实验七信号滤波)

合集下载

实验七同步检波器

实验七同步检波器一实验目的1．进一步了调幅的原理，掌握全载波调幅波和平衡调幅波的解调方法。

2．掌握用集成电路实现同步检波的方法。

二预习要求1．复习课本中有关调幅和解调原理。

2．分析同步检波产生波形失真的主要因素。

三实验仪器设备1．双踪示波器2，万用表3 、CCTV —GPI 实验箱、板 3四实验电路说明同步检波器：利用一个和调幅信号的载波同频同相的载波信号与调幅波相乘，再通过低通滤波器滤除高频分量而获得调制信号的过程。

本实验如图8-1所示，采F1496集成电路构成解调器。

载波信号V C (t)经过电容C l 加在⑧、⑩脚之间，调幅信号经电容C 2加在①、④脚之间，相乘后信号由○12脚输出，经C 4、C 5、R 6 组成的低通滤波器，在解调输出端，提取调制信号。

五实验内容及步骤1．解调全载波信号(1)．将图8-1中的C 4另一端接地，C 5另一端接A ，按调幅实验中实验内容2 (1)的条件获得调制度分别为m=30 % 、100％、＞100％的调幅波。

将它们依次加至解调器的输入端，并在解调器的载波输入端加上与调幅信号相同的载波信号，分别记录解调输出波形，并与调制信号相比较。

(2)．去掉C 4 , C 5观察记录m =30％的调幅波输入时的解调器输出波形，并与调制信号相比较。

然后使电路复原。

2．解调抑制载波的双边带调幅信号(1)．按平衡调幅实验中的方法获得抑制载波的调幅波，并加至图8-1的U AM 输入端，其它连线均不变，观察记录解调输出波形，并与调制信号相比较。

(2)．去掉滤波电容 C 4 , C 5 观察记录输出波形。

六实验报告要求1．通过同步检波器实验，将下列内容整理在表内，并说明同步检波器的功能。

2．在同一张坐标纸上画出同步检波解调全载波调幅波及抑制载波的调幅波时去掉低通滤波器中电容 C 4、C 5前后各波形，并分析失真原因。

图8-1 F1496构成的解调器。

通信应用系统实验报告

一、实验目的1. 了解通信应用系统的基本组成和功能。

2. 掌握通信系统中的信号传输与处理方法。

3. 熟悉常用通信协议和标准。

4. 培养实际操作能力和问题解决能力。

二、实验器材1. 通信实验箱2. 计算机3. 信号发生器4. 示波器5. 信号分析仪6. 通信协议转换器三、实验原理通信应用系统主要包括信源、信道、信宿和编码解码器等组成部分。

信源产生原始信号，信道负责信号的传输，信宿接收并处理信号，编码解码器则用于信号的转换。

在通信过程中，信号可能会受到噪声、干扰等因素的影响，因此需要采取相应的处理方法来保证通信质量。

四、实验内容1. 信源与信宿（1）信源：使用信号发生器产生模拟信号，如正弦波、方波等。

（2）信宿：使用示波器接收并显示信号波形。

2. 信道（1）模拟信道：使用通信实验箱搭建模拟信道，观察信号在信道中的衰减、失真等现象。

（2）数字信道：使用通信实验箱搭建数字信道，观察信号在信道中的误码率、误码性能等现象。

3. 编码解码器（1）模拟信号编码：使用编码解码器将模拟信号转换为数字信号。

（2）数字信号解码：使用编码解码器将数字信号转换为模拟信号。

4. 通信协议（1）TCP/IP协议：使用计算机搭建TCP/IP网络，实现数据传输。

（2）蓝牙协议：使用蓝牙模块实现短距离无线通信。

5. 信号处理（1）滤波：使用滤波器对信号进行滤波，去除噪声和干扰。

（2）调制解调：使用调制解调器实现信号的调制和解调。

五、实验步骤1. 搭建实验系统：根据实验内容，搭建相应的实验系统。

2. 调整参数：根据实验要求，调整相关参数，如信道参数、滤波器参数等。

3. 观察现象：观察信号在信道中的传输情况，分析信号衰减、失真、误码等现象。

4. 数据处理：对实验数据进行处理和分析，得出结论。

5. 撰写实验报告：总结实验过程、实验结果和实验结论。

六、实验结果与分析1. 模拟信道：在模拟信道中，信号经过传输后会出现衰减、失真等现象。

通过调整信道参数，可以减小信号衰减和失真。

信号检测实训报告

一、实训背景随着现代通信技术的飞速发展，信号检测技术已成为通信领域的重要研究方向。

为了提高信号检测的准确性和可靠性，我们开展了信号检测实训，旨在通过实际操作和理论学习，加深对信号检测原理和方法的理解。

二、实训目的1. 理解信号检测的基本原理和流程。

2. 掌握不同信号检测方法的特点和应用。

3. 提高信号检测的实验技能和数据分析能力。

4. 培养团队合作精神和创新能力。

三、实训内容本次实训主要包括以下内容：1. 信号检测原理及流程介绍2. 常用信号检测方法实验- 信号放大实验- 信号滤波实验- 信号调制解调实验- 信号编码解码实验3. 信号检测数据分析与处理4. 信号检测系统设计与实现四、实训过程1. 信号检测原理及流程介绍实训开始，我们首先学习了信号检测的基本原理和流程。

