难点是：掌握基本信号的数学表示，信号的频谱特点，计算LTI系统的典型响应，掌握信号的调制与解调。

在这样的理论基础上，学会用MATLAB编程语言来实现对信号与系统响应的可视化及对数字滤波器进行设计。

教学建议：打好理论基础，熟练编程语言。

目录实验一信号的时域与频域分析 3实验二信号的时域与频域处理 4实验三数字滤波器的设计 5实验一一、实验目的1、熟悉MATLAB 平台，高效的数值计算及符号计算功能；2、实现基本信号的表示及可视化计算；3、分析信号的频谱。

二、实验类型验证型三、实验仪器微机，MATLAB 工具软件。

四、实验原理MATLAB 是功能强大的数学软件，它提供了计算周期连续函数和周期离散序列的频谱的一系列函数。

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。

信号分析与处理实验报告

信号分析与处理实验报告一、实验目的1.了解信号分析与处理的基本概念和方法；2.掌握信号分析与处理的基本实验操作；3.熟悉使用MATLAB进行信号分析与处理。

二、实验原理信号分析与处理是指利用数学和计算机技术对信号进行分析和处理的过程。

信号分析的目的是了解信号的特性和规律，通过对信号的频域、时域和幅频特性等进行分析，获取信号的频率、幅度、相位等信息。

信号处理的目的是对信号进行数据处理，提取信号的有效信息，优化信号的质量。

信号分析和处理的基本方法包括时域分析、频域分析和滤波处理。

时域分析主要是对信号的时变过程进行分析，常用的方法有波形分析和自相关分析。

频域分析是将信号转换到频率域进行分析，常用的方法有傅里叶级数和离散傅里叶变换。

滤波处理是根据信号的特性选择适当的滤波器对信号进行滤波，常用的滤波器有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。

三、实验内容1.信号的时域分析将给定的信号进行波形分析，绘制信号的时域波形图；进行自相关分析，计算信号的自相关函数。

2.信号的频域分析使用傅里叶级数将信号转换到频域，绘制信号的频域图谱；使用离散傅里叶变换将信号转换到频域，绘制信号的频域图谱。

3.滤波处理选择合适的滤波器对信号进行滤波处理，观察滤波前后的信号波形和频谱。

四、实验步骤与数据1.时域分析选择一个信号进行时域分析，记录信号的波形和自相关函数。

2.频域分析选择一个信号进行傅里叶级数分析，记录信号的频谱；选择一个信号进行离散傅里叶变换分析，记录信号的频谱。

3.滤波处理选择一个信号，设计适当的滤波器对信号进行滤波处理，记录滤波前后的信号波形和频谱。

五、实验结果分析根据实验数据绘制的图像进行分析，对比不同信号在时域和频域上的特点。

观察滤波前后信号波形和频谱的变化，分析滤波效果的好坏。

分析不同滤波器对信号的影响，总结滤波处理的原理和方法。

六、实验总结通过本次实验，我们了解了信号分析与处理的基本概念和方法，掌握了信号分析与处理的基本实验操作，熟悉了使用MATLAB进行信号分析与处理。

信号与系统分析实验指导书

信号与系统分析实验报告姓名：准考证号：前言信号与系统是一门理论与实践紧密联系的课程，做适当的练习题和上机实验有助于深入理解和巩固验证基本理论知识。

特别是通过上机实验可以锻炼同学们用计算机和MATLAB语言及其工具箱函数的仿真能力。

本实验指导书结合信号与系统的基本理论和基本内容设计了三个上机实验，每个实验对应一个主题内容。

每个实验中，均给出了实验方法和步骤，还有完整的MATLAB程序和运行结果，但应注意，上机实验时，应当尽力独立进行编写程序上机，将结果和本指导书提供的运行结果进行比较分析，如果所得结果不对时，再对照参考程序找出错误，最后运行正确程序，得到正确结果，写出实验报告。

实际上，写实验报告才是最重要的环节，因为只有通过写实验报告，用所学理论来分析解释程序的运行结果，才能进一步验证、理解和巩固学到的理论知识，达到实验的目的。

实验一学习使用MATLAB实验项目名称：学习使用MATLAB实验项目性质：验证性实验实验计划学时：3一. 实验目的(1)学习使用MATLAB，为以后的信号与系统分析实验操作顺利进行打下基础。

