信号、系统与信号处理课程设计指导书(2013)
信号处理 课程设计

【摘要】数字信号处理是在20世纪60年代,随着计算机技术和大规模集成电路的发展而迅速发展起来的新学科,信号处理的目的是估计信号的特征参数,或者将信号变换成需要的形式,如参数提取、滤波、频谱分析等。
离散系统就是根据某些定律或法则,将输入的离散信号()x n变换为输出离散信号()y n的物理设备或算法的总称。
为了分析系统那个必须建立描述系统的数学模型,使之即反应系统的的基本特征又便于分析研究。
连续时间系统的数学模型是微分方程,离散时间系统的变量时微分值,微分就失去了意义,只能用差分代替微分表示函数的变化率,所以时域离散系统的数学模型是差分方程,它可以真实地反映了离散系统输入与输出之间的动态关系。
MATLAB是Matrix Laboratory(矩阵实验室)的缩写,是MathWorks推出的一套高性能可视化软件,它矩阵运算、函数生成、信号处理、图像处理、建模与仿真等诸多功能于一体,为使用者提供了一个高效的编程工具。
本次课程设计的课题为“离散时间系统的时域、频域分析与验证”,在课设过程中首先选定稳定系统和不稳定的离散时间系统,利用确定变量法改变系统参量,应用MATLAB编译相应程序,实现各系统在时域的单位脉冲响应、单位阶跃响应和各系统在频域的幅频特性和相频特性图像,对比分析各参量系统的响应速度及其稳定性。
关键词:离散时间系统时域频域差分方程 MATLAB目录引言 (3)第1章离散时间系统的基本知识 (3)1.1 离散时间系统的定义 (3)1.2 离散时间系统的分类 (3)第2章离散时间系统的时域描述及其MATLAB实现 (4)2.1 离散时间系统的零状态响应 (4)2.2离散时间系统的单位脉冲响应 (5)2.3 离散时间系统的单位阶跃响应 (5)第3章离散时间系统的频域描述及其MATLAB实现 (6)3.1 离散时间系统的频率特性 (6)3.2 离散时间系统的零极点分析 (7)第4章应用MATLAB实现给定系统的时、频域分析 (8)4.1 非稳定系统 (8)4.2 稳定系统 (17)第5章课程设计总结 (25)5.1 系统稳定性、响应时间分析总结 (25)5.2 关于本次课设的心得体会 (25)参考文献 (27)引言信号与系统的分析方法有时域分析和频域分析两种。
信号、系统与信号处理课程设计指导书(2013)

信号、系统与信号处理课程设计指导书信息工程学院一、信号、系统与信号处理课程设计目的通过课程设计,主要达到以下目的:1、使学生进一步掌握信号处理课程的基本理论、基本方法和基本技术。
2、使学生增进对MATLAB的认识,利用MATLAB加深对理论知识的理解。
3、使学生了解和掌握使用MATLAB的应用过程和方法,为以后的设计打下良好基础。
4、通过课程设计,培养学生能根据设计要求,进行理论知识分析、设计方法总结、典型实例设计等方面的设计综合能力。
二、信号、系统与信号处理课程设计说明及要求1、课程设计选题方面,学生可以从老师的命题参考中任选一题进行课程设计;也可自已命题,但必须符合指导书要求。
2、课程设计以MATLAB软件为设计工具,要求学生能熟练掌握MATLAB软件的使用方法。
3、课程设计主要包括理论分析、方法总结、典型实例设计等三方面内容。
要求学生根据设计要求,进行理论知识分析,归纳设计方法,选择好典型实例并进行设计。
实例设计要求有源程序,对设计结果或数据波形要进行分析论证。
4、要写出详细的设计报告。
要求学生能独立写出文理通顺的、有理论根据的、实事求是的、科学严谨的课程设计报告。
字数不少于三千字,发现雷同或类同现象的各方都一律重做,且成绩不能评定为良好及以上等级。
三、信号、系统与信号处理课程设计过程课程设计包括理论和实践两个方面。
学生对设计任务进行分析、设计、制作与调试等工作是课程设计的实践部分;撰写课程设计的总结报告,即将分析、设计、制作和调试过程进行全面总结,是把实践内容提升到理论高度的过程,是课程设计的理论部分。
通过课程设计报告,可以培养学生的理论学习能力、资料查阅能力、技术归纳能力、结论分析能力、论文撰写能力和工作总结能力。
课程设计大致包括以下几个环节:1、选择题目:根据自己掌握的知识和具备的能力,选择合适的题目。
2、明确任务:根据选择的题目,进一步明确设计任务或技术指标。
3、理论分析:从理论方面分析和解决设计任务。
信号与系统指导书

