数字信号实验报告
数字信号处理实验报告 3
数字信号处理实验报告姓名:班级:通信学号:实验名称:频域抽样定理验证实验类型:验证试验指导教师:实习日期:2013.频域采样定理验证实验一. 实验目的:1. 加深对离散序列频域抽样定理的理解2.了解由频谱通过IFFT 计算连续时间信号的方法3.掌握用MATLAB 语言进行频域抽样与恢复时程序的编写方法 4、用MATLAB 语言将X(k)恢复为X(z)及X(e jw )。
二. 实验原理:1、1、频域采样定理: 如果序列x(n)的长度为M ,频域抽样点数为N ,则只有当频域采样点数N ≥M 时,才有x N (n)=IDFT[X(k)]=x(n),即可由频域采样X(k)无失真的恢复原序列 x(n)。
2、用X(k)表示X(z)的内插公式:∑-=-----=10111)(1)(N k kNNzWz k X Nz X内插函数: zWzkNNN z 1k111)(-----=ϕ频域内插公式:∑-=-=10)2()()(N K j k Nk X e X πωϕω频域内插函数:e N j N N )21()2sin()2sin(1)(--=ωωωωϕ三. 实验任务与步骤:实验一:长度为26的三角形序列x(n)如图(b)所示,编写MATLAB 程序验证频域抽样定理。
实验二:已知一个时间序列的频谱为X(e jw )=2+4e -jw +6e -j2w +4e -j3w +2e -j4w分别取频域抽样点数N为3、5和10,用IPPT计算并求出其时间序列x(n),用图形显示各时间序列。
由此讨论原时域信号不失真地由频域抽样恢复的条件。
实验三:由X32(k)恢复X(z)和X(e jw)。
四.实验结论与分析:实验一:源程序:M=26;N=32;n=0:M; %产生M长三角波序列x(n)xa=0:floor(M/2);xb= ceil(M/2)-1:-1:0; xn=[xa,xb];Xk=fft(xn,512); %1024点FFT[x(n)], 用于近似序列x(n)的TFX32k=fft(xn,32); %32点FFT[x(n)]x32n=ifft(X32k); %32点IFFT[X32(k)]得到x32(n)X16k=X32k(1:2:N); %隔点抽取X32k得到X16(K)x16n=ifft(X16k,N/2); %16点IFFT[X16(k)]得到x16(n)subplot(3,2,2);stem(n,xn,'.');box ontitle('(b) 三角波序列x(n)');xlabel('n');ylabel('x(n)');axis([0,32,0,20])k=0:511;wk=2*k/512;subplot(3,2,1);plot(wk,abs(Xk));title('(a)FT[x(n)]');xlabel('\omega/\pi');ylabel('|X(e^j^\omega)|');axis([0,1,0,200])k=0:N/2-1;subplot(3,2,3);stem(k,abs(X16k),'.');box ontitle('(c) 16点频域');xlabel('k');ylabel('|X_1_6(k)|');axis([0,8,0,200])n1=0:N/2-1;subplot(3,2,4);stem(n1,x16n,'.');box ontitle('(d) 16点IDFT[X_1_6(k)]');xlabel('n');ylabel('x_1_6(n)');axis([0,32,0,20])k=0:N-1;subplot(3,2,5);stem(k,abs(X32k),'.');box ontitle('(e) 32点频域采样');xlabel('k');ylabel('|X_3_2(k)|');axis([0,16,0,200])n1=0:N-1;subplot(3,2,6);stem(n1,x32n,'.');box ontitle('(f) 32点IDFT[X_3_2(k)]');xlabel('n');ylabel('x_3_2(n)');axis([0,32,0,20])结果如下所示:实验一分析:序列x(n)的长度M=26,由图中可以看出,当采样点数N=16<M时,x16(n)确实等于原三角序列x(n)以16为周期的周期延拓序列的主值序列。
数字信号处理实验报告(实验二)
实验二 时域采样与频域采样1. 实验目的:(1) 掌握模拟信号采样前后频谱的变化,以及如何选择采样频率才能使采样后的信号不丢失信息。
(2) 掌握频率域采样会引起时域周期化的概念,以及频率域采样定理及其对频域采样点数选择的指导作用。
(3) 会用MATLAB 语言进行时域抽样与信号重建的方法,以及频域抽样与恢复时程序的编写方法。
2. 实验原理:了解时域采样定理的要点,理解理想采样信号)(ˆt xa 和模拟信号)(t x a 之间的关系,了解频域采样定理的要点,掌握这两个采样理论的结论:“时域采样频谱周期延拓,频域采样时域信号周期延拓”。
3. 实验内容:(1)时域采样理论的验证。
给定模拟信号,)()sin()(0t u t Ae t x t a Ω=-α式中A=444.128,α=502π,0Ω=502πrad/s(2)用DFT(FFT)求该模拟信号的幅频特性,选取三种采样频率,以验证时域采样理论。
(3)编写实验程序,计算)(1n x 、)(2n x 和)(3n x 的幅度特性,并绘图显示。
观察分析频谱混叠失真。
(4)频域采样理论的验证。
给定信号如下:⎪⎩⎪⎨⎧≤≤-≤≤+=其它02614271301)(n n n n n x(5)编写程序分别对频谱函数()FT[()]j X e x n ω=在区间]2,0[π上等间隔采样32和16点,得到)()(1632k X k X 和,再分别对)()(1632k X k X 和进行32点和16点IFFT ,得到)()(1632n x n x 和。
(6)分别画出()j X e ω、)()(1632k X k X 和的幅度谱,并绘图显示x(n)、)()(1632n x n x 和的波形,进行对比和分析,验证总结频域采样理论。
4. 思考题:如果序列x(n)的长度为M ,希望得到其频谱()j X e ω在]2,0[π上的N 点等间隔采样,当N<M 时, 如何用一次最少点数的DFT 得到该频谱采样?答:将长序列分段分段计算,这种分段处理方法有重叠相加法和重叠保留法两种。
数字信号处理实验报告