二. 实验内容和要求(1)了解MATLAB 的基本程序设计原则，常量和变量的用法(2)掌握MATLAB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LABORA TORY（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（3）图形处理：包括绘制二维、三维图形和创建图形用户界面（GUI）等（4）数学库函数：包含大量数学函数，也包括复杂功能（5）应用程序接口：提供接口程序，可使MATLAB与其他语言程序进行交互典型特点：（1）语言简洁紧凑，运算符十分丰富，使用方便灵活（2）既具有结构化的控制语言，又能面向对象编程（3）语法限制不严格，程序设计自由度大，可移植性好（4）具有强大的图形功能（5）包含功能强劲的工具箱（6）最重要、最受欢迎的特点是它的开放性数值计算和符号计算建模和动态仿真下面介绍MATLAB 的界面、常用命令和使用方法菜单栏和工具栏：位于窗口顶部，用户可以通过它们来执行某些命令命令窗口：位于右边空白部分，用户的数据输入和结果运算，都在此窗口进行，是 Matlab 极为重要的部分，也是用户使用最频繁的部分工作台和工具箱：位于主窗口左上部分，双击工具箱或前面的”+”号，就能看到工具箱的各项功能工作空间：主窗口的中上部分，可看到 Matlab 的各个工作变量，新打开 Matlab 时，只能看到系统提供的默认输出变量ans历史命令：主窗口的左下部分，主要保存工作过的变量、表达式等，需要时，用户可以直接提取历史命令在命令窗口中使用当前工作目录：主窗口的中下部分，主要保存在当前工作路径下的图形文件和命令文件一、MATLAB 的基本程序设计原则（ 1 ）设置完整的路径，把当前的处理位置设为现在的目录（ 2 ）参数值集中放在程序的开始部分，便于程序维护（ 3 ）若在每行程序的最后输入分号，则执行后结果不会显示在屏幕上；（ 4 ）符号“%”后面的内容、是程序的注解，不作为命令运行（ 5 ）程序尽量模块化，也就是采用主程序调用子程序的方法，将所用子程序和并在一起来执行全部的操作（ 6 ）注意变量的定义（ 7 ）留意各种命令的书写格式二、常量和变量MATLAB 中使用的数据有常量和变量作用标量的实数常量，类似于 C 语言中的整形常量和实形常量，图1-1 MATLAB 窗口如：1, 2.5 , 0.0033 , 2 e-7 ，pi , 2+3 i 等变量以其名称在操作语句中第一次合法出现而定义，无需事先定义。

信号与系统实验指导书(实验1~3)

信号与系统实验指导书“信号与系统实验”是与“信号与系统”课程理论教学相配套而开设的计算机仿真实验课程，其目的在于实现在可视化的交互式实验环境中，以计算机为辅教学手段，以科技应用软件MATLAB 为实验平台，辅助学生完成“信号与系统”课程中的数值分析、可视化建模及仿真调试，同时将“信号与系统”课程教学中难点、重点及部分课后练习，通过计算机来进行可视化的设计、调试和分析，从而将学生从繁杂的手工运算中解脱出来，把更多的时间和精力用于对信号与系统基本分析方法和原理的理解和应用上，培养学生主动获取知识和独立解决问题的能力，为学习后继专业课打下坚实的基础。

实验教学基本要求：1、熟悉MATLAB 的运行环境及基本操作命令，根据实验要求，认真完成基本数值算法的设计、编程、上机调试，分析运行结果，书写实验报告。

2、掌握用MATLAB 对连续与离散信号进行可视化表示的方法，信号的时域运算、变换及MATLAB 实现方法，学会应用MATLAB 对常用信号进行时域特性分析及波形绘制。

3、掌握用MATLAB 对线性系统的时域特性进行分析的基本方法。

4、掌握利用MATLAB 对周期信号进行频谱分析的实现方法，重点掌握周期信号的频谱与信号周期及其时域宽度的变化规律。

5、掌握利用MATLAB 对连续信号进行频域特性分析的基本方法，重点掌握傅里叶变换的符号实现、傅里叶变换的数值近似、傅里叶变换性质以及信号频谱分析的MATLAB 实现方法。