信号与系统实验指导书皖西学院计算机系网络与通信教研室编二0一0 ·五目录第一章绪论 (3)第二章 THSSC-4实验箱的组成及使用 (4)第三章 THSSC-4软件使用说明V1.0 (7)第四章实验内容 (15)实验一信号的基本运算 (15)实验二非正弦周期信号的分解与合成 (20)实验三一阶系统的脉冲响应与阶跃响应 (23)实验四无源和有源滤波器 (26)实验五二阶网络函数的模拟 (30)实验六二阶系统时域响应 (34)实验七系统时域响应模拟解 (36)实验八线性系统的综合分析与设计 (39)实验九信号的采样与恢复 (41)第一章绪论一、引言信号与系统是电子信息与电气类专业本科生的一门关键性的技术基础课程,技术基础课是一类理论性与技术性都比较强的课程,它既不同于基础理论课、又有别于专业课,它是反映事物本质的物理概念、数学概念与工程概念三结合的产物。
课程主要讨论确定性信号经线性时不变系统传输与处理的基本要求和分析方法,核心内容是三个变换(傅里叶变换、拉普拉斯变换与Z变换)和状态空间分析。
通过本课程的学习,使学生牢固掌握信号与系统的时域、变换域分析的基本原理和基本方法,理解傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换的数学概念、物理概念与工程概念,掌握利用信号与系统的基本理论与方法分析和解决实际问题的基本方法,为进一步学习后续课程打下坚实的基础。
实验是培养学生基本技能的重要手段之一,通过实验使学生对所学的理论知识进行加深与巩固,同时锻炼学生分析具体实际问题和解决实际问题的综合能力。
本门实验主要是为了使学生了解信号的基本运算方法和具体实现电路;了解信号的合成与分解;掌握如何对二阶以及高阶系统进行模拟、分析并最终进行简单的系统设计;同时了解并掌握信号的采集与抽样的原理和具体频率要求。
通过实验加深对抽象理论的理解和掌握。
二、实验要求1.实验前的要求为避免盲目性,学生应对实验内容进行预习,明确实验目的和要求,掌握有关电路的基本原理,拟提出实验方法和步骤,设计实验表格,对思考题进行解答,初步估算(分析)实验结果(包括参数和波形),最后做出预习报告。
信号处理与系统课程设计

信号处理与系统课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解信号处理与系统的基本概念、原理及方法;2. 掌握信号的分类、时域与频域分析、滤波器设计等基本技能;3. 了解数字信号处理技术在现实生活中的应用。
技能目标:1. 能够运用所学的信号处理方法对实际问题进行分析与解决;2. 熟练使用信号处理软件(如MATLAB)进行信号处理与系统仿真;3. 能够设计简单的数字滤波器,并进行性能评估。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对信号处理与系统领域的兴趣,激发学习热情;2. 培养学生的团队合作精神,学会与他人共同解决问题;3. 增强学生的创新意识,敢于尝试新方法,勇于面对挑战。
课程性质:本课程为专业选修课,旨在帮助学生掌握信号处理与系统领域的基本知识和技能,提高解决实际问题的能力。
学生特点:学生具备一定的数学基础和电路原理知识,具有较强的逻辑思维能力和动手实践能力。
教学要求:结合学生特点,注重理论与实践相结合,充分调动学生的主观能动性,培养学生的创新能力和实践能力。
通过课程学习,使学生能够将所学知识应用于实际问题的解决,达到预期的学习成果。
1. 信号与系统基本概念:信号分类、系统分类、线性时不变系统;2. 时域分析:卷积积分、差分方程、单位脉冲响应;3. 频域分析:傅里叶级数、傅里叶变换、频率响应;4. 数字滤波器设计:IIR滤波器、FIR滤波器、滤波器性能评价;5. 信号处理应用:采样与重建、正交变换、数字信号处理实际应用案例;6. 实践环节:MATLAB软件应用、滤波器设计及性能测试。
教学大纲安排:第1周:信号与系统基本概念第2周:时域分析第3周:频域分析第4周:数字滤波器设计第5周:信号处理应用第6周:实践环节教材章节关联:1. 第1章 信号与系统基本概念2. 第2章 时域分析3. 第3章 频域分析4. 第4章 数字滤波器设计5. 第5章 信号处理应用教学内容按照教学大纲和教材章节进行组织,确保学生能够逐步掌握信号处理与系统领域的基本知识和技能,培养解决实际问题的能力。
信号与与系统课程设计