信号检测是指从接收到的信号中提取出有用的信息，排除噪声和干扰的过程。

其主要流程包括：信号接收、信号预处理、信号检测、信号解码等。

2. 常用信号检测方法实验（1）信号放大实验通过实验，我们学习了如何使用放大器对弱信号进行放大，提高了信号的幅度，有利于后续的检测和处理。

（2）信号滤波实验滤波实验帮助我们掌握了如何去除信号中的噪声和干扰，提取出有用的信号成分。

（3）信号调制解调实验通过调制解调实验，我们了解了调制解调技术在信号传输中的应用，提高了信号传输的可靠性和抗干扰能力。

（4）信号编码解码实验编码解码实验让我们熟悉了数字信号处理技术，提高了信号传输的效率和抗干扰能力。

3. 信号检测数据分析与处理在实验过程中，我们采集了大量的信号数据，并利用计算机软件对这些数据进行处理和分析。

通过对数据的分析，我们进一步了解了信号检测方法的效果和优缺点。

4. 信号检测系统设计与实现在实训的最后阶段，我们小组合作设计并实现了一个简单的信号检测系统。

通过这个系统，我们验证了所学的信号检测方法在实际应用中的效果。

五、实训成果1. 理解了信号检测的基本原理和流程。

实验七 RC电路频率特性

实验七 RC 电路频率特性一、实验目的1、了解低通和高通滤波器的频率特性，熟悉文氏电桥的结构特点及选频特性；2、掌握网络频率特性测试的一般方法；二、实验仪器信号发生器、交流毫伏表、数字频率计、双踪示波器三、实验原理1、文氏电路如图1所示，电路输出电压和输入电压的幅值分别为Uo 、Ui ，相位分别为φo 、φi ，输出电压和输入电压的比为网络函数，记为H （j ω），网络函数的幅值为∣H （j ω）∣=Uo/Ui ，相位为φ＝φo －φi ，∣H （j ω）∣和φ分别为电路的幅频特性和相频特性。

文氏电路的网络函数表达式为：文氏电路的幅频特性和相频特性见图2和3，在频率较低的情况下，即1/C R ω>>时，电路可近似等效为图4所示的低频等效电路。

频率越低，输出电压的幅度越小，其相位愈超前于输入电压。

当频率接近于0时，输出电压趋近于0，相位接近90度。

而当频率较高时，即当1/C R ω<<时，电路电路可近似等效为图5所示的高频等效电路。

频率越高，输出电压的也幅度越小，其相位愈滞后于输入电压。

当频率接近于无穷大时，输出电压趋近于0，相位接近－90度。

由此可见，当频率为某一中间值o f 时，输出电压不为0，输出电压和输入电压同相。

∣H （j ω）∣ φ图1 RC 文氏电路图2 文氏电路幅频特性图3 文氏电路相频特性31arctan)1(31)1(31)(22RC RC RCRC RCRC j UU j H io ωωωωωωω-∠-+=-+==u o+--1/390图4 低频等效电路图5 高频等效电路2、实验测量框图如图6所示，信号源与RC 网络构成回路，将信号源输出信号和RC 网络端输出信号接入示波器，用频率计测量信号源输出信号的频率。

图6 实验框图图73、RC 带通网络中心频率0f 的测定当带通网络的频率0f f 时，输入电压和输出电压的相位差为0，如果在示波器的垂直和水平偏转板上分别加上频率、振幅和相位相同的正弦电压，则在示波器的荧光屏上将得到一条与X 轴成45度的直线。

信号与系统实验报告

电气学科大类2012 级《信号与控制综合实验》课程实验报告(基本实验一:信号与系统基本实验)姓名丁玮学号U201216149 专业班号水电1204 同组者1 余冬晴学号U201216150 专业班号水电1204 同组者2 学号专业班号指导教师日期实验成绩评阅人实验评分表基本实验实验编号名称/内容实验分值评分实验一常用信号的观察实验二零输入响应、零状态相应及完全响应实验五无源滤波器与有源滤波器实验六LPF、HPF、BPF、BEF间的变换实验七信号的采样与恢复实验八调制与解调设计性实验实验名称/内容实验分值评分创新性实验实验名称/内容实验分值评分教师评价意见总分目录1.实验一常用信号的观察 (1)2.实验二零输入响应、零状态响应及完全响应 (4)3.实验五无源滤波器与有源滤波器 (7)4.实验六 LPF、HPF、BPF、BEF间的转换 (14)5.实验七信号的采样与恢复 (19)6.实验八调制与解调 (29)7.实验心得与自我评价 (33)8.参考文献 (34)实验一常用信号的观察一．任务与目标1.了解常见信号的波形和特点；2.了解常见信号有关参数的测量，学会观察常见信号组合函数的波形；3.学会使用函数发生器和示波器，了解所用仪器原理与所观察信号的关系；4.掌握基本的误差观察与分析方法。

二．总体方案设计1.实验原理描述信号的方法有许多种，可以用数学表达式（时间的函数），也可以使用函数图形（信号的波形）。

信号可以分为周期信号和非周期信号两种。

普通示波器可以观察周期信号，具有暂态拍摄功能的示波器可以观察到非周期信号的波形。

目前，常用的数字示波器可以方便地观察周期信号及非周期信号的波形。

2.总体设计⑴观察常用的正弦波、方波、三角波、锯齿波等信号及一些组合函数的波形，如y=sin(nx)+cos(mx)。

⑵用示波器测量信号，读取信号的幅值与频率。

三．方案实现与具体设计1.用函数发生器产生正弦波，并且设定波形的峰值及频率，用示波器观察并记录波形，测量和读取信号的幅值与频率；2.用函数发生器产生方波，并且设定波形的峰值及频率，用示波器观察并记录波形，测量和读取信号的幅值与频率；3.用函数发生器产生三角波，并且设定波形的峰值及频率，用示波器观察并记录波形，测量和读取信号的幅值与频率；4.用函数发生器产生锯齿波，并且设定波形的峰值及频率，用示波器观察并记录波形，测量和读取信号的幅值与频率；5.用函数发生器产生两个不同频率的正弦波，分别设定波形的峰值及频率，用示波器叠加波形，并观察组合函数的波形。

07实验七：随机信号分析应用在测量线性系统单位冲击响应中

实验七：随机信号分析应用于测量线性系统单位冲击响应中
【实验目的】
研究分析电子系统受随机信号激励后的响应及测量方法。

【实验环境】
硬件实验平台：通用计算机
软件实验平台：MATLAB6.5版本以上
【实验原理】
输入是将理想白噪声分别施加于被测线性系统和理想可变延迟线性系统的输入，产生相应的输出，然后通过乘法器，再通过一个低通滤波器，获得线性系统单位冲激响应。