6、掌握应用MATLA 进行连续系统频域分析的基本实现方法，重点掌握系统频率响应、幅频响应、相频响应曲线的绘制，系统的频率特性分析的MATLAB 实现方法。

7、掌握应用MATLAB 对连续系统进行复频域分析的基本方法，重点掌握拉普拉斯变换的三维可视化表现、连续系统的零极点图的绘制及拉普拉斯逆变换的MATLAB 实现方法。

实验一 MATLAB 程序入门和基础应用一、实验名称MATLAB 程序入门和基础应用二、实验目的1.学习Matlab仿真软件的基本使用方法；2.了解Matlab的数值计算，符号运算，可视化功能；3. Matlab程序设计入门三、实验原理MATLAB如今已经被广泛地应用于各个领域中，是当今世界上最优秀的数值计算软件。

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

实验一数字信号分析与处理实验指导书

数字信号分析与处理实验指导书实验一用FFT做频谱分析一、实验目的：1.进一步加深对DFT算法原理和基本性质的了解。

2.学习用FFT对连续时域信号进行频谱分析的方法。

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、实验内容：1.用FFT对连续信号进行频谱分析，先对Xa(t)进行时域采样得到X(n)=Xa(nt)。

再对X(n)进行FFT变换得到Xk(k)。

2.观察和分析泄露原因；改变程序参数观察混叠现象。

3.如何将频谱的横坐标定为频率刻度？三、实验设备与材料：PC计算机；MATLAB软件。

四、实验程序：T1=0.01；N1=40；n1=0:(N1-1);t1=n1*T1;X1=2*s i n(4*p i*t1)+5*c o s(8*p i*t1);X k1=f f t(x1,N1);M1=a b s(X k1):K1=(0:l o n g t h(M1)-1)*N1/l e n g t h(M1)’s u b p l o t(2,4,1);p l o t(t1，x1);a x i s([0,0.4,-7.5.,7]);Ti t l e(‘T1=0.01s,t1=0.4s’);y l a b e l(‘x1(t)’);s u b p l o t(2,4,5);s t e m(k1,M1);t i t l e(‘T1=0.01s,N1=40’);y l a b e l(‘x1(k));T2=0.01；N2=50；n2=0:(N2-1);t2=n2*T2;X2=2*s i n(4*p i*t2)+5*c o s(8*p i*t2);X k2=f f t(x2,N2);M2=a b s(X k2):K2=(0:l o n g t h(M2)-1)*N2/l e n g t h(M2)’s u b p l o t(2,4,2);p l o t(t2，x2);a x i s([0,0.4,-7.5.,7]);Ti t l e(‘T2=0.01s,t2=0.5s’);y l a b e l(‘x2(t)’);s u b p l o t(2,4,6);s t e m(k2,M2);t i t l e(‘T2=0.01s,N2=40’);y l a b e l(‘x2(k));T3=0.005；N3=40；n3=0:(N3-1);t3=n3*T3;X3=2*s i n(4*p i*t3)+5*c o s(8*p i*t3);X k3=f f t(x3,N3);M3=a b s(X k3):K3=(0:l o n g t h(M3)-1)*N3/l e n g t h(M3)’s u b p l o t(2,4,3);p l o t(t3，x3);a x i s([0,0.4,-7.5.,7]);Ti t l e(‘T3=0.005s,t3=0.2s’);y l a b e l(‘x3(t)’);s u b p l o t(2,4,7);s t e m(k3,M3);t i t l e(‘T3=0.005s,N3=40’);y l a b e l(‘x3(k));T4=0.005；N4=50；n4=0:(N4-1);t4=n4*T4;X4=2*s i n(4*p i*t4)+5*c o s(8*p i*t4);X k4=f f t(x4,N4);M4=a b s(X k4):K4=(0:l o n g t h(M4)-1)*N4/l e n g t h(M4)’s u b p l o t(2,4,4);p l o t(t4，x4);a x i s([0,0.4,-7.5.,7]);Ti t l e(‘T4=0.005s,t4=0.25s’);y l a b e l(‘x4(t)’);s u b p l o t(2,4,8);s t e m(k4,M4);t i t l e(‘T4=0.005s,N4=50’);y l a b e l(‘x4(k));。

《测试信号分析与处理》(附实验结果).doc

《测试信号分析与处理》实验指导书实验一差分方程、卷积、z变换一、实验目的通过该实验熟悉 matlab软件的基本操作指令，掌握matlab软件的使用方法，掌握数字信号处理中的基本原理、方法以及matlab函数的调用。