信号与与系统课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握信号与系统的基本概念、原理和分析方法。
具体包括:1.知识目标:–了解信号与系统的定义、特点和分类;–掌握信号的时域、频域分析方法;–理解系统的基本特性,如线性、时不变性等。
2.技能目标:–能够运用信号与系统的分析方法解决实际问题;–熟练使用相关软件工具进行信号处理和系统分析;–具备一定的科研能力和创新精神。
3.情感态度价值观目标:–培养对信号与系统学科的兴趣和热情;–树立正确的科学观,注重实践与理论相结合;–增强团队协作意识,提高沟通与表达能力。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分:1.信号与系统的定义、特点和分类;2.信号的时域、频域分析方法;3.系统的基本特性,如线性、时不变性等;4.实际应用案例分析。
5.引言:介绍信号与系统课程的背景、意义和目标;6.信号与系统的定义、特点和分类:讲解信号与系统的概念,分析各种信号与系统的特点和分类;7.信号的时域、频域分析方法:讲解信号的时域、频域分析方法,并通过实例进行分析;8.系统的基本特性:讲解系统的基本特性,如线性、时不变性等,并通过实例进行分析;9.实际应用案例分析:分析信号与系统在实际应用中的案例,如通信系统、控制系统等。
三、教学方法为了提高教学效果,本节课将采用以下教学方法:1.讲授法:讲解信号与系统的基本概念、原理和分析方法;2.讨论法:学生进行课堂讨论,培养学生的思考能力和团队协作精神;3.案例分析法:分析实际应用案例,让学生更好地理解信号与系统的应用价值;4.实验法:安排课后实验,让学生动手实践,提高实际操作能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,本节课将准备以下教学资源:1.教材:选用权威、实用的教材,如《信号与系统》、《信号处理与系统分析》等;2.参考书:提供相关领域的参考书籍,如《线性系统理论》、《数字信号处理》等;3.多媒体资料:制作精美的PPT课件,提供动画、视频等多媒体资料;4.实验设备:准备相应的实验设备,如信号发生器、示波器、滤波器等,以便进行课后实验。
2013信号与系统实验指导书

k f k f kTs f 。例如, 对 f=10Hz 的模拟信号 f t cos2ft ,通过 Fs
Fs=500Hz 采样得到 N=1000 个数据点的离散化,一般可用 MATLAB 表示为: N=1000;Fs=500; %采样点数 N 和采样频率 Fs
1 2
2
x mx 2
2 2
e
)随机序列,即白噪声序列,序列长度为 N。如产生均
值为 5,方差为 0.6 的白噪声信号可以使用如下语句: ft=5+0.6*randn(1,N) 4.信号基本运算的 MATLAB 实现 (1)连续信号微分的近似计算 在 MATLAB 中,Y=diff(X)用于计算向量 X 前后相邻元素的差,即计算 Y=[x(2)-x(1,x(3)-x(2),…,x(n)-x(n-1)],显然,返回向量 Y 的长度比 X 的长度小 1。 因为函数 y f x 的导数可近似计算为 y
1
k=0:N-1; t=k/Fs; %时间序列 ft=cos(2*pi*10*t); %频率为 10Hz 的余弦信号的离散化。 方法二:任意指定时间区间和采样间隔的连续信号 f t 的离散化。 如:t=t1:dt:t2,表示 t 在[t1,t2]时间区间内以步长 dt 进行的时域离散化,dt 任意给定,只要 dt 足够小,就可以很好的表示出对应的连续信号。 MATLAB 提供了大量生成基本连续信号的函数, 如常用的指数信号、 正 (余) 弦信号均是 MATLAB 的内部函数,可直接调用。下面介绍 MATLAB 中第二种 离散方式下,几种常用连续信号的 MATLAB 表示。 (1)抽样信号 抽样信号 Sa t
为: k=-2:4; f=[2,1,1,-1,3,0,2]; stem(k,f) 2.连续信号的 MATLAB 表示 对任意的连续信号 f t ,用 MATLAB 来表示,是用连续信号在等时间间隔 点的样值来近似表示的。当取样时间间隔足够小时,这些离散的样值就能较好地 表示连续信号。因此,对任意的连续信号 f t 的 MATLAB 表示,同样需用两个 向量:一个表示自变量 t 的离散化及取值范围,另一个表示对应于 t 的函数值。 通常,在 MATLAB 中,连续信号的离散化表示可以采用如下两种方法: 方法一:按要求的采样点数和采样频率 Fs 对连续信号 f t 进行的离散化。 其中, f t 按某一采样频率 Fs( 或采样周期 Ts) 得到的离散信号可表示为
信号与系统课程设计