实验一 信号、系统及系统响应一、实验目的1、熟悉理想采样的性质,了解信号采样前后的频谱变化,加深对时域采样定理的理解。
2、熟悉离散信号和系统的时域特性。
3、熟悉线性卷积的计算编程方法:利用卷积的方法,观察、分析系统响应的时域特性。
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离散信号、系统及其系统响应进行频域分析。
二、 实验原理1.理想采样序列:对信号x a (t)=A e −αt sin(Ω0t )u(t)进行理想采样,可以得到一个理想的采样信号序列x a (t)=A e −αt sin(Ω0nT ),0≤n ≤50,其中A 为幅度因子,α是衰减因子,Ω0是频率,T 是采样周期。
2.对一个连续时间信号x a (t)进行理想采样可以表示为该信号与一个周期冲激脉冲的乘积,即x ̂a (t)= x a (t)M(t),其中x ̂a (t)是连续信号x a (t)的理想采样;M(t)是周期冲激M(t)=∑δ+∞−∞(t-nT)=1T ∑e jm Ωs t +∞−∞,其中T 为采样周期,Ωs =2π/T 是采样角频率。
信号理想采样的傅里叶变换为X ̂a (j Ω)=1T ∑X a +∞−∞[j(Ω−k Ωs )],由此式可知:信号理想采样后的频谱是原信号频谱的周期延拓,其延拓周期为Ωs =2π/T 。
根据时域采样定理,如果原信号是带限信号,且采样频率高于原信号最高频率分量的2倍,则采样以后不会发生频率混叠现象。
三、简明步骤产生理想采样信号序列x a (n),使A=444.128,α=50√2π,Ω0=50√2π。
(1) 首先选用采样频率为1000HZ ,T=1/1000,观察所得理想采样信号的幅频特性,在折叠频率以内和给定的理想幅频特性无明显差异,并做记录;(2) 改变采样频率为300HZ ,T=1/300,观察所得到的频谱特性曲线的变化,并做记录;(3) 进一步减小采样频率为200HZ ,T=1/200,观察频谱混淆现象是否明显存在,说明原因,并记录这时候的幅频特性曲线。
xjtu数字信号处理“实验报告”
数字信号处理实验报告实验1 常见离散信号的MATLAB产生和图形显示【实验目的】加深对常用离散信号的理解;【实验内容】(1)单位抽样序列(取100个点)程序设计:N=100;x=[1 zeros(1,N-1)];stem(0:N-1,x)结果(2)单位阶跃序列(取100个点)程序设计:N=100;x=ones(1,N);stem(0:99,x);axis([0 100 0 2])结果102030405060708090100(3) 正弦序列(取100个点) 程序设计: N=100; n=0:99; f=100; Fs=1000; fai=0.2*pi; A=2;x=A*sin(2*pi*f*n/Fs+fai); stem(n,x); grid 结果0102030405060708090100(4)复正弦序列(取100个点)程序设计:N=100;n=0:99;w=0.2*pi;x=exp(j*w*n);stem(n,x);结果(5)复指数序列(取41个点)程序设计:>> n=0:40;>> c=-0.02+0.2*pi*i;>> x=exp(c*n);>> subplot(2,1,1);>> stem(n,real(x));>> subplot(2,1,2);>> stem(n,imag(x));结果05101520253035400510152025303540(上部为实部,下部为虚部)(6)指数序列(取100个点)程序设计:>> n=0:99;>> a=0.5;>> x=a.^n;>> stem(n,x);结果:【实验要求】讨论复指数序列的性质。
由(5)的图形结果可以看出,复指数序列实部和虚部均为按指数衰减(上升)的序列,两者的均是震荡的,实部震荡周期与指数的实部有关,虚部震荡周期与指数的实虚部有关。
数字信号处理实验报告
数字信号处理实验报告引言数字信号处理(Digital Signal Processing,DSP)是一门研究数字信号的获取、分析、处理和控制的学科。
在现代科技发展中,数字信号处理在通信、图像处理、音频处理等领域起着重要的作用。
本次实验旨在通过实际操作,深入了解数字信号处理的基本原理和实践技巧。
实验一:离散时间信号的生成与显示在实验开始之前,我们首先需要了解信号的生成与显示方法。
通过数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)可以轻松生成和显示各种类型的离散时间信号。
实验设置如下:1. 设置采样频率为8kHz。
2. 生成一个正弦信号:频率为1kHz,振幅为1。
3. 生成一个方波信号:频率为1kHz,振幅为1。
4. 将生成的信号通过DAC(Digital-to-Analog Converter)输出到示波器上进行显示。
实验结果如下图所示:(插入示波器显示的正弦信号和方波信号的图片)实验分析:通过示波器的显示结果可以看出,正弦信号在时域上呈现周期性的波形,而方波信号则具有稳定的上下跳变。
这体现了正弦信号和方波信号在时域上的不同特征。
实验二:信号的采样和重构在数字信号处理中,信号的采样是将连续时间信号转化为离散时间信号的过程,信号的重构则是将离散时间信号还原为连续时间信号的过程。
在实际应用中,信号的采样和重构对信号处理的准确性至关重要。
实验设置如下:1. 生成一个正弦信号:频率为1kHz,振幅为1。
2. 设置采样频率为8kHz。
3. 对正弦信号进行采样,得到离散时间信号。
4. 对离散时间信号进行重构,得到连续时间信号。
5. 将重构的信号通过DAC输出到示波器上进行显示。
实验结果如下图所示:(插入示波器显示的连续时间信号和重构信号的图片)实验分析:通过示波器的显示结果可以看出,重构的信号与原信号非常接近,并且能够还原出原信号的形状和特征。
这说明信号的采样和重构方法对于信号处理的准确性有着重要影响。
最新数字信号处理实验报告
最新数字信号处理实验报告一、实验目的本次实验旨在加深对数字信号处理(DSP)理论的理解,并通过实践操作掌握数字信号处理的基本方法和技术。
通过实验,学习如何使用相关软件工具进行信号的采集、分析、处理和重构,提高解决实际问题的能力。
二、实验内容1. 信号采集与分析- 使用数字示波器采集模拟信号,并将其转换为数字信号。
- 利用傅里叶变换(FFT)分析信号的频谱特性。
- 观察并记录信号的时域和频域特性。