二、实验设备1、微型计算机1台；2、matlab软件1套三、实验原理Matlab 软件是由mathworks公司于1984年推出的一套科学计算软件，分为总包和若干个工具箱，其中包含用于信号分析与处理的sptool工具箱和用于滤波器设计的fdatool工具箱。

它具有强大的矩阵计算和数据可视化能力，是广泛应用于信号分析与处理中的功能强大且使用简单方便的成熟软件。

Matlab软件中已有大量的关于数字信号处理的运算函数可供调用，本实验主要是针对数字信号处理中的差分方程、卷积、z变换等基本运算的matlab函数的熟悉和应用。

差分方程（difference equation)可用来描述线性时不变、因果数字滤波器。

用x表示滤波器的输入，用y表示滤波器的输出。

a0y[n]+a1y[n-1]+…+a N y[n-N]=b0x[n]+b1x[n-1]+…+b M x[n-M] (1)ak,bk 为权系数，称为滤波器系数。

N为所需过去输出的个数，M 为所需输入的个数卷积是滤波器另一种实现方法。

y[n]= ∑x[k] h[n-k] = x[n]*h[n] (2) 等式定义了数字卷积，*是卷积运算符。

输出y[n] 取决于输入x[n] 和系统的脉冲响应h[n]。

传输函数H(z)是滤波器的第三种实现方法。

H(z)=输出/输入= Y(z)/X(z) （3）即分别对滤波器的输入和输出信号求z变换，二者的比值就是数字滤波器的传输函数。

序列x[n]的z变换定义为X (z)=∑x[n]z-n (4) 把序列x[n] 的z 变换记为Z{x[n]} = X(z)。

由X(z) 计算x[n] 进行z 的逆变换x[n] = Z-1{X(z)}。

实验十八信号分析与处理

实验十八信号分析与处理一、实验目的：1、掌握周期信号频谱分析方法；2、掌握非周期信号频谱分析方法；3、加深对采样定理和频谱混叠的理解；4、加深对加窗、泄漏等概念的理解；5、掌握不同类型滤波器的应用场合，加深对滤波器性能及各项参数的理解；6、了解IIR和FIR滤波器的优缺点。

7、掌握功率谱分析的方法。

8、了解自相关分析方法的原理，掌握其基本使用方法。

9、掌握概率密度函数分析方法10、掌握互相关分析的原理及其应用二、实验原理：1．信号采样遇到的问题及解决办法（1）采样问题。

若要使带限信号不丢失信息，采样频率必须满足采样定理，否则将出现频率混叠现象；（2）截断问题。

信号截断以后产生能量泄露是必然的，从采样定理可知，无论采用多高的采样频率，只要信号一经截断，就不可避免的混叠。

为了减少频谱能量泄露，可采用不同的窗函数对信号进行截断；（3）频谱表示问题。

实际中大多将模拟信号以正弦函数为基函数展开，此时谐波幅值与计算结果的关系为0X(0)cN=k 2c X(k)(k1(N/21))N==→-如果将模拟信号以复指数函数展开，此时谐波幅值kF与FFT计算结果的关系为k 1F X(k)(k0N/2)N==→（4）对于非周期信号，理论上应当具有连续的频谱，但数字谱分析是用的DFT 来近似的，是用频谱的抽样值逼近连续频谱值。

分析的结果只能看到有限（N ）个频谱值，每一个间隔中间的频谱都看不到。

把这种现象称为“栅栏效应”。

对于上述问题可以采用如下方法予以解决a) 采样问题。

非周期信号频谱宽度是无限的，采样过程若不能满足采样定理的要求，必然引起频谱混叠现象，提高采样率可以降低混叠；b) 截断问题。

对模拟信号的截断将出现频谱泄漏现象，选择合适的窗函数n ω可以降低泄漏；c) 频谱表示问题。

非周期信号的频谱是连续的，以频谱密度函数X (j )Ω和X (f )形势表示，X (f )与FFT 计算结果X (k )的关系为11f kf s X (kf )X (f )T X (k )===式中，s T 为采样时间，1s f N T =。