信号与系统课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解信号与系统的基本概念,掌握连续信号与离散信号的分类及其特性;2. 掌握线性时不变系统的定义及性质,了解其数学描述方法;3. 学会运用傅里叶变换、拉普拉斯变换和Z变换对信号和系统进行分析。
技能目标:1. 能够运用数学工具对信号与系统进行建模和分析;2. 能够根据实际问题设计简单的信号处理算法,并运用编程实现;3. 能够运用所学的理论知识解决实际信号与系统问题,提高问题解决能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对信号与系统学科的兴趣,激发其探索精神;2. 培养学生具备团队合作意识,学会与他人共同分析问题、解决问题;3. 增强学生的创新意识,使其能够将所学知识应用于实际生活和工程技术领域。
课程性质分析:本课程为电子信息类专业的基础课程,旨在帮助学生建立信号与系统的基本概念,培养其分析和解决实际问题的能力。
学生特点分析:学生具备一定的数学基础和编程能力,对信号与系统有一定的了解,但缺乏深入的理论分析和实践应用经验。
教学要求:1. 注重理论与实践相结合,提高学生的实际操作能力;2. 采用案例教学,增强学生的学习兴趣和实际应用能力;3. 鼓励学生提问和讨论,培养其独立思考和解决问题的能力。
二、教学内容1. 信号与系统的基本概念- 信号的分类及特性(连续信号、离散信号)- 系统的分类及性质(线性时不变系统、线性时变系统)2. 信号与系统的数学描述- 线性常微分方程描述- 状态空间描述3. 傅里叶变换及其应用- 傅里叶级数- 傅里叶变换- 傅里叶变换的性质和应用4. 拉普拉斯变换和Z变换- 拉普拉斯变换的定义及其性质- 拉普拉斯逆变换- Z变换的定义及其性质- Z逆变换5. 系统分析与设计- 系统的频率响应- 系统的稳定性分析- 数字滤波器设计6. 信号处理实例分析- 信号的采样与恢复- 信号的滤波处理- 信号的调制与解调教学内容安排与进度:1. 第1-2周:信号与系统的基本概念2. 第3-4周:信号与系统的数学描述3. 第5-6周:傅里叶变换及其应用4. 第7-8周:拉普拉斯变换和Z变换5. 第9-10周:系统分析与设计6. 第11-12周:信号处理实例分析教材章节关联:1. 第1章:信号与系统的基本概念2. 第2章:信号的数学描述3. 第3章:傅里叶变换4. 第4章:拉普拉斯变换和Z变换5. 第5章:系统分析与设计6. 第6章:信号处理实例分析教学内容确保科学性和系统性,结合课程目标,注重理论与实践相结合,培养学生的分析问题和解决问题的能力。
《信号检测与处理课程设计》指导书

信号检测与处理课程设计指导书适用专业:电子信息工程,通信工程2015年6月一、课程设计的目的和意义《信号检测与处理课程设计指导书》是“信号检测与处理课程设计”课程教材,适用于电子信息工程、通信工程本科专业的对应课程。
本教材面向应用,以加强学生能力培养为宗旨,满足工程应用能力的教学需求,使学生初步掌握信号检测原理和信号处理的基本方法。
本教材共包括14个建议项目:1、自动门防撞限位装置;2、储油罐液位实时检测;3、加工线上人员保护系统;4、收费站超重自动检测系统;5、小型气象监测系统;6、电机转速自动检测;7、人体自动感应灯设计;8、跑步机参数计算与分析;9、防火自动喷淋系统;10、汽车自动雨刷系统;11、光伏发电中的追日系统;12、循线小车的循线避障实现方法;13、机床振动测量与保护;14、停车库车位自动检测系统。
内容涉及《信号检测与处理》课程中的主要传感器的原理与应用设计,是理论与实践的统一。
本教材的主要任务是根据专业培养目标,使学生掌握主要种类传感器的原理与应用设计过程,并完成设计报告。
二、课程设计的内容本课程设计课题共计14个,要求各组学生从中随机选取一个题目,应用所学的传感器原理知识,针对某一实际场景设计一个应用,提出解决方案并完成设计报告。
具体题目与要求如下:1、自动门防撞限位装置某商场由于客流过大,经常有顾客在商场门口拥挤或踩踏的风险。
为避免意外情况,需要设计一种双开门,要求门可以转动的最大角度为90度(假设门闭合状态角度为0度);若超过90度,应该有保护措施防止门由于开启角度超限而损坏或夹伤顾客,并能发出报警,提示其他顾客和商场安保人员。
请设计满足上述要求的限位保护、报警装置。
2、储油罐液位实时检测我国石油资源丰富,采油炼油企业众多,储油罐是储存油品的重要设备,储油罐液位的精确计量对生产厂库存管理及经济运行影响很大。
但国内许多反应罐、大型储油罐的液位计量仍采用人工检尺和分析化验的方法,其他参数的测定也没有实行实时动态测量,这样易引发安全事故,无法为生产操作和管理决策提供准确的依据。
2013信号课程设计任务书2