2. 滤波器设计与实现- 设计低通、高通、带通和带阻滤波器。
- 通过编程实现上述滤波器,并测试其性能。
- 分析滤波器对信号的影响,并调整参数以优化性能。
3. 信号重构实验- 应用所学滤波器对采集的信号进行去噪处理。
- 使用逆傅里叶变换(IFFT)重构经过滤波处理的信号。
- 比较重构信号与原始信号的差异,评估处理效果。
三、实验设备与材料- 计算机及DSP相关软件(如MATLAB、LabVIEW等)- 数字示波器- 模拟信号发生器- 数据采集卡四、实验步骤1. 信号采集- 连接并设置好数字示波器和模拟信号发生器。
- 生成一系列不同频率和幅度的模拟信号。
- 通过数据采集卡将模拟信号转换为数字信号。
2. 滤波器设计- 在DSP软件中设计所需的滤波器,并编写相应的程序代码。
- 调整滤波器参数,如截止频率、增益等,以达到预期的滤波效果。
3. 信号处理与重构- 应用设计的滤波器对采集的数字信号进行处理。
- 利用IFFT对处理后的信号进行重构。
- 通过对比原始信号和重构信号,评估滤波器的性能。
五、实验结果与分析- 展示信号在时域和频域的分析结果。
- 描述滤波器设计参数及其对信号处理的影响。
- 分析重构信号的质量,包括信噪比、失真度等指标。
六、实验结论- 总结实验中所学习到的数字信号处理的基本概念和方法。
- 讨论实验中遇到的问题及其解决方案。
- 提出对实验方法和过程的改进建议。
七、参考文献- 列出实验过程中参考的书籍、文章和其他资源。
数字信号处理实验报告_完整版
实验1 利用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1.DFT 与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()|()()01N jkn j Nk N k X e x n eX k k N πωωπ--====≤≤-∑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DFT 求DTFT方法1:由恢复出的方法如下:由图2.1所示流程可知:101()()()N j j nkn j nN n n k X e x n eX k W e N ωωω∞∞----=-∞=-∞=⎡⎤==⎢⎥⎣⎦∑∑∑ 由上式可以得到:IDFTDTFT( )12()()()Nj k kX e X k Nωπφω==-∑ 其中为内插函数12sin(/2)()sin(/2)N j N x eN ωωφω--= 方法2:实际在MATLAB 计算中,上述插值运算不见得是最好的办法。
由于DFT 是DTFT 的取样值,其相邻两个频率样本点的间距为2π/N ,所以如果我们增加数据的长度N ,使得到的DFT 谱线就更加精细,其包络就越接近DTFT 的结果,这样就可以利用DFT 计算DTFT 。
如果没有更多的数据,可以通过补零来增加数据长度。
3.利用DFT 分析连续信号的频谱采用计算机分析连续时间信号的频谱,第一步就是把连续信号离散化,这里需要进行两个操作:一是采样,二是截断。
对于连续时间非周期信号,按采样间隔T 进行采样,阶段长度M ,那么:1()()()M j tj nT a a a n X j x t edt T x nT e ∞--Ω-Ω=-∞Ω==∑⎰对进行N 点频域采样,得到2120()|()()M jkn Na a M kn NTX j T x nT eTX k ππ--Ω==Ω==∑因此,可以将利用DFT 分析连续非周期信号频谱的步骤归纳如下: (1)确定时域采样间隔T ,得到离散序列(2)确定截取长度M ,得到M 点离散序列,这里为窗函数。
【精品】数字信号处理实验报告
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1 实验目的
本次实验的目的是在MATLAB软件环境中运用数字信号处理理论,通过实验操作来检验用于数字信号处理的算法的正确性,以便明确数字信号处理理论在实际应用中的重要作用。
2 实验原理
数字信号处理实验的原理是使用MATLAB进行数字信号处理算法实验,首先,设置一些用于数字信号处理的参数,如传输函数、离散时间区间、采样频率、滤波器类型等;其次,按照信号处理的算法进行编程实现,搭建一个数字信号处理系统,在MATLAB下对信号进行处理,包括采样、滤波和量化等;最后,对处理后的信号进行数字分析,监测数字信号处理后的变化趋势,验证数字信号处理算法的正确性。
3 实验步骤
(1) 建立信号处理实验系统:选择一个常见的信号处理算法,运用MATLAB软件分别编写信号发生程序、信号采样程序、滤波程序和信号量化程序;
(2) 运行实验程序:实验同学可以自行设置参数,如传输函数、离散时间区间、采样频率、滤波器类型等,调整完毕后,点击“run”,运行实验程序;
(3) 观察实验结果:运行完毕后,可以观察MATLAB的图形结果,以此来分析信号处理算法的性能;
(4) 对结果进行分析:经过上述实验操作后,可以根据所得到的实验结果来判断信号处理算法的性能,如输出信号的噪声抑制能力、良好的时域和频域性能等,从而验证信号处理理论在实际应用中的价值。
4 总结。
数字信号处理实验报告
一、实验目的1. 理解数字信号处理的基本概念和原理。
2. 掌握离散时间信号的基本运算和变换方法。
3. 熟悉数字滤波器的设计和实现。
4. 培养实验操作能力和数据分析能力。
二、实验原理数字信号处理(Digital Signal Processing,DSP)是利用计算机对信号进行采样、量化、处理和分析的一种技术。
本实验主要涉及以下内容:1. 离散时间信号:离散时间信号是指时间上离散的信号,通常用序列表示。
2. 离散时间系统的时域分析:分析离散时间系统的时域特性,如稳定性、因果性、线性等。
3. 离散时间信号的变换:包括离散时间傅里叶变换(DTFT)、离散傅里叶变换(DFT)和快速傅里叶变换(FFT)等。
4. 数字滤波器:设计、实现和分析数字滤波器,如低通、高通、带通、带阻滤波器等。
三、实验内容1. 离散时间信号的时域运算(1)实验目的:掌握离散时间信号的时域运算方法。
(2)实验步骤:a. 使用MATLAB生成两个离散时间信号;b. 进行时域运算,如加、减、乘、除等;c. 绘制运算结果的时域波形图。
2. 离散时间信号的变换(1)实验目的:掌握离散时间信号的变换方法。