信号分析与处理实验报告1

合肥工业大学电气与自动化工程学院实验报告专业班级学号姓名日期指导教师共页第页实验一用FFT 实现信号的谱分析实验报告要求：1、实验内容为实验指导书实验二第5题、第8题；2、实验报告包括四部分：实验原理、实验内容、实验程序、结果分析；分别占实验报告总成绩的20%，10%，30%，40%；3、实验程序及结果分析如内容雷同，均不给分；4、实验结果图形打印后贴在实验报告中，程序、分析内容手写。

一. 实验原理关于信号谱分析的步骤和方法参见教材第3章相关内容。

为了解信号的特点，了解信号频谱分布情况，应该对信号进行谱分析，计算出信号的幅度谱、相位谱和功率谱。

信号的谱分析可以用FFT 实现，讨论如下：1．谱分析中的参数选择；A 若已知信号的最高频率c f ，为防止混叠，选定采样频率s f ：c s f f 2≥ (1)B 根据实际需要，选定频率分辨f ∆，一但选定后，即可确定FFT 所需的点数Nf f N s ∆=/ (2)我们希望f ∆越小越好，但f ∆越小，N 越大，计算量、存储量也随之增大。

一般取N 为2的整次幂，以便用FFT计算，若已给定N ，可用补零方法便N 为2的整次幂。

C s f 和N 确定后，即可确定所需相应模拟信号)(t x 的长度s s NT f N T ==/ (3)分辨率f ∆反比于T ，而不是N ，在给定的T 的情况下，靠减小s T 来增加N 是不能提高分辨率的，因为s NT T =为常数2．谱分析步骤； A 数据准备()()()a a t nTx n x t x nT === (4) B 使用FFT 计算信号的频谱 1()()N knNn X k x nW -==∑ (5)()()()r i X k X kjX k =+ (6) C 由频谱计算幅度谱()X k、相位谱k θ和功率谱()G k ()X k =(7)()arctan()i k r X k X k θ= (8) 222()()()()r i G k X k X k X k ==+ (9)3．实验中用到的一些基本函数简介y=fft(x,n) ；计算n 点的FFT 。

上海大学《信号分析与处理》实验指导书

《信号分析与处理》实验指导书(修订版)上海大学精密机械工程系2009年4月目录DRVI可重构虚拟仪器实验平台简介 (2)实验一常用数字信号生成实验 (8)实验二典型信号波形的合成与分解实验 (11)实验三滤波器原理与应用实验 (13)附录一151DRVI可重构虚拟仪器实验平台简介1、概述DRVI的主体为一个带软件控制线和数据线的软主板，其上可插接软仪表盘、软信号发生器、软信号处理电路、软波形显示芯片等软件芯片组，并能与A/D卡、I/O卡等信号采集硬件进行组合与连接。

直接在以软件总线为基础的面板上通过简单的可视化插/拔软件芯片和连线，就可以完成对仪器功能的裁减、重组和定制，快速搭建一个按应用需求定制的虚拟仪器测量系统。

图2、虚拟仪器软件总线结构图2、软件运行双击WINDOWS桌面上的图标，或在程序组中的DRVI，就可以启动DRVI 软件。

DRVI启动后点击红色箭头所示按钮从DRVI采集卡、运动控制卡，或网络在线进行注册登记，获取软件使用权限，然后就可以使用了。

图3、DRVI 软件运行界面3、插接软件芯片DRVI 通过在前面板上可视化插接虚拟仪器软件芯片来搭构虚拟仪器或测量实验。

插接软件芯片的过程很简单，从软件芯片表中点击需要的软件芯片，将其添加到DRVI 前面板上，然后在新插入的软件芯片上压下鼠标不放，将其拖动到合适位置。

重复上述步骤，插入其它软件芯片。

插接在DRVI 前面板上的虚拟仪器软件芯片的屏幕位置是可以移动和调整的，点击快捷工具条中的“移动软件芯片位置”图标，然后在待移动的软件芯片上压下鼠标不放，就可以将其拖动到新位置，从而实现屏幕布局的调整。

4、DRVI 软件总线的概念和软件芯片的连线图4 用DRVI 设计虚拟仪器为实现虚拟仪器软件芯片间的数据交换，DRVI中设置了一组软件总线，包括256条Double型单变量数据线和32条Double型数组型数据线，可传输有效值等单变量数据，也可传输波形、频谱等数组数据。

