数字信号处理实验课内容概论

数字信号处理实验课内容

一、实验要求

1、每个实验完成一份实验报告；

2、实验报告内容包括：实验目的、实验原理、实验过程、实验结果及分析、实验体会；

3、报告中要求：格式统一、图表清晰，如果有公式一定要用公式编辑器编写；

4、实验报告不能雷同

附：封面格式

数字信号处理实验报告

实验一：频谱分析与采样定理

班级：

姓名：

学号：

二、实验内容

实验一频谱分析与采样定理

一、实验目的

1．观察模拟信号经理想采样后的频谱变化关系。

2．验证采样定理，观察欠采样时产生的频谱混叠现象

3．加深对DFT算法原理和基本性质的理解

4．熟悉FFT算法原理和FFT的应用

二、实验原理

根据采样定理，对给定信号确定采样频率，观察信号的频谱

三、实验内容和步骤

实验内容

在给定信号为：

1．x(t)=cos(100*π*at)

2．x(t)=exp(-at)

3．x(t)=exp(-at)cos(100*π*at)

其中a为实验者的学号，记录上述各信号的频谱，表明采样条件，分析比较上述信号频谱的区别。

实验步骤

1．复习采样理论、DFT的定义、性质和用DFT作谱分析的有关内容。

2．复习FFT算法原理和基本思想。

3．确定实验给定信号的采样频率，编制对采样后信号进行频谱分析的程序

四、实验设备

计算机、Matlab软件

五、实验报告要求

1.整理好经过运行并证明是正确的程序，并且加上详细的注释。

2.对比不同采样频率下的频谱，作出分析报告。

实验二卷积定理

一、实验目的

通过本实验，验证卷积定理，掌握利用DFT和FFT计算线性卷积的方法。

二、实验原理

时域圆周卷积在频域上相当于两序列DFT的相乘，因而可以采用FFT的算法来

计算圆周卷积，当满足

121

L N N

≥+-时，线性卷积等于圆周卷积，因此可利用FFT 计算线性卷积。

三、实验内容和步骤

1．给定离散信号()

h n，用图解法求出两者的线性卷积和圆周卷积；

x n和()

2．编写程序计算线性卷积和圆周卷积；

3．比较不同列长时的圆周卷积与线性卷积的结果，分析原因。

四、实验设备

计算机、Matlab软件

五、实验报告要求

1．整理好经过运行并证明是正确的程序，并且加上详细的注释。

2．给出笔算和机算结果对照表，比较不同列长时的圆周卷积与线性卷积的结果对照，作出原因分析报告。

3．结出用DFT计算线性卷积的方法。

实验三IIR滤波器设计实验

一、实验目的

1.学习模拟－数字变换滤波器的设计方法

2.掌握双线性变换滤波器的设计方法

3.掌握实现数字滤波的具体方法。

二、实验要求

1. 用双线性变换法设计一个巴特沃斯低通IIR数字滤波器。设计指标参数为：在

通带内频率低于0.2π时，最大衰减小于1dB；在阻带内[0.3π, π]频率区间上，最小衰减大于15dB.

2.0.02π为采样间隔，打印出数字滤波器在频率区间[0,π/2]上的频率响应特性曲

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，观察总结滤

波作用与效果

附：心电图采样序列x(n)

人体心电图信号在测量过程中往往受到工业高频干扰，所以必须经过低通滤波处理后，才能作为判断心脏功能的有用信息。下面给出一实际心电图信号采样序列样本x(n),其中存在高频干扰。在实验中以x(n)作为输入序列，滤除其中的干扰成分。

{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,-4,8,12,12,10,6,6,6,4,0,0,0,0,0,-2,-4,0,0,0,-2,-2,0,0,-2,-2,-2,-2,0}

三、实验设备

计算机、Matlab软件

四、实验报告要求

1.给出详细的滤波器设计说明书；

2.整理好经过运行并证明是正确的程序并且加上详细注释；

3.用所设计的滤波器对心电信号进行滤波，打印滤波后的波形；

实验四FIR滤波器设计实验

一、实验目的

1.熟悉滤波器的计算机仿真方法

2.掌握用窗函数法设计FIR数字滤波器的原理和方法。

3.解各种窗函数对滤波特性的影响

二、实验要求

1.设计一线性相位FIR低通滤波器滤波器，给定抽样频率为Ωs=3π×104(rad/s),

通带截止频率为Ωp=3π×103(rad/s),阻带起始频率为Ωst=6π×103(rad/s),阻带衰减比小于50dB。

2.选择不同的窗函数设计该滤波器，观察其频率响应函数有什么变化

三、实验设备

计算机，Matlab软件

四、实验报告要求

1.给出详细的滤波器设计说明书；

2.整理好经过运行并证明是正确的程序并且加上详细注释；

3.打印不同窗函数设计滤波器的幅频特性。；

三、常用命令

傅里叶变换：fft、fftshift、ifft、ifftshift

卷积：conv

IIR滤波器的设计

1、Buttord 巴特沃思模拟滤波器阶数的获得

[N，Wn]＝buttord(Wp，Ws，Rp，Rs，’s’)

‘s’表示获取模拟滤波器的阶数

Wp通带截止频率，Ws阻带截止频率，Rp通带最大衰减，Rs阻带最小衰减； N符合要求的滤波器最小阶数，Wn为Butterworth滤波器固有频率(3dB)。

2、buttap巴特沃思模拟滤波器的设计

[Z,P,K] = BUTTAP(N)

N为阶数，Z零点，P极点，K为增益

3、zp2tf零极点增益模型到传递函数模型的转换

[B，A]＝zp2tf(Z，P，K)；

输人参数：Z，P，K分别表示零极点增益模型的零点、极点和增益；

输出参数：B，A分别为传递函数分子和分母的多项式系数。

4、Lp2lp 低通到低通

[b,a]=lp2lp(B,A,Wn);

B，A分别为截止频率为1的模拟滤波器传递函数分子和分母的多项式系数

b，a分别为截止频率为Wn的模拟滤波器传递函数分子和分母的多项式系数，

5、Bilinear双线性变换法设计数字滤波器

[bz，a2]二bilinear(b，a，Fs)；

b，a分别为模拟滤波器传递函数分子和分母的多项式系数，Fs是采样频率

bz，az分别为数字滤波器传递函数分子和分母的多项式系数

6、Freqz 数字滤波器的频响特性

[H,W]=freqz(bz,az);

H为幅度，W为相位

7、filter 滤波