其原理框图如下：
X(t)是白噪声，将X(t)分别施加于被测线性系统和理想可变延迟线的输入，得到相应的输出Y(t)和X(t-τ)，然后通过乘法器相乘，得到Z(t)=X(t-τ)×Y(t)，在使Z(t)通过一个低通滤波器。

通常情况下，只要随机信号的带宽与被测系统带宽的比值很大（一般为10：1）时，利用互相关函数测量设备就能够很好的测出输入输出互相关函数，得出单位冲击响应h(t)。

【实验方法】
设计被测系统h(t)和理想可变延迟线以及乘法器。

低通滤波器使用实验三设计的低通滤波器。

设计程序计算采样信号加高斯噪声信号分别经平方率检波器后
的相关特性。

利用虚拟示波器，将其相关特性显示在虚拟示波器上进行观察并纪录。

【实验步骤】
1．按实验的记录数据画出白噪声经系统后的输出波形，是否得到的是单位冲击响应。

2．按实验步骤纪录观察到的均值方差、相关函数、频谱及功率谱密度，并对所得结果进行分析和解释。

3．对实测信号的均值方差、相关函数、频谱及功率谱密度与计算的结果作比较，分析它们的不同之处，并加以解释。

4．总结实验中的主要结论。

信号实验报告

第一部分正文实验一常用信号观察一、实验目的：1．了解常用波形的输出和特点；2．了解相应信号的参数；3．了解示波器与函数发生器的使用；4．了解常用信号波形的输出与特点。

二、实验原理：描述信号的方法有很多可以是数学表达式（时间的函数），也可以是函数图形（即为信号的波形）。

信号的产生方式有多种，可以是模拟量输出，也可以是数字量输出。

本实验由数字信号发生器产生，是数字量输出，具体原理为数字芯片将数字量通过A/D 转换输出，可以输出广泛频率范围内的正弦波、方波、三角波、锯齿波等等。

示波器可以暂态显示所观察到的信号波形，并具有信号频率、峰值测量等功能。

三、实验内容：1．由数字信号发生器产生正弦波、三角波、方波以及锯齿波并输入示波器观察其波形。

2．使用示波器读取信号的频率与幅值。

四、实验设备：1．函数信号发生器一台2．数字示波器一台。

五、实验步骤：1．接通函数发生器的电源，连接示波器。

2．利用函数发生器产生各种基本信号波形，并将波形结果导入计算机中，保存图像，写出各种信号的数学表达式。

六、实验结果：根据实验测量的数据，绘制各个信号的波形图，并写出相应的数学函数表达式。

该试验包括交流：① 该正弦信号的数学表达式为：)1001sin(4t y π=图1-1输入正弦波（Hz 504，V ±） ② 该方波的数学表达式为： )]02.001.0()02.0([4∑∞-∞=----=k k t u k t u y图1-2 输入方波（Hz 504，V ±） ③ 该三角波的数学表达式为：∑∞-∞=-------+-----=k k t u k t u k t k t u k t u k t y )]}02.002.0()02.001.0()][02.0(02.0[800)]02.001.0()02.0()[02.0(800{图1-3 输入三角波（Hz 504，V ±） ④ 该锯齿波的数学表达式为：∑∞-∞=-----=k k t u k t u k t y )]}02.002.0()02.0()[02.0(400{图1-4 输入锯齿波（Hz 504，V ±）实验的一些问题：数字信号发生器的示值与示波器测量有一定的误差。

常用信号测量实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的1. 熟悉常用信号测量仪器的操作方法。

2. 掌握信号的时域和频域分析方法。

3. 学会运用信号处理方法对实际信号进行分析。

二、实验原理信号测量实验主要包括信号的时域测量、频域测量以及信号处理方法。

时域测量是指对信号的幅度、周期、相位等参数进行测量；频域测量是指将信号分解为不同频率成分，分析各频率成分的幅度和相位；信号处理方法包括滤波、放大、调制、解调等。

三、实验仪器与设备1. 示波器：用于观察信号的波形、幅度、周期、相位等参数。

2. 频率计：用于测量信号的频率和周期。

3. 信号发生器：用于产生标准信号，如正弦波、方波、三角波等。

4. 滤波器：用于对信号进行滤波处理。

5. 放大器：用于对信号进行放大处理。

6. 调制器和解调器：用于对信号进行调制和解调处理。

四、实验内容与步骤1. 时域测量（1）打开示波器，调整波形显示，观察标准信号的波形。

（2）测量信号的幅度、周期、相位等参数。

（3）观察不同信号（如正弦波、方波、三角波）的波形特点。

2. 频域测量（1）打开频率计，调整频率显示，测量信号的频率和周期。

（2）使用信号发生器产生标准信号，如正弦波，通过频谱分析仪分析其频谱。

（3）观察不同信号的频谱特点。

3. 信号处理方法（1）滤波处理：使用滤波器对信号进行滤波处理，观察滤波前后信号的变化。

（2）放大处理：使用放大器对信号进行放大处理，观察放大前后信号的变化。

（3）调制和解调处理：使用调制器对信号进行调制，然后使用解调器进行解调，观察调制和解调前后信号的变化。

五、实验结果与分析1. 时域测量结果通过时域测量，我们得到了不同信号的波形、幅度、周期、相位等参数。

例如，正弦波具有平滑的波形，周期为正弦波周期的整数倍，相位为正弦波起始点的角度；方波具有方波形，周期为方波周期的整数倍，相位为方波起始点的角度；三角波具有三角波形，周期为三角波周期的整数倍，相位为三角波起始点的角度。