(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。

信号分析与处理综合设计实践指导书

信号分析与处理综合设计实践指导书第一篇：信号分析与处理综合设计实践指导书信号分析与处理综合设计实践一、设计实践目的：综合运用本课程的理论知识进行频谱分析以及滤波器设计，通过理论推导得出相应结论，并利用MATLAB作为工具进行实现，从而复习巩固课堂所学的理论知识，提高对所学知识的综合应用能力，并从实践上初步实现对数字信号的处理。

二、课程设计时间安排：第一天：布置设计任务，讲解设计要求，提示设计要点。

第二～四天：查阅资料（在图书馆或上网），弄清题目要求，提出解决方案。

)第五～十一天：根据题目要求，将理论推导与编程实现相结合，写出设计报告。

第十二天：答辩。

三、设计内容：1.设计题目一: 语音信号的处理与滤波（难度系数：0.8）1．熟悉并掌握MATLAB中有关声音（wave）录制、播放、存储和读取的函数。

2．在MATLAB环境中，使用声音相关函数录制2秒左右自己的声音，抽样率是8000Hz/s。

（考虑如何解决一个实际问题：录制刚开始时，常会出现实际发出声音落后录制动作半拍的现象，如何排除对这些无效点的采样？）3．分别取8000个和16000个数据进行频谱分析，得到幅度和相位谱，比较二者异同并分析原因。

4．针对电话信道（最高3500Hz），设计一个FIR或IIR滤波器进行滤波，把抽样率转变为7000Hz/s，并进行频谱分析，得到幅度和相位谱。

5．把处理后的所有数据储存为声音文件，与原始声音进行比较。

2.设计题目二：编程实现任意确定信号的频谱分析算法。

（难度系数：0.9）（1）对给定的CEG和弦音音频文件取合适长度的采样记录点，然后进行频谱分析（信号的时域及幅频特性曲线要画出）。

（2）分析CEG和弦音频谱特点，对该信号频谱能量相对较为集中的频带（分低、中、高频）实现滤波（分别使用低通，带通及高通），显示滤波后信号的时域和频域曲线，并对滤波后的信号与原信号的音频进行声音回放比较。

（3）在低、中、高三个频带中，各滤出三个能量最集中的频簇，显示滤波后信号的时域和频域曲线。

《信号分析与处理》实验报告

(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)序号：号项目名称：《信号分析与处理》实验报告学生学院：信息工程学院专业班级：学生学号：学生姓名：指导老师：朱铮涛2013年12月25日目录实验一、基本信号的产生和时频域抽样实验 (1)一、实验目的 (1)二、实验内容及所得图表 (1)三、思考题解答 (15)实验二、连续和离散系统分析 (16)一、实验目的 (16)二、实验内容和要求 (16)三、思考题解答 (22)实验三、用FFT实现谱分析实验 (23)一、实验目的 (23)二、实验原理 (23)三、实验内容及实验得到的结果 (23)四、实验结论 (26)五、思考题解答 (26)实验四、IIR数字滤波器设计和应用 (27)一、实验目的 (27)二、实验原理 (27)三、实验内容和结果 (27)四、思考题解答 (33)实验五、FIR数字滤波器设计和应用 (34)一、实验目的 (34)二、FIR数字滤波器的设计基本原理 (34)三、实验内容和实验结果 (37)四、思考题解答 (40)实验一、基本信号的产生和时频域抽样实验一、实验目的1、学习使用matlab产生基本信号波形、实现信号的基本运算；2、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;3、加深理解频谱离散化过程中的数学概念和物理概念，掌握频域抽样定理的基本内容。

二、实验内容及所得图表1、用Matlab产生以下序列的样本，并显示其波形：(a):()(0.9)cos(0.2/3),020nx n n nππ=+≤≤(b):)20()5()(---=nununx(c):)*5.0exp()(n nx-=(d):(e):(f):)()sin()(t u tAetx taΩ=-α2 设（a）：求其傅里叶变换；（b）：用频率对进行采样，求出采样所得离散时间信号的傅里 Fs=5000Hz对进行采样，求出采样所得离散时间信号的叶变换；再用频率Fs=1000Hz傅里叶变换；（c）：分别针对（b）中采样所得离散时间信号和，重建出对应的连续时间信号和，并分别与原连续时间信号进行比较；根据抽样定理（即Nyquist 定理）的知识，说明采样频率对信号重建的影响。

信号分析与处理实验指导书-学生2018

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