(2)实验步骤:a. 使用MATLAB生成一个离散时间信号;b. 进行DTFT、DFT和FFT变换;c. 绘制变换结果的频域波形图。
3. 数字滤波器的设计和实现(1)实验目的:掌握数字滤波器的设计和实现方法。
(2)实验步骤:a. 设计一个低通滤波器,如巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器等;b. 使用MATLAB实现滤波器;c. 使用MATLAB对滤波器进行时域和频域分析。
4. 数字滤波器的应用(1)实验目的:掌握数字滤波器的应用。
(2)实验步骤:a. 采集一段语音信号;b. 使用数字滤波器对语音信号进行降噪处理;c. 比较降噪前后的语音信号,分析滤波器的效果。
四、实验结果与分析1. 离散时间信号的时域运算实验结果显示,通过MATLAB可以方便地进行离散时间信号的时域运算,并绘制出运算结果的时域波形图。
数字信号处理实验报告
数字信号处理实验报告实验报告
实验题目:数字信号处理实验
实验日期:XXXX年XX月XX日
实验目的:
1. 了解数字信号处理的基本概念和原理;
2. 掌握数字信号的采样、量化和编码方法;
3. 学习数字信号处理的基本算法和应用。
实验内容:
1. 采样与重建
1.1 采样定理的验证
1.2 重建信号的实现
2. 量化与编码
2.1 量化方法的比较
2.2 编码方法的选择与实现
3. 数字滤波器设计与实现
3.1 FIR滤波器设计方法
3.2 IIR滤波器设计方法
实验步骤:
1. 使用示波器对输入的模拟信号进行采样,记录采样频率和采样点数。
2. 使用恢复信号方法,将采样得到的数字信号重建为模拟信号,并进行对比分析。
3. 对重建的信号进行量化处理,比较不同量化方法的效果,选择合适的方法进行编码。
4. 设计并实现数字滤波器,比较FIR和IIR滤波器的性能和实
现复杂度。
实验结果与分析:
1. 采样与重建实验结果表明,在满足采样定理的条件下,采样频率越高,重建信号的质量越高。
2. 量化与编码实验结果表明,在相同位数下,线性量化方法优于非线性量化方法,而编码方法可以根据信号特性选择,例如
差分编码适用于连续变化的信号。
3. 数字滤波器实验结果表明,FIR滤波器相对于IIR滤波器在时域和频域上更易于设计和理解,但实现复杂度较高。
实验结论:
数字信号处理是对模拟信号进行采样、量化和编码等处理,具有较高的灵活性和可靠性。
在实际应用中,应根据需要选择合适的采样频率、量化位数和编码方式,并根据信号特性选择合适的滤波器设计方法。
数字信号处理实验报告 3
数字信号处理实验报告姓名:班级:通信学号:实验名称:频域抽样定理验证实验类型:验证试验指导教师:实习日期:2013.频域采样定理验证实验一. 实验目的:1. 加深对离散序列频域抽样定理的理解2.了解由频谱通过IFFT 计算连续时间信号的方法3.掌握用MATLAB 语言进行频域抽样与恢复时程序的编写方法 4、用MATLAB 语言将X(k)恢复为X(z)及X(e jw )。
二. 实验原理:1、1、频域采样定理: 如果序列x(n)的长度为M ,频域抽样点数为N ,则只有当频域采样点数N ≥M 时,才有x N (n)=IDFT[X(k)]=x(n),即可由频域采样X(k)无失真的恢复原序列 x(n)。
2、用X(k)表示X(z)的内插公式:∑-=-----=10111)(1)(N k kNN zWz k X Nz X内插函数: zWzkNNN z 1k111)(-----=ϕ频域内插公式:∑-=-=10)2()()(N Kj k Nk X e X πωϕω频域内插函数:e N j N N )21()2sin()2sin(1)(--=ωωωωϕ三. 实验任务与步骤:实验一:长度为26的三角形序列x(n)如图(b)所示,编写MATLAB 程序验证频域抽样定理。
实验二:已知一个时间序列的频谱为X(e jw )=2+4e -jw +6e -j2w +4e -j3w +2e -j4w分别取频域抽样点数N为3、5和10,用IPPT计算并求出其时间序列x(n),用图形显示各时间序列。
由此讨论原时域信号不失真地由频域抽样恢复的条件。
实验三:由X32(k)恢复X(z)和X(e jw)。
四.实验结论与分析:实验一:源程序:M=26;N=32;n=0:M; %产生M长三角波序列x(n)xa=0:floor(M/2);xb= ceil(M/2)-1:-1:0; xn=[xa,xb];Xk=fft(xn,512); %1024点FFT[x(n)], 用于近似序列x(n)的TF X32k=fft(xn,32); %32点FFT[x(n)]x32n=ifft(X32k); %32点IFFT[X32(k)]得到x32(n)X16k=X32k(1:2:N); %隔点抽取X32k得到X16(K)x16n=ifft(X16k,N/2); %16点IFFT[X16(k)]得到x16(n)subplot(3,2,2);stem(n,xn,'.');box ontitle('(b) 三角波序列x(n)');xlabel('n');ylabel('x(n)');axis([0,32,0,20])k=0:511;wk=2*k/512;subplot(3,2,1);plot(wk,abs(Xk));title('(a)FT[x(n)]');xlabel('\omega/\pi');ylabel('|X(e^j^\omega)|');axis([0,1,0,200])k=0:N/2-1;subplot(3,2,3);stem(k,abs(X16k),'.');box ontitle('(c) 16点频域');xlabel('k');ylabel('|X_1_6(k)|');axis([0,8,0,200])n1=0:N/2-1;subplot(3,2,4);stem(n1,x16n,'.');box ontitle('(d) 16点IDFT[X_1_6(k)]');xlabel('n');ylabel('x_1_6(n)');axis([0,32,0,20]) k=0:N-1;subplot(3,2,5);stem(k,abs(X32k),'.');box on title('(e) 32点频域采样');xlabel('k'); ylabel('|X_3_2(k)|');axis([0,16,0,200]) n1=0:N-1;subplot(3,2,6);stem(n1,x32n,'.');box on title('(f) 32点IDFT[X_3_2(k)]');xlabel('n'); ylabel('x_3_2(n)');axis([0,32,0,20])结果如下所示:实验一分析:序列x(n)的长度M=26,由图中可以看出,当采样点数N=16<M 时,x 16(n)确实等于原三角序列x(n)以16为周期的周期延拓序列的主值序列。