2. 频域测量结果通过频域测量，我们得到了不同信号的频谱。

实验七 IIR数字滤波器的设计

3/14
例： clear all; wp=0.2*pi; %数字指标 ws=0.3*pi; Rp=1; As=15; T=1;Fs=1/T; %冲激响应法 [cs,ds]=afd_butt(wp/T,ws/T,Rp,As); [b,a]=imp_invr(cs,ds,T); [C,B,A]=dir2par(b,a) [db,mag,pha,grd,w]=freqz_m(b,a); figure(1) subplot(2,2,1),plot(w/pi,mag);title('幅度');grid;axis([0,1,0,1.1]); subplot(2,2,2),plot(w/pi,db);title('幅度 in db');grid;axis([0,1,-30,5]); subplot(2,2,3),plot(w/pi,pha/pi);title('相位');grid;axis([0,1,-1,1]); subplot(2,2,4),plot(w/pi,grd),title('群延时');grid;axis([0,1,0,10]);
9/14
模拟滤波器的设计（续3）
例：4.1 Wp=0.2*pi;Rp=1;Ws=0.3*pi;As=15; [n,Wn]=buttord(Wp,Ws,Rp,As,'s') [z,p,k]=buttap(n); [bap,aap]=zp2tf(z,p,k) [b,a]=lp2lp(bap,aap,Wn); [db,mag,pha,w]=freqs_m(b,a,0.5*pi); [ha,x,t]=impulse(b,a); figure(1) subplot(2,2,1),plot(w/pi,mag);title('幅度'); subplot(2,2,2),plot(w/pi,db);title('幅度 in db'); subplot(2,2,3),plot(w/pi,pha/pi);title('相位'); subplot(2,2,4),plot(t,ha),title('冲激响应'); figure(2) freqs(b,a);

信号传输实验报告总结(3篇)

第1篇一、实验背景随着信息技术的飞速发展，信号传输技术在各个领域都发挥着至关重要的作用。

本实验旨在通过一系列的信号传输实验，加深对信号传输基本原理、技术及实际应用的理解。

实验涵盖了模拟信号和数字信号的传输，以及信号调制、解调、滤波等关键环节。

二、实验目的1. 理解信号传输的基本原理和过程。

2. 掌握信号调制、解调、滤波等关键技术。

3. 熟悉模拟信号和数字信号传输的特点及区别。

4. 分析信号传输过程中可能出现的干扰和噪声，并提出相应的解决方法。

三、实验内容1. 模拟信号传输实验（1）实验原理：通过观察示波器上的波形，分析模拟信号的传输过程，包括调制、解调、滤波等环节。

（2）实验步骤：1. 连接实验电路，包括信号发生器、调制器、解调器、滤波器等。

2. 调整信号发生器，产生一定频率和幅度的正弦波信号。

3. 观察调制器输出波形，分析调制效果。

4. 将调制后的信号输入解调器，观察解调效果。

5. 通过滤波器滤除噪声，观察滤波效果。

（3）实验结果与分析：通过实验，我们发现模拟信号在传输过程中容易受到干扰和噪声的影响，导致信号失真。

调制、解调、滤波等环节可以有效提高信号质量，降低干扰和噪声的影响。

2. 数字信号传输实验（1）实验原理：通过观察示波器上的波形，分析数字信号的传输过程，包括编码、解码、传输等环节。

（2）实验步骤：1. 连接实验电路，包括数字信源、编码器、解码器、传输线路等。

2. 调整数字信源，产生一定频率和幅度的数字信号。

3. 观察编码器输出波形，分析编码效果。

4. 将编码后的信号通过传输线路传输。

5. 观察解码器输出波形，分析解码效果。

（3）实验结果与分析：通过实验，我们发现数字信号在传输过程中具有较强的抗干扰能力，能够有效降低噪声的影响。

编码、解码等环节可以提高信号传输的可靠性。

3. 信号调制、解调实验（1）实验原理：通过观察示波器上的波形，分析信号调制、解调过程。

（2）实验步骤：1. 连接实验电路，包括调制器、解调器、滤波器等。

DSP实验七用双线性变换法设IIR滤波器

数学与软件科学学院实验报告学期：_2016_至_2017_ 第_一_ 学期2016年10月26日课程名称:_数字信号处理_ 专业:_信息与计算科学_ 实验编号：07实验项目：用双线性变换法设IIR滤波器实验成绩：＿＿＿＿＿实验七用双线性变换法设IIR滤波器一、实验目的及要求(1) 熟悉用双线性变换法设计IIR滤波器的原理和方法；(2) 掌握数字滤波器的计算机仿真算法；(3) 通过观察对实际心电图信号的滤波作用。

二、实验内容(1) 用双线性变换法设计一个巴特沃斯低通IIR数字滤波器，设计的指标参数为：在通内频率低于0.2π时，最大衰减度小于1dB,在阻带内[0.3π,π]频率区间上，最小衰减度大于15dB；(2) 以0.02π为采样间隔，打印出数字滤波器在频率区间[0，π/2]上的幅频响应特性曲线；(3) 用所设计的滤波器对实际心电图信号采样序列进行仿真滤波处理，并分别打印出滤波前后的心电图信号波形图，观察总结滤波作用和效果。

x n为：输入序列()()x n=[-4,-2,0,-4,-6,-4,-2,-4,-6,-6,-4,-4,-6,-6,-2,6,12,8,0,-16-38,-60,-84,-90,-66,-32,-4,-2,-4,8,12,12,10,6,6,6,4,0,0,00,0,-2,-4,0,0,0,-2,-2,0,0,-2,-2,-2,-2,0]三、实验准备安装MATLAB的计算机系统。