信号处理与系统分析课程设计(任务书二)以下题目可以选一个作为课程设计的题目。
设计一基于MATLAB的语音信号分析和处理系统的设计要求学生采集语音信号(录制一段自己的话音,时间在1s内)后,在MATLAB软件平台进行频谱分析;并对所采集的语音信号加入干扰噪声(在语音频率范围内),对加入噪声的信号进行频谱分析,确定滤波器的性能指标,设计各种滤波器对语音信号进行滤波。
设计方法要求为:IIR滤波器采用双线性变换法,和FIR滤波器采用窗函数法与频率采样法。
画出滤波后信号的时域波形和频谱,并对滤波前后的信号进行对比,分析信号的变化;回放滤波前后的语音信号。
并设计一个简单易用的图形用户界面(GUI),来解决一般应用条件下的各种语音信号的处理。
设计二基于Matlab的数字滤波器设计及滤波仿真1. 程序设计法:利用Maltab模拟生成一个基本输入信号(如三个正弦频率信号的叠加),设计各种滤波器(低通,高通,带通),信号频率和滤波器的技术指标自行设定,设计方法要求为:IIR滤波器采用双线性变换法,和FIR 滤波器采用窗函数法。
并进行滤波处理,最后得到分离的三个正弦频率信号,并与理论上得滤波效果进行对比和讨论。
为便于操作,设计一个简单易用的图形用户界面(GUI),来实现各功能。
2. 信号处理工具箱的FDATool的设计方法:FDATool可以设计几乎所有的基本的常规滤波器,包括FIR和IIR 的各种设计方法。
这里的设计任务与1基本相同,设计完成后,调用Simulink中的功能模块构成数字滤波器的理论计算并画出fs f ≤≤0范围的幅度谱,标出峰值频率,观察系统的实际识别结果,分析其正确性。
例:假设输入信号为342Hz 的正弦信号,则分类结果输出为“第二类”。
2. 输入是两个正弦频率信号的合成,仍能输出分类结果。
例:假设输入信号为340Hz 和700Hz 的正弦信号,则分类结果输出为“第二类和第三类”。
3. 为便于操作,设计一个简单易用的图形用户界面(GUI ),来实现各功能。
信号分析与处理综合设计指导书

信号分析与处理综合设计指导一、课程设计目的:综合运用《信号与系统》、《数字信号处理》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,并从实践上实现对数字信号的处理技术的初步掌握。
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、课程设计内容: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。
中北信号与系统实验指导书(13级)

中北信号与系统实验指导书(13级)《信号与系统》实验指导书课程名称:信号与系统课程属性:技术基础实验教材名称:《信号与系统》(第2版)学时:4应开实验学期:3年级1学期适用专业:机械电子工程先修课程:《电工技术》、《信号与系统》一、教学目的“信号与系统”是机械电子工程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,既要求坚实的理论基础,又要求有严格的工程技术培训,不断提高实验研究能力、分析计算机能力、总结归纳能力和解决各种实实际际问题的能力。
二、教学基本要求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,做好本课程的实验,是学好本课程的重要教学辅助环节。
三、教材及参考书目《信号与系统》(第二版)郑君里等主编高等教育出版社2021年5月出版《信号与系统》(第二版)陈后金等编著清华大学出版社北京交通大学出版社2021年8月出版四、其它说明1、实验以两人为一小组,提供每小组一台电脑操作1第一部分信号视频分析及仿真实验一、信号波形仿真实验1.1.1内容提要1.掌握信号定义及两种描述方法;2.掌握信号波形的物理意义,连续信号经过抽样输出离散信号的过程;3.掌握采样定理的意义,抽样周期的选择条件;4.掌握用MATLAB语言进行信号描述的方法。
1.1.2基本要求对信号时域波形在MATLAB语言环境中的基本编程方法能够理解,熟练使用,为以下的实验打下基础。
1.1.3实验原理及方法1 信号的定义与描述信号是指消息的表现形式与传送载体,可以广义地定义为随一些参数变化的某种物理量。
在数学上,信号可以表示为一个或多个变量的函数。
描述信号的基本方法是学出它的数学表达式,此表达式是时间的函数,绘出函数的图像称为信号的波形。
信号与与系统课程设计