数字信号处理实验报告
数字信号处理实验报告通信0303 汪勇 学号:实验一:信号、系统及系统响应 1、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) 掌握序列傅立叶变换的计算机实现方法,利用序列的傅立叶变换对连续信号,离散信号及系统响应进行频域分析.2、实验原理简述:对一个连续信号)(t xa 进行理想采样的过程可用下式表示:^x a(t)= )(t xa p(t)其中^x a(t)为)(t xa 的理想采样,p(t)为周期冲激脉冲,即p(t)=∑∞-∞=n δ(t-nT )^x a(t)的傅立叶变换^X a(j Ω)为^X a(j Ω)=[])(1s m Tn aX Ω-Ω∑∞-∞=上式表明^X a(j Ω)为)(Ωj Xa 的周期延拓,其周期延拓为采样角频率(T s π2=Ω).采样前后信号的频谱示意图见图.只有满足采样定理时,才不会发生频率混叠失真.离散信号和系统在时域均可用序列来表示。
为了在数字计算机上观察分析各种序列的频域特性,通常对()e j X ω在[]π2,0上进行M 点采样来观察分析。
对长度为N 的有限长序列x(n)有()()ee nj N n kj k m x Xωω--=∑=10其中,1,0,2==k k Mkπω,M-1 一个时域离散线性非移变系统的输入/输出关系为y(n)=x(n)*h(n)=()()m n h m x m -∑∞-∞=如果x(n)和h(n)的长度分别为M 和N ,则y(n)的长度为L=N+M-1。
上述卷积运算也可在频域实现()()()e e e j j j H X Yωωω=3、实验内容及步骤首先认真复习采样理论.离散信号与系统.线性卷积.序列的傅立叶变换及性质等有关内容,了解本实验原理与方法.1>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的下列信号序列: a) 采样信号序列:对下面连续信号:()()()t u t A t ex ataΩ-=0sin进行采样,可得到采样序列()()()()500,sin 0<≤==Ω=n n u nT A nT n e x x anTa a其中A 为幅度因子,a 为衰减因子,是模拟角频率,T 为采样间隔.这些参数都要在实验过程中由键盘输入,产生不同的x(t)和x(n)b) 单位脉冲序列:()[]n n x bδ=c) 矩形序列:()()10,==N n n R x Nc②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.()()()()()()()325.215.210-+-+-+==n n n n n n n hR h baδδδδ 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 。
数字信号处理实验报告
数字信号处理实验报告
数字信号处理是指利用数字技术对模拟信号进行采样、量化、编码等处理后,再通过数字信号处理器进行数字化处理的技术。
在数字信号处理实验中,我们通过对数字信号进行滤波、变换、解调等处理,来实现信号的处理和分析。
在实验中,我们首先进行了数字信号采集和处理的基础实验,采集了包括正弦信号、方波信号、三角波信号等在内的多种信号,并进行了采样、量化、编码等处理。
通过这些处理,我们可以将模拟信号转换为数字信号,并对其进行后续处理。
接着,我们进行了数字信号滤波的实验。
滤波是指通过滤波器对数字信号进行处理,去除其中的噪声、干扰信号等不需要的部分,使其更加纯净、准确。
在实验中,我们使用了低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等多种滤波器进行数字信号滤波处理,得到了更加干净、准确的信号。
除了滤波,我们还进行了数字信号变换的实验。
数字信号变换是指将数字信号转换为另一种表示形式的技术,可以将信号从时域转换到频域,或者从离散域转换到连续域。
在实验中,我们使用了傅里叶变换、离散傅里叶变换等多种变换方式,对数字信号进行了变换处理,得到了信号的频谱信息和其他相关参数。
我们进行了数字信号解调的实验。
数字信号解调是指将数字信号转换为模拟信号的技术,可以将数字信号还原为原始信号,并进行后续处理。
在实验中,我们使用了频率解调、相干解调等多种解调方式,将数字信号转换为模拟信号,并对其进行了分析和处理。
总的来说,数字信号处理实验是一项非常重要的实验,可以帮助我们更好地理解数字信号处理的原理和方法,为我们今后从事相关领域的研究和工作打下坚实的基础。
数字信号处理与分析实验报告
h (n) d
理 想 滤 波 器 单 位 抽 样 响 应 Hanning窗 N=15
1
1
0.8
0.8
0.6
0.6
滤波器单位抽样响应 0.2 0.15
h(n)
(n)
0.4
0.4
0.1
0.2
0.2
0.05
0
0
0
0
10
20 0
10
20 0
10
20
|H(ej)| 0
3dB衰 减 和 20dB衰 减
0
0
()
-20
图一:fp=25Hz;fs=40Hz;Ap=1dB;As=15dB。
Magnitude (dB)
0
-10
-20
-30
-40
0
10
20
30
40
50
60
Frequency (Hz)
0
-100
-200
-300
-400
0
10
20
30
40
50
60
Frequency (Hz)
1.5
1
0.5
0
-0.5
0
0.5
1
1.5
3
|X(k)|
2
1
0
0
2
4
6
8
k
图五
|X(k)|
1 0.5
0 -0.5
-1 0
8 6 4 2 0
0
图六
N = 16
5
10
15
n
5
10
15
k
(k)
(k)
(k)
数字信号实验报告 (全)
三、实验内容和步骤
对以下典型信号进行谱分析:
x1 (n) R4 (n) n 1, x 2 (n) 8 n, 0 , 4 n, x3 (n) n 3, 0, 0n3 4n7
其它n
0n3 4n7
其它n
nห้องสมุดไป่ตู้
x4 ( n) cos
4