四、实验步骤(该部分不够填写.请填写附页)>> T=1;Fs=1/T;>>wpz=0.2;wsz=0.3;>>wp=2*tan(wpz*pi/2);ws=2*tan(wsz*pi/2);rp=1;rs=15;>> [N,wc]=buttord(wp,ws,rp,rs,'s');>> [B,A]=butter(N,wc,'s');>>fk=0:1/512:1;wk=2*pi*fk;>>Hk=freqs(B,A,wk);>>subplot(2,2,1);>>plot(fk,20*log10(abs(Hk)));grid on;>>xlabel('\omega/\pi');ylabel('幅度(dB)');>>axis([0,1,-100,5]);title('(b)');>> [N,wc]=buttord(wpz,wsz,rp,rs);>> [Bz,Az]=butter(N,wc);>>wk=0:pi/512:pi;>> Hz=freqz(Bz,Az,wk);>>subplot(2,2,4);>>plot(wk/pi,20*log10(abs(Hz)));grid on;>>xlabel('\omega/\pi');ylabel('幅度(dB)');>>axis([0,1,-100,5]);title('(b)');>>wp =0.2*pi;%通带边缘频率>>ws =0.3*pi; %阻带边缘频率>>Rp =1; %通带最大衰减>> As=15; %阻带最小衰减>> T=1; %采样周期>>Fs=1/T;>>Omgp=(2/T)*tan(wp/2);%原型通带频率预修正>>Omgs=(2/T)*tan(ws/2);%原型阻带频率预修正>> [m,Omgc]=buttord(Omgp,Omgs,Rp,As,'s'); %计算阶数和截止频率>> [ba1,aa1]=butter(m,Omgc,'s'); %求模拟滤波器系数>> [bd,ad]=bilinear(ba1,aa1,Fs); %用双线性变换法求数字滤波器系数b,a >> [H,w]=freqz(bd,ad); %求数字系统的频率特性>> x=[-4,-2,0,-4,-6,-4,-2,-4,-6,-6,-4,-4,-6,-6,-2,6,12,8,0,...-16,-38,-60,-84,-90,-66,-32,-4,-2,-4,8,12,12,10,6,6,...6,4,0,0,0,0,0,-2,-4,0,0,0,-2,-2,0,0,-2,-2,-2,-2,0];>> figure(1); %绘制滤波器的频率响应>>subplot(211);>>plot(w/pi,abs(H));>> title('幅频响应');>>axis([0,1,0,1]);>>subplot(212);>>plot(w/pi,angle(H)/pi);>> title('相位响应');>>axis([0,1,-1,1]);>> figure(2); %绘制滤波前后的心电图时域特性>>subplot(211);>>stem(x,'.');>>title('心电图信号采样序列x(n)');>>xlabel('n');>>ylabel('x(n)');>>axis([0,56,-100,50]);>> y=filter(bd,ad,x);>>subplot(212);>>stem(y,'.');>> title('滤波后的心电图信号');>>ylabel('y(n)');>>axis([0,56,-100,50]);>> figure(3);%绘制滤波前后的心电图频谱>> N =1024;>> n =0:N/2-1;>>Xk=fft(x,N);>>AXk=abs(Xk(1:N/2));>> f=(0:N/2-1)*Fs/N;>> f=f/Fs;>>subplot(211);>>plot(f,AXk);>> title('x(n)的频谱');>>xlabel('f');>>ylabel('|X(k)|');>>axis([0,0.5,0,400]);>>Yk = fft(y,N);>>AYk = abs(Yk(1:N/2));>>subplot(212);>>plot(f,AYk);>> title('y(n) 的频谱');>>ylabel('|Y(k)|');>>axis([0,0.5,0,400]);由图比较可知，该滤波器的作用：滤除高频，使得波形更加光滑。

滤波器实验报告

一、实验目的1. 理解滤波器的基本原理和分类。

2. 掌握滤波器的设计方法和实现技巧。

3. 验证滤波器的性能和效果。

4. 学习利用Matlab等工具进行滤波器设计和仿真。

二、实验原理滤波器是一种信号处理装置，用于去除或增强信号中的特定频率成分。

根据频率响应特性，滤波器可分为低通、高通、带通和带阻滤波器。

滤波器的设计主要涉及滤波器类型的选择、滤波器参数的确定以及滤波器结构的实现。

三、实验设备1. 实验电脑：用于运行Matlab软件进行滤波器设计和仿真。

2. 实验数据：用于滤波处理的信号数据。

四、实验内容1. 低通滤波器设计- 设计一个低通滤波器，截止频率为1kHz。

- 使用巴特沃斯滤波器设计方法，设计一个四阶低通滤波器。

- 利用Matlab的`butter`函数进行滤波器设计，并绘制滤波器的幅频响应和相频响应。

2. 高通滤波器设计- 设计一个高通滤波器，截止频率为2kHz。

- 使用切比雪夫滤波器设计方法，设计一个二阶高通滤波器。

- 利用Matlab的`cheby1`函数进行滤波器设计，并绘制滤波器的幅频响应和相频响应。

3. 带通滤波器设计- 设计一个带通滤波器，通带频率范围为1kHz至3kHz。

- 使用椭圆滤波器设计方法，设计一个四阶带通滤波器。

- 利用Matlab的`ellip`函数进行滤波器设计，并绘制滤波器的幅频响应和相频响应。

4. 滤波器仿真- 使用设计的滤波器对实验数据进行滤波处理。

- 比较滤波前后的信号，分析滤波器的性能和效果。

五、实验步骤1. 低通滤波器设计- 打开Matlab软件，创建一个新脚本。

- 输入以下代码进行巴特沃斯低通滤波器设计：```matlab[b, a] = butter(4, 1/1000);```- 绘制滤波器的幅频响应和相频响应：```matlabfreqz(b, a, 1024, 1000);```2. 高通滤波器设计- 使用与低通滤波器相同的方法，设计切比雪夫高通滤波器：```matlab[b, a] = cheby1(2, 0.1, 1/2000, 'high');```- 绘制滤波器的幅频响应和相频响应：```matlabfreqz(b, a, 1024, 2000);```3. 带通滤波器设计- 使用与低通滤波器相同的方法，设计椭圆带通滤波器：```matlab[b, a] = ellip(4, 0.5, 40, 1/1500, 1/3000, 'bandpass');```- 绘制滤波器的幅频响应和相频响应：```matlabfreqz(b, a, 1024, [1500 3000]);```4. 滤波器仿真- 加载实验数据，并绘制滤波前后的信号。