信号与与系统课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解信号与系统的基本概念,掌握连续信号和离散信号的分类及特性;2. 学会运用数学工具描述和分析信号与系统,包括傅里叶变换、拉普拉斯变换和Z变换;3. 掌握线性时不变系统的定义和性质,理解系统响应的分类及求解方法。
技能目标:1. 能够运用所学知识对实际信号进行处理和分析,设计简单的信号处理算法;2. 掌握使用MATLAB等工具进行信号与系统的仿真实验,提高实际操作能力;3. 培养团队协作和沟通能力,通过小组讨论和报告,提高问题解决和表达能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对信号与系统学科的兴趣和热情,激发学习主动性和探究精神;2. 增强学生的科学素养,认识到信号与系统在通信、电子等领域的广泛应用和价值;3. 培养学生的创新意识,鼓励他们勇于尝试新方法,解决实际问题。
课程性质分析:信号与系统是电子工程、通信工程等专业的一门核心基础课程,具有理论性和实践性相结合的特点。
学生特点分析:学生处于大学本科阶段,具有一定的数学基础和专业知识,但可能对抽象概念的理解和应用存在困难。
教学要求:结合课程性质和学生特点,注重理论与实践相结合,通过实例分析和实验操作,使学生更好地理解和掌握信号与系统的基本原理和方法。
同时,关注学生的个体差异,提供有针对性的辅导和指导,以提高整体教学效果。
通过本课程的学习,使学生能够达到上述课程目标,为后续相关课程和实际工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 信号与系统的基本概念:包括信号的分类(连续信号、离散信号)、信号的运算、信号的特性(能量、功率)等,参照教材第一章内容。
2. 数学工具描述信号与系统:讲解傅里叶变换、拉普拉斯变换和Z变换的基本原理及性质,应用这些工具对信号与系统进行分析,涉及教材第二章和第三章。
3. 线性时不变系统:介绍线性时不变系统的定义、性质,以及系统响应的分类(零状态响应、零输入响应、全响应),参照教材第四章。
4. 信号与系统的时域分析:包括卷积积分、卷积和、线性非时变系统的时域求解方法等,依据教材第五章内容。
信号系统课程设计

信号系统课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解信号系统的基本概念,掌握信号的分类及特性;2. 学会分析连续信号和离散信号的时域与频域特性;3. 掌握信号的采样与恢复原理,了解信号处理的基本方法。
技能目标:1. 能够运用信号处理软件对实际信号进行处理,如滤波、调制等;2. 能够运用所学知识解决简单的信号传输与处理问题,具备一定的信号分析能力;3. 能够通过小组合作,进行信号系统的设计与实践,提高实际操作能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对信号系统的兴趣,激发学生主动探索信号世界的热情;2. 培养学生的团队合作意识,提高沟通与协作能力;3. 使学生认识到信号系统在科技发展和社会进步中的重要作用,增强社会责任感和使命感。
课程性质分析:本课程为电子信息类专业的核心课程,旨在帮助学生建立信号系统的基本理论体系,培养学生的信号分析与处理能力。
学生特点分析:学生已具备一定的数学基础和电路基础知识,具有较强的逻辑思维能力和动手能力。
教学要求:1. 结合实际案例,引导学生深入理解信号系统的基本概念和原理;2. 注重实践操作,培养学生的动手能力和实际应用能力;3. 采用启发式教学,激发学生的学习兴趣,提高学生的主动学习能力;4. 强化团队合作,培养学生的沟通与协作能力。
二、教学内容1. 信号系统基本概念:信号的定义、分类及特性;连续信号与离散信号;信号的能量与功率。
教材章节:第一章 信号与系统基本概念2. 信号的分析与处理:时域分析、频域分析;傅里叶变换、拉普拉斯变换;Z 变换。
教材章节:第二章 信号的分析与处理3. 信号的采样与恢复:采样定理;信号的恢复;插值与抽取。
教材章节:第三章 信号的采样与恢复4. 数字信号处理:数字滤波器;快速傅里叶变换(FFT);数字信号处理的硬件实现。
教材章节:第四章 数字信号处理5. 信号传输与调制:信号的传输媒介;调制与解调;多路复用技术。
教材章节:第五章 信号传输与调制6. 信号系统实践:使用信号处理软件(如MATLAB)进行信号处理实践;小组项目:设计并实现一个简单的信号传输与处理系统。
2013(最新)数字信号处理课程设计指导书(DOC)