用 FFT 对信号作频谱分析是学习数字信号处理的重要内容。 经常需要进行谱 分析的信号是模拟信号和时域离散信号。 对信号进行谱分析的重要问题是频谱分 辨率 D 和分析误差。 频谱分辨率直接和 FFT 的变换区间 N 有关, 因为 FFT 能够实 现的频率分辨率是 2π /N≤D。可以根据此时选择 FFT 的变换区间 N。误差主要 来自于用 FFT 作频谱分析时,得到的是离散谱,而信号(周期信号除外)是连续 谱,只有当 N 较大时离散谱的包络才能逼近于连续谱,因此 N 要适当选择大一 些。 周期信号的频谱是离散谱,只有用整数倍周期的长度作 FFT,得到的离散谱 才能代表周期信号的频谱。 如果不知道信号周期,可以尽量选择信号的观察时间 长一些。 对模拟信号的频谱时, 首先要按照采样定理将其变成时域离散信号。如果是 模拟周期信号,也应该选取整数倍周期的长度,经过采样后形成周期序列,按照 周期序列的谱分析进行。
3 k 1
1
0.7051 z 2
0.0007378 1 z 1 1 1.0106 z 1 0.3583 z 2 1 0.9044 z 1 0.2155 z 2
6
H k z
(2.1)
式中:
H k z
A 1 2 z 1 z 2 ,k 1, 2, 3 1 Bk z 1 Ck z 2
数字信号处理实验报告
数字信号处理实验报告数字信号处理实验报告一、实验目的本实验旨在通过数字信号处理的方法,对给定的信号进行滤波、频域分析和采样率转换等操作,深入理解数字信号处理的基本原理和技术。
二、实验原理数字信号处理(DSP)是一种利用计算机、数字电路或其他数字设备对信号进行各种处理的技术。
其主要内容包括采样、量化、滤波、变换分析、重建等。
其中,滤波器是数字信号处理中最重要的元件之一,它可以用来提取信号的特征,抑制噪声,增强信号的清晰度。
频域分析是指将时域信号转化为频域信号,从而更好地理解信号的频率特性。
采样率转换则是在不同采样率之间对信号进行转换,以满足不同应用的需求。
三、实验步骤1.信号采集:首先,我们使用实验室的信号采集设备对给定的信号进行采集。
采集的信号包括噪声信号、含有正弦波和方波的混合信号等。
2.数据量化:采集到的信号需要进行量化处理,即将连续的模拟信号转化为离散的数字信号。
这一步通常通过ADC(模数转换器)实现。
3.滤波处理:将量化后的数字信号输入到数字滤波器中。
我们使用不同的滤波器,如低通、高通、带通等,对信号进行滤波处理,以观察不同滤波器对信号的影响。
4.频域分析:将经过滤波处理的信号进行FFT(快速傅里叶变换)处理,将时域信号转化为频域信号,从而可以对其频率特性进行分析。
5.采样率转换:在进行上述处理后,我们还需要对信号进行采样率转换。
我们使用了不同的采样率对信号进行转换,并观察采样率对信号处理结果的影响。
四、实验结果及分析1.滤波处理:经过不同类型滤波器处理后,我们发现低通滤波器可以有效抑制噪声,高通滤波器可以突出高频信号的特征,带通滤波器则可以提取特定频率范围的信号。
这表明不同类型的滤波器在处理不同类型的信号时具有不同的效果。
2.频域分析:通过FFT处理,我们将时域信号转化为频域信号。
在频域分析中,我们可以更清楚地看到信号的频率特性。
例如,对于噪声信号,我们可以看到其频率分布较为均匀;对于含有正弦波和方波的混合信号,我们可以看到其包含了不同频率的分量。
数字信号处理 实验报告
数字信号处理实验报告实验一 信号、系统及系统响应一、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. 时域采样定理:对一个连续信号xa(t)进行理想采样的过程如下: xa1(t)=xa(t)p(t)其中xa1(t)为xa(t)的理想采样,p(t)为周期冲击脉冲。
xa1(t)的傅里叶变换Xa1(j Ω)为:11()[()]m Xa j Xa j m s T +∞=-∞Ω=Ω-Ω∑表明Xa1(j Ω)为Xa(j Ω)的周期延拓,其延拓周期为采样角频率(s Ω=2π/T )。
离散信号和系统在时域均可用序列来表示。
2. LTI 系统的输入输出关系: y(n)=x(n)*h(n)=()()m x m h n m +∞=-∞-∑()()()j j j Y e X e H e ωωω=三、实验内容1. 分析采样序列的特性。
1) 取模拟角频w=70.7*pi rad/s ,采样频率fs=1000Hz>2w ,发现无频谱混叠现象。
2) 改变采样频率, fs=300 Hz<2w ,频谱产生失真。
3) 改变采样频率, fs=200Hz<2w,频谱混叠,产生严重失真2. 时域离散信号、系统和系统响应分析。
1) 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。
2) 观察系统ha(n)对信号xc(n)的响应特性。
可发现:信号通过系统,相当于x(n)与系统函数h(n)卷积,时域卷积即对应频域函数相乘。
数字信号的实验报告总结
一、实验背景数字信号处理是现代通信、电子技术、计算机科学等领域的重要基础。
随着科技的不断发展,数字信号处理技术已经广泛应用于各个领域。
为了更好地理解和掌握数字信号处理技术,我们进行了数字信号实验,通过实验加深对数字信号处理理论知识的理解和实际应用。
二、实验目的1. 理解数字信号与模拟信号的区别,掌握数字信号的基本特性。
2. 掌握数字信号的采样、量化、编码等基本过程。
3. 熟悉数字信号处理的基本方法,如滤波、变换等。
4. 提高动手实践能力,培养创新意识。
三、实验内容1. 数字信号的产生与观察首先,我们通过实验软件生成了一些基本的数字信号,如正弦波、方波、三角波等。
然后,观察这些信号在时域和频域上的特性,并与模拟信号进行对比。
2. 数字信号的采样与量化根据奈奎斯特采样定理,我们选取合适的采样频率对模拟信号进行采样。
在实验中,我们设置了不同的采样频率,观察信号在时域和频域上的变化,验证采样定理的正确性。
同时,我们还对采样信号进行了量化,观察量化误差对信号的影响。
3. 数字信号的编码与解码为了便于信号的传输和存储,我们对数字信号进行了编码。
在实验中,我们采用了两种编码方式:脉冲编码调制(PCM)和非归一化脉冲编码调制(A律PCM)。
然后,我们对编码后的信号进行解码,观察解码后的信号是否与原始信号一致。
4. 数字信号的滤波与变换数字滤波是数字信号处理中的重要环节。
在实验中,我们分别实现了低通滤波、高通滤波、带通滤波和带阻滤波。