信号与系统实验报告7实验七：方波信号的分解与合成实验

信号与系统实验报告7实验七：方波信号的分解与合成实验信号与系统实验报告实验七:方波信号的分解与合成实验一、实验目的1.了解方波的傅里叶变换和频谱特性2.掌握方波信号在时域上进行分解与合成的方法3.掌握方波谐波分量的幅值和相位对信号合成的影响二、实验原理及内容1.信号的傅里叶变化与频谱分析信号的时域特性和频域特性是对信号的两种不同的描述方式。

对于一个时域的周期信号f(t)，只要满足狄利克莱条件，就可以展开成傅里叶级数:从式中可以看出，信号f(t)是由直流分量和许多余弦(或正弦)分量组成。

2.方波信号频谱将方波信号展开成傅里叶级数为:此公式说明，方波信号中只含有一、三、五等奇次谐波分量。

并且其各奇次谐波分量的幅值逐渐减小，初相角为零。

3.方波信号的分解方波信号的分解的基本工作原理是采用多个带通滤波器，把它们的中心频率分别调到被测信号的各个频率分量上，当被测信号同时加到多个滤波器上，中心频率与信号所包含的某次谐波分量频率一致的滤波器便有输出。

在被测信号发生的实际时间内可以同时测得信号所包含的各频率分量。

4.信号的合成本实验将分解的1路基波分量和5路谐波分量通过一个加法器，合成为原输入的方波信号。

三、实验步骤本实验在方波信号的分解与合成单元完成。

1.使方波发生器输出频率为100Hz、幅值为4V的方波信号，接入IN端。

2.用示波器同时测量IN端和OUT1端，调节该通路所对应的幅值调节电位器，使该通路输出方波的基波分量，基波分量的幅值为方波信号幅值的4/π倍，频率于方波相同并且没有相位差。

3.用同样的方法分别在OUT3、OUT5、OUT7、OUT9端得到方波的三、五、七、九次谐波分量。

4.完成信号的分解后，分别测量基波与三次谐波，基波、三次谐波与五次谐波，基波、三次谐波、五次谐波与七次谐波，基波、三次谐波、五次谐波、七次谐波与九次谐波合成后的波形。

并完成下表。

基波基波+三次谐波基波+三、五次谐波基波+三、五、七谐波基波+三、五、七、九次谐波四、实验总结由实验可知，周期信号是由一个或几个、乃至无穷多个不同的频率的谐波叠加而成的。

实验七微波技术解读

实验七微波的传输特性和基本测量微波通常是指波长为 1mm 至 1m ，即频率范围为 300GH Z至 300MHz 的电磁波。

其下端与无线电通讯的短波段相连接，上端与远红外光相邻近。

根据波长差异还可以将微波分为米波，分米波,厘米波和毫米波。

不同范围的电磁波既有其相同的特性，又有各自不同的特点。

下面对微波的特点作简要介绍。

1．微波波长很短，比建筑物、飞机、船舶等地球上一般物体的几何尺寸小得多，微波的衍射效应可以忽略，故，微波与几何光学中光的传输很接近，具有直线传播性质，利用该特点可制成方向性极强的天线、雷达等。

2．微波频率很高，其电磁振荡周期为 10-9—10-12秒，与电子管中电子在电极间渡越所经历的时间可以相比拟。

因此，普通的电子管已不能用作微波振荡器、放大器和检波器，必须采用微波电子管（速调管、磁控管、行波管等）来代替。

其次，微波传输线、微波元器件和微波测量设备的线度与微波波长有相近的数量级，因此，分立的电阻器、电容器、电感器等全不同的微波元器件。

3．微波段在研究方法上不象低频无线电那样去研究电路中的电压和电流，而是研究微波系统中的电磁场。

以波长、功率、驻波系数等作为基本测量参量。

4．许多原子、分子能级间跃迁辐射或吸收的电磁波的波长处在微波波段，利用这一特点研究原子、原子核和分子的结构，发展了微波波谱学、量子无线电物理等尖端学科，以及研究低嘈声的量子放大器和极为准确的原子、分子频率标准。

5．某些波段的微波能畅通无阻地穿过地球上空的电离层，因此微波为宇宙通讯、导航、定位以及射电天文学的研究和发展提供了广阔的前景。

由此可见，在微波波段，不论处理问题时所用的概念、方法，还是微波系统的原理结构，都与普通无线电不同。

微波实验是近代物理实验的重要实验之一。

微波技术的应用十分广泛，深入到国防军事（雷达、导弹、导航），国民经济（移动通讯、卫星通信、微波遥感、工业干燥、酒老化），科学研究（射电天文学、微波波谱学、量子电子学、微波气象学），医疗卫生（肿瘤微波热疗、微波手术刀），以及家庭生活（微波炉）等各个领域。

实验七数字滤波器结构及Simulink仿真实现

实验七数字滤波器结构及Simulink 仿真实现一、实验目的（1）熟悉数字滤波器的基本结构和数字滤波器的计算机仿真方法；（2）熟悉利用Matlab 实现数字滤波器几种结构间的相互转换；（3）熟悉Simulink 模块的基本操作和仿真模型的建立。

二、实验内容本实验所用的某一实际心电信号的采用序列：(){4,2,0,4,6,4,2,4,6,6,4,4,6,6,2,6,12,8,0,16,38,60,84,90,66,32,4,2,4,8,12,12,10,6,6,6,4,0,0,0,0,0,2,4,0,0,0,2,2,0,0,2,2,2,2,0}x n =--------------------------------该信号序列共56点。