数字信号处理课程设计指导书南通大学电子信息学院信息工程系2013年11月一、课程设计要求1.熟练掌握Matlab 语言的编程方法;2.熟悉用于一维数字信号处理的Matlab 主要函数的应用;3.记录实验结果(包括波形和数据),撰写课程设计报告。
二、课程设计内容:1. 序列的产生编写程序产生以下序列: x 1(n)=(0.8)n u(n)、x 3(n)=δ(n-4), x 3(n)=R 4(n),并画出波形;参考程序:n= -50:50; %生成时间向量nx1=(n>=0); %产生阶跃序列%阶跃序列也可以用赋值的方法产生:x1=[zeros(1,50),ones(1,51)]x21=(0.8).^n; x2=x21.*x1;subplot(3,1,1);stem(n,x1,'.')subplot(3,1,2);stem(n,x2,'.')注意点乘和乘的区别。
2. 求序列的傅里叶变换(DTFT )(1) 编写序列傅里叶变换的函数)(ωj e X设x(n)是有限长的因果序列,编写求x(n)傅立叶变换)(ωj e X 的函数:function [X]=dtft(x,n,w),其中X 代表)(ωj e X ,x 代表x(n),w 代表ω,n 代表离散时间。
参考函数:function [X]=dtft(x, n, w)X=x*exp(-j* n' *w); %通过行向量和列向量的矩阵乘,实现求和将以上定义的函数存成名为dtft.m 的文件,以备(2)中调用。
(2)利用傅里叶变换求序列的频谱编写程序,在程序中调用(1)编写的dtft 函数,求序列x(n)=u(n+2)-u(n-2)的幅度频谱和相位频谱。
说明:求幅度频谱和相位频谱,即求dtft 复数值的幅值和辐角,可分别调用matlab 函数库中函数abs 和angle 。
参考程序:n= -100:100;x=(n>=-2)&(n<2); %或者x=[zeros(1,98),1,1,1,1,zeros(1,99)];w=-2*pi : 0.01 : 2*pi;X=dtft(x,n,w);plot(w,abs(X));%求幅度频谱注意观察画图函数plot 以及stem 的区别。
《信号与系统》实验指导书2015P1

II
目
录
实验箱整体布局及各实验模块框图…………………………………………3 实验一、函数信号发生器……………………………………………………5 实验二、用同时分析法观测方波信号的频谱………………………9 实验三、抽样定理 …………………………………………………………16
III
佛山科学技术学院
信号与系统实验指导书
二、实验仪器
1、20M 双踪示波器一台。 2、信号与系统实验箱。
三、原理说明
1.一个非正弦周期函数可以用一系列频率成整数倍的正弦函数来表示,其中与
非正弦具有相同频率的成分称为基波或一次谐波, 其它成分则根据其频率为基波 频率的2、3、4、…、n 等倍数分别称二次、三次、四次、…、n 次谐波,其幅 度将随谐波次数的增加而减小,直至无穷小。
信号与系统实验指导书
图6
频率计模块结构框图
图7
二阶无源和有源滤波器模块结构框图
图8
四阶巴特沃斯滤波器模块结构框图
图9
方波分解与合成实验模块结构框图
图 10
二阶网络状态轨迹显示模块结构框图
3
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信号与系统实验指导书
图 11
二阶网络函数模拟模块结构框图
图 12
抽样定理实验模块机构框图
4
佛山科学技术学院
⑥
Vcc
I1
电压跟随器
③
⑩ 外 接 电 容
三角波变正 弦波电路 电压比较器 A ②
S
电压比较器 B
触发器
I2
缓冲器
⑨
⑾
V EE
图 1-1 ICL8038 原理方框图
外 接 电 容 C 由 两 个 恒 流 源 充 电 和 放 电 ,电 压 比 较 器 A、B 的阀值分别 为电源电压(指 U cc U EE )的 2/3 和 1/3。恒流源 I 1 和 I 2 的大小可通过外接电阻调
信号处理课程设计