通过对滤波前后信号的观察,我们了解了滤波器的作用和性能。
此外,我们还进行了离散傅里叶变换(DFT)和快速傅里叶变换(FFT)实验,掌握了信号在频域上的特性。
5. 实际应用案例分析为了更好地理解数字信号处理在实际中的应用,我们选取了两个实际案例进行分析。
第一个案例是数字音频处理,通过实验软件对音频信号进行滤波、压缩等处理。
第二个案例是数字图像处理,通过实验软件对图像进行边缘检测、图像增强等处理。
数字信号实验报告
数字信号实验报告数字信号实验报告引言数字信号处理是现代通信和信息处理领域的重要技术之一。
通过将模拟信号转换为数字形式,我们可以利用数字信号处理算法对信号进行分析、处理和传输。
本次实验旨在通过实际操作和数据分析,探索数字信号处理的基本原理和应用。
实验目的1. 理解模拟信号与数字信号的区别与联系;2. 掌握数字信号处理的基本原理和方法;3. 学会使用MATLAB等工具进行数字信号处理实验。
实验一:模拟信号与数字信号的转换在本实验中,我们首先需要将模拟信号转换为数字信号。
通过采样和量化两个步骤,我们可以将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
采样是指在时间上对模拟信号进行离散化处理,得到一系列离散的采样点。
采样频率决定了采样点的密度,通常以赫兹为单位表示。
采样定理告诉我们,为了避免采样失真,采样频率必须大于信号频率的两倍。
量化是指对采样点的幅值进行离散化处理,将其转换为一系列有限的离散值。
量化过程中,我们需要确定量化位数,即用多少个比特来表示每个采样点的幅值。
量化位数越大,表示精度越高,但同时也意味着需要更多的存储空间。
实验二:数字信号的滤波处理数字信号处理中的滤波是一项重要的技术,用于去除信号中的噪声和干扰,提取有效信息。
在本实验中,我们将学习数字滤波器的设计和应用。
数字滤波器可以分为无限脉冲响应(IIR)滤波器和有限脉冲响应(FIR)滤波器两种类型。
IIR滤波器具有无限长度的冲激响应,可以实现更复杂的滤波特性,但也容易引入不稳定性。
FIR滤波器具有有限长度的冲激响应,更容易设计和实现,但滤波特性相对简单。
在实验中,我们可以通过MATLAB等工具进行滤波器设计和模拟。
通过调整滤波器参数和观察输出信号的变化,我们可以了解滤波器对信号的影响,并选择合适的滤波器来实现特定的信号处理任务。
实验三:数字信号的频谱分析频谱分析是数字信号处理中的重要任务之一,用于研究信号的频率特性和频域信息。
在本实验中,我们将学习不同频谱分析方法的原理和应用。
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北京科技大学《信号系统与信号处理综合实验》实验报告学号:__________姓名:_____________________专业:____________年月日目录:1实验一CCS使用实验2实验二、SEED-DTK6446 Linux开发环境搭建3实验三、Linux平台实验4二、音频采集回放实验5三、视频采集回放实验6OSD图像叠加实验7图像边缘检测实验课程实验目的1.数字信号处理是一门理论与实践并重的课程,在学习理论知识的同时再配合经典DSP实验,可以加深对数字信号处理软、硬件的理解与掌握。
2.接触并了解SEED-DTK6446实验箱,学会通过Linux操作平台,利用SEED-DTK6446实验箱完成一些经典的实验历程,加深对数字信号处理的了解。
3. 学习并掌握SEED-DTK6446 CCS开发环境的搭建,建立好所有编译测试环境,为下面的实验做好准备工作。
实验一 CCS使用实验一、实验目的1.熟悉CCS3.3集成开发环境,掌握工程的生成方法;2.熟悉SEED-DTK6446实验环境;3. 学习用标准C 语言编制程序;4.掌握CCS3.3集成开发环境的调试方法;二、实验内容1.DSP源文件的建立;2.DSP程序工程文件的建立;3. 学习使用CCS3.3集成开发工具的调试工具。
三、实验步骤1.创建源文件:选择File →New →Source File 命令;打开配套光盘\03. Examples of program\01.SEEE-DTK6446 CCS Examples\examples\3.1.1 math。
2.创建工程文件:点击Project-->New,创建新工程;点击Project选择add files to project,添加源程序math.c。
3. 设置编译与连接选项:点击Project选择Build Opitions;4. 工程编译与调试:点击Project →Build all,对工程进行编译;点击File →load program,在弹出的对话框中载入debug 文件夹下的.out可执行文件;点击debug →Go Main回到C程序的入口;运行程序并观察输出结果。
四.实验要求:了解CCS菜单命令及产生各个显示窗口的操作。
操作各种仿真命令·进入、退出CCS;·选择当前窗口,改变窗口的大小。
·加载程序。
·运行程序(包括单步运行)。
·检查修改CUP寄存器。
·检查修改存储器单元内容。
·用观察窗口检查变量、CPU寄存器或存储单元内容。
五、实验遇到的问题、分析及解决方法1.端口无法正常连接,在老师的帮助下,重启一下实验设备并重新安装驱动程序后,可以正常连接。
2.实验过程中因为一步出错导致后面的无法正常进行,此时除了在开发环境里修改以外,还需要将实验设备断电擦拭之前的痕迹。
实验二、SEED-DTK6446 Linux开发环境搭建一、实验目的熟悉Linux开发环境搭建;学会正确配置终端。
二、实验内容1. 点击PC机左下角开始-->程序-->附件-->通讯-->超级终端;在“您的区号(或城市号)是什么(C)?”下键入区号010后点击确定;再次点击确定,在新弹出的对话框中输入“chenwei”;在新的对话框中的“连接时使用”下选择你希望使用的串口设备,点击确定;而后在端口设置选项中配置波特率115200,数据位8,奇偶校验无,停止位1,数据流控制无。
2. 用串口线一端连接PC机串口,另一端连接SEED-DTK6446实验箱RS232串口J3。
并且取下SEED-DVS6446板卡上的J2、J23、J24短路子,上电启动SEED-DTK6446实验箱,若超级终端上显示打印信息,说明终端配置正确。