1. 给定一个6阶数字低通滤波器系统函数41234561234567.2910(161520156)()1 3.1836 4.6223 3.7795 1.81360.480.0544z z z z z z H z z z z z z z -------------⨯++++++=-+-+-+ 将其转换为（二阶节）级联型结构和并联型结构，给出对应的系统函数表达形式。

clear all;x=[-4,-2,0,-4,-6,-4,-2,-4,-6,-6,-4,-4,-6,-6,-2,6,12,8,0,-16,-38,-60,-84,-90,-66,-32,-4,-2,-4,8,12,12,10,6,6,6,4,0,0,0,0,0,-2,-4,0,0,0,-2,-2,0,0,-2,-2,-2,-2,0];b=[1,6,15,20,15,6,1]*7.09*10^-4;a=[1,-3.1836,4.6223,-3.7795,1.8136,-0.48,0.0544];Y=filter(b,a,x);N=56;n=0:N-1;subplot(2,1,1);plot(n,x);subplot(2,1,2);plot(n,Y);2.建立上述滤波器的（二阶节）级联型结构的Simulink仿真模型，观察该仿真模型对实际心电信号的滤波效果，比较原信号与滤波后信号的波形。

实验七FIR滤波器的算法

实验七FIR滤波器的算法一、实验目的和任务1．理解并掌握FIR数字滤波器的机理；2. 掌握用MATLAB构建FIR滤波器的方法，设计FIR低通滤波器；3. 掌握FIR滤波器的算法；二、实验原理滤波器的种类很多，从功能上可以分为低通、高通、带通和带阻滤波器，上述每种滤波器又可以分为模拟滤波器和数字滤波器。

如果滤波器的输入输出都是数字信号，则这样的滤波器称之为数字滤波器，它通常通过一定的运算关系改变输入信号所含频率成分的相对比例或者滤除某些频率成分来实现滤波。

根据数字滤波器冲激响应的时域特性，可将数字滤波器分为两种，即无限长冲激响应（IIR）滤波器和有限长冲激响应（FIR）滤波器[3]。

有数字信号处理的一般理论可知，IIR滤波器的特征是具有无限持续时间的冲激响应，而FIR滤波器使冲激响应只能持续一定的时间。

三、FIR滤波器的窗函数设计法FIR滤波器的设计方法有许多种，如窗函数设计法、频率采样设计法和最优化设计法等。

窗函数设计法的基本原理是用一定宽度窗函数截取无限脉冲响应序列获得有限长的脉冲响应序列，主要设计步骤为：(1) 通过傅里叶逆变换获得理想滤波器的单位脉冲响应hd(n)。

(2) 由性能指标确定窗函数W(n)和窗口长度N。

(3) 求得实际滤波器的单位脉冲响应h(n)，h(n)即为所设计FIR滤波器系数向量b(n)。

(4) 检验滤波器性能。

设计FIR低通、带通滤波器，并改变参数要求，观察输出结果。

实例一及解析：wp=0.2*pi;Ap=1;ws=0.3*pi;As=15;T=1;Fs=1/T;Op=(2/T)*tan(wp/2);Os=(2/T)*tan(ws/2);N=ceil((log10((10^(Ap/10)-1)/(10^(As/10)-1)))/(2*log10(Op/Os)));OmegaC=Os/((10^(As/10)-1)^(1/(2*N)));[z,p,k]=buttap(N);p=p*OmegaC;k=k*OmegaC^N;bs=k;as=real(poly(p));[b,a]=bilinear(bs,as,Fs);n=0:0.02*pi:pi;[H,w]=freqz(b,a,n);magH=abs(H);db=20*log10((magH+eps)/max(magH));subplot(2,1,1);plot(w/pi,magH);subplot(2,1,2);plot(w/pi,db);实例一的解析：wp=0.2*pi;Ap=1;ws=0.3*pi;As=15;T=1;Fs=1/T;Op=(2/T)*tan(wp/2);Os=(2/T)*tan(ws/2 );%利用双线性变换法计算模拟滤波器的截止频率和通带截止频率N=ceil((log10((10^(Ap/10)-1)/(10^(As/10)-1)))/(2*log10(Op/Os)));%这是在求滤波器的阶数ceil函数是用来求大于后面的最小实数OmegaC=Os/((10^(As/10)-1)^(1/(2*N)));[z,p,k]=buttap(N);%z = [];p = exp(sqrt(-1)*(pi*(1:2:2*n-1)/(2*n)+pi/2)).';k = real(prod(-p));详细使用方法见matlab help中的buttap，是固定滤波函数p=p*OmegaC;k=k*OmegaC^N;bs=k;as=real(poly(p));[b,a]=bilinear(bs,as,Fs); %把s变换变成z变换n=0:0.01*pi:pi;[H,w]=freqz(b,a,n);magH=abs(H);db=20*log10((magH+eps)/max(magH));subplot(2,1,1);plot(w/pi,magH);subplot(2,1,2);plot(w/pi,db);实例二（Buttord函数法）2．高通滤波器程序：fc=30;fs=100;fst=35;Rc=0.5;Rst=40;Wc=fc/(fs/2);Wst=fst/(fs/2);[N,Wn]=Buttord(Wc,Wst,Rc,Rst);[B,A]=Butter(N,Wn,'high');[H,w]=freqz(B,A);plot(w*fs/(2*pi),abs(H))gridfs=1000;fc1=180;fc2=280;fst1=140;fst2=320;rc=0.5;rst=40;wc=[fc1,fc2]/(fs/2);wst=[fst1,fst2]/(fs/2);[N,Wn]=Buttord(wc,wst,rc,rst);[B,A]=Butter(N,Wn); fs=1000;0510152025303540455000.20.40.60.811.21.4。

信号去噪实验报告

一、实验目的1. 理解信号去噪的基本原理和方法。

2. 掌握常用的信号去噪算法及其实现。

3. 通过实验验证不同去噪算法对噪声信号的抑制效果。

二、实验设备1. 实验室计算机2. 信号采集设备（如示波器、信号发生器等）3. 信号处理软件（如MATLAB、Python等）三、实验原理信号去噪是信号处理中的一个重要环节，旨在消除或降低信号中的噪声成分，提取出有用的信号信息。