信号处理 课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解信号处理的基本概念,掌握信号的分类和特性;2. 学会运用傅里叶变换对信号进行频域分析,掌握信号的频谱表示方法;3. 掌握数字信号处理的基本原理,了解采样、量化和内插的概念;4. 了解滤波器的基本原理和分类,学会设计简单的数字滤波器。
技能目标:1. 能够使用信号处理软件(如MATLAB)进行信号的采集、分析和处理;2. 能够运用傅里叶变换对实际信号进行频域分析,并绘制频谱图;3. 能够根据实际需求设计简单的数字滤波器,并验证其性能;4. 能够运用所学知识解决实际信号处理问题,提高问题解决能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对信号处理学科的兴趣,激发学习热情;2. 培养学生严谨的科学态度,注重理论与实践相结合;3. 增强学生的团队协作意识,提高沟通与表达能力;4. 引导学生关注信号处理技术在现实生活中的应用,培养创新意识和实践能力。
课程性质:本课程为电子信息类专业的基础课程,旨在使学生掌握信号处理的基本原理和实用技术。
学生特点:学生已具备一定的数学基础和编程能力,具有较强的学习兴趣和探索精神。
教学要求:结合课程性质和学生特点,注重理论与实践相结合,强调实际操作和问题解决能力的培养。
通过本课程的学习,使学生能够将所学知识应用于实际信号处理问题,提高其专业技能。
在教学过程中,将课程目标分解为具体的学习成果,以便进行教学设计和评估。
二、教学内容1. 信号与系统基本概念:信号分类、信号特性、线性时不变系统。
教材章节:第一章 信号与系统基本概念2. 傅里叶变换及其应用:连续时间信号傅里叶变换、离散时间信号傅里叶变换、频谱分析。
教材章节:第二章 傅里叶变换及其应用3. 数字信号处理基础:采样、量化、内插、离散傅里叶变换(DFT)。
教材章节:第三章 数字信号处理基础4. 数字滤波器设计:滤波器原理、低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器。
教材章节:第四章 数字滤波器设计5. 信号处理应用实例:音频处理、图像处理、通信系统。
《信号与系统》课程设计

《信号与系统》课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解并掌握信号与系统的基本概念,包括连续信号与离散信号、线性时不变系统等;2. 学会运用数学工具描述和分析信号与系统的性质,如傅里叶变换、拉普拉斯变换和z变换等;3. 掌握信号与系统中的典型应用,如信号的采样与恢复、通信系统中的调制与解调等。
技能目标:1. 能够运用所学的理论知识分析实际信号与系统的性能,并解决相关问题;2. 熟练运用数学软件(如MATLAB)进行信号与系统的仿真实验,提高实际操作能力;3. 培养学生的团队协作和沟通能力,通过小组讨论、报告等形式,提高学生的学术交流能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对信号与系统领域的兴趣,激发学生的学习热情和求知欲;2. 增强学生的社会责任感,使学生认识到信号与系统在通信、电子等领域的广泛应用,为国家和社会发展做出贡献;3. 培养学生严谨、务实的学术态度,提高学生的自主学习能力和终身学习能力。
本课程针对高年级本科生,具有较强的理论性和实践性。
在课程设计中,将充分考虑学生的特点和教学要求,结合信号与系统领域的最新发展,注重理论与实践相结合,培养学生的创新能力和实践能力。
通过本课程的学习,使学生具备扎实的信号与系统理论基础,为后续相关课程和未来职业生涯打下坚实基础。
二、教学内容1. 信号与系统基本概念:连续信号与离散信号、线性时不变系统等;- 教材章节:第1章 信号与系统概述2. 数学工具描述与分析:- 傅里叶变换、拉普拉斯变换、z变换;- 教材章节:第2章 信号的傅里叶分析,第3章 系统的s域分析,第4章 离散时间信号与系统分析3. 信号与系统的典型应用:- 信号的采样与恢复;- 通信系统中的调制与解调;- 教材章节:第5章 信号的采样与恢复,第6章 通信系统4. 信号与系统仿真实验:- 使用MATLAB进行信号与系统仿真实验;- 教材章节:第7章 信号与系统仿真5. 团队协作与学术交流:- 小组讨论、报告等形式,进行案例分析和学术交流。
信号与系统程设计指导书

《信号与系统》课程设计指导书王晓春编沈阳大学信息工程学院课程编码:通信工程