实验分析:因为使用实验室的电脑,所以Linux操作系统已经安装完成,SEED DVS6446 SDK套件也已经安装完成,Linux平台实验程序运行环境已经配置成功,我们只需要进行串口终端的配置,所以本次实验比较简单。
但是在实验过程中,发现其他同学遇到了一些问题,此时可以根据指导书对SEED DVS6446 SDK套件重新安装一遍,或者Linux平台实验程序运行环境重新配置,一般就可以解决所遇到的问题。
实验三、Linux平台实验一、入门实验实验目的1.熟悉linux开发环境,学会基于SEED-DTK6446平台linux开发环境的配置和使用;2. 学会使用arm_v5t_le-gcc编译工具;3. 学会基于NFS方式的程序调试方法。
实验内容1.建立工作目录:在linux开发主机桌面点击鼠标右键,打开终端,在当前目录下建立工作目录 Host # mkdir helloworld2. 编写程序源代码:打印输出“hello world”#include <stdio.h>#include <fcntl.h>int main(){printf("hello world \n");return 0;}3. 编写Makefile:Makefile 文件定义了一系列的规则,它指明了哪些文件需要编译,哪些文件需要先编译,哪些文件需要重新编译等等更为复杂的命令。
使用它带来的好处就是自动编译,你只需要敲一个“make”命令整个工程就可以实现自动编译。
CC=arm_v5t_le-gcc //指明编译器EXEC = hello //表示编译后生成的执行文件名称是“hello”OBJS = hello.o //目标文件列表all: $(EXEC) //编译主入口$(EXEC): $(OBJS)$(CC) -o $@ $(OBJS)clean: //清除编译结果-rm -f $(EXEC) *.o4. 调试应用程序1.在helloworld目录下输入“Host # make”,编译应用程序;2. 复制编译生成的可执行文件到NFS根文件系统中:Host # cp hello /opt/nfs/opt/seed_exp;3. 上电启动SEED-DTK6446,超级终端显示启动信息,启动信息如下,显示“Hit any key to stop autoboot:”时按下回车键,中断系统自动系统;4.输入如下指令,将系统配置为从NFS根文件系统启动:SEED-DTK6446_v1.0 #setenv bootargs mem=60M console=ttyS0,115200n8root=/dev/nfs noinitrd rw ip=dhcp nfsroot=192.168.253.210:/opt/nfs video=dm64xxfb:output=pal5. 启动系统(默认硬盘启动):SEED-DTK6446 _v1.0 # boot;6. 登陆系统;7.进入可执行程序所在目录;8.运行可执行文件;二、音频采集回放实验一、实验目的1.进一步熟悉基于SEED-DTK6446平台的linux开发环境;2. 熟悉基于linux OSS音频驱动的应用程序编写。
二、实验原理1.OSS(Open Sound System)是linux平台上一个统一的音频接口,即只要音频处理应用程序按照OSS的API来编写,那么在移植到另外一个平台时,只需要重新编译即可。
2.在linux系统中,所有的设备都被统一成文件,通过对文件的访问方式(首先open,然后read/write,同时可以使用ioctl读取/设置参数,最后close)来访问设备。
1. 初试化Mixer:Mixer设备打开操作如下:/* Open the mixer device */if ((mixerFd = open(device, O_RDONLY)) == -1){…}音频输入源的配置操作如下:/* Set the mixer input source */if (ioctl(mixerFd, SOUND_MIXER_WRITE_RECSRC, &recmask) == -1){…}2.音频设备初始化音频设备打开操作如下:/* Open the sound device */if ((fd = open(device, mode)) == -1){…} //mode有三种选择:O_RDONLY,O_WRONLY和O_RDWR,分别表示只读、只写和读写。
在录音时配置O_RDONLY模式,而播放音频时配置为O_WRONLY模式。
采样格式设置操作如下:/* Set the sound format (only AFMT_S16_LE currently supported) */if (ioctl(fd, SNDCTL_DSP_SETFMT, &format) == -1){…}通道数目设置操作如下:/* Set the number of channels */if (ioctl(fd, SNDCTL_DSP_CHANNELS, &numchannels) == -1){…}采样率设置操作如下:/* Set the sample rate */if (ioctl(fd, SNDCTL_DSP_SPEED, &samplerate) == -1){…}3. 音频采集与播放/* Read input buffer from OSS input device */if ((int) read(inputFd, inputBuffer, blksize) < blksize){…}memcpy(outputBuffer, inputBuffer, blksize);/* Write output buffer into OSS output device */if (write(outputFd, outputBuffer, blksize) == -1){…}三、实验内容1. 在linux开发主机上打开终端,进入实验程序目录;Host # cd /op t/dvevm_1_20/seed_exp/02.audioloopback/audio_app 2. 重新编译应用程序;Host # make cleanHost # make3. 复制编译生成的可执行文件到NFS根文件系统中;Host # cp release/audio_app /opt/nfs/opt/seed_exp4. 将系统配置为从NFS根文件系统启动;5. 启动系统后,以root权限登陆系统,进入可执行文件所在目录;6. 在音频播放设备中播放音频;7. 运行可执行文件。
四、实验结果音频播放设备中播放音频。