常用的信号去噪方法有：1. 频域滤波法：通过频域滤波器对信号进行滤波，抑制噪声成分。

2. 空间域滤波法：通过空间域滤波器对信号进行滤波，抑制噪声成分。

3. 小波变换法：利用小波变换将信号分解为不同频率成分，对噪声成分进行抑制。

4. 信号建模法：通过建立信号模型，对噪声成分进行估计和消除。

四、实验步骤1. 采集实验数据：使用信号采集设备采集噪声信号和含有噪声的信号。

2. 信号预处理：对采集到的信号进行预处理，如滤波、去均值等。

3. 实验一：频域滤波法a. 对噪声信号和含有噪声的信号进行快速傅里叶变换（FFT）；b. 在频域中设计滤波器，如低通滤波器、带通滤波器等；c. 对信号进行滤波处理，得到去噪后的信号。

4. 实验二：空间域滤波法a. 对噪声信号和含有噪声的信号进行空间域滤波，如中值滤波、均值滤波等；b. 比较滤波前后的信号，观察去噪效果。

5. 实验三：小波变换法a. 对噪声信号和含有噪声的信号进行小波变换；b. 在小波变换域中对噪声成分进行抑制；c. 对信号进行逆小波变换，得到去噪后的信号。

6. 实验四：信号建模法a. 建立信号模型，如自回归模型（AR）、自回归移动平均模型（ARMA）等；b. 利用模型对噪声成分进行估计和消除；c. 比较滤波前后的信号，观察去噪效果。

五、实验结果与分析1. 实验一：频域滤波法通过设计合适的滤波器，可以有效抑制噪声成分，提高信号质量。

2. 实验二：空间域滤波法空间域滤波法对噪声成分的抑制效果较好，但可能会影响信号的细节。

实验七FIR数字滤波器设计及应用

实验七FIR数字滤波器设计及应用FIR数字滤波器设计及应用是一种常见的数字信号处理技术。

FIR （Finite Impulse Response）滤波器是一种线性时不变系统，其输出仅取决于输入和系统的过去有限数量的输入样本。

FIR滤波器的设计和应用可以实现信号的滤波、去噪、频率响应调整等功能。

以下是实验七FIR数字滤波器设计及应用的步骤：1.确定滤波器的设计要求，包括滤波器的类型（低通、高通、带通或带阻）、截止频率、通带衰减、阻带衰减等。

2. 使用数字滤波器设计软件，如MATLAB的fdatool工具箱或Python的scipy库，进行滤波器设计。

可以选择不同的设计方法，如频率采样法、窗函数法或最小最大化设计法等。

3.根据设计软件的结果，得到滤波器的系数序列。

这些系数将用于实现滤波器的数字滤波算法。

4.在应用程序中使用设计好的滤波器。

将输入信号送入滤波器，通过计算得到输出信号。

5.可以通过观察输出信号的频率响应、时域波形等进行性能评估。

根据需要，可以调整滤波器的设计参数，进行优化。

6.对于实时应用，需要将设计好的滤波器实现在硬件平台上，如FPGA或DSP芯片。

实验七FIR数字滤波器设计及应用的应用场景包括音频处理、图像处理、通信系统等。

在音频处理中，可以使用低通滤波器来去除音频信号中的高频噪声；在图像处理中，可以使用高通滤波器来增强图像的边缘信息；在通信系统中，可以使用带通滤波器来选择特定频段的信号。

总之，实验七FIR数字滤波器设计及应用是一种重要的数字信号处理技术，通过设计和应用滤波器可以对信号进行滤波、去噪和频率响应调整等操作，广泛应用于各个领域。

实验七集成电路RC正弦波振荡电路(有数据)

实验七集成电路RC正弦波振荡电路(有数据)一、实验目的1. 学习RC电路的基本原理；2. 掌握集成电路RC正弦波振荡电路的组成和工作原理；3. 熟悉使用测试仪器测量电路中各种信号参数。

二、实验内容在实验板上组装RC正弦波振荡电路，使用实验仪器测量各种信号参数。

三、实验原理RC电路是由电阻R和电容C组成的电路。

当电容充电时，电流逐渐减小，而电势差逐渐增大，当电容充满电荷时，电流为零。

当电容放电时，电势差逐渐减小，而电流逐渐增大，当电容放完电荷时，电流又变为零。

因此，RC电路具有一定的存储能力，可以对电信号进行滤波、延时等处理。

正弦波振荡电路是一种可以产生稳定正弦波的电路，也称为RC振荡电路。

RC振荡电路由集成运算放大器（Op Amp）、电容和电阻组成。

在正弦波振荡电路中，运放输出的正弦波信号经过电容反馈到运放的反向输入，形成一个闭环，使运放输出的电压趋于稳定。

当输入正弦波信号经过反馈后，输出正弦波的频率、振幅和相位由电容和电阻的数值确定。

四、实验电路图![image.png](attachment:image.png)五、实验步骤1. 按照电路图，在实验板上组装RC正弦波振荡电路。

2. 使用万用表测量各电路元件的电阻、电容值，记录在实验记录表中。

3. 使用示波器测量电路中各信号参数，包括输入信号波形、输出信号波形、输出信号频率、振幅大小和相位差等，记录在实验记录表中。

4. 调整电路元件的数值，观察输出信号的变化。

六、实验数据记录与分析1. 测量电路元件参数| 序号 | 元器件 | 电阻/Ω | 电容/F ||------|--------|--------|--------|| R1 | 10k | 9.90k | || R2 | 100k | 99.2k | || C1 | | | 0.1μF |2. 测量输入信号波形、输出信号波形、输出信号频率、振幅大小和相位差等数据七、实验注意事项1. 实验板上组装电路时要注意电路元件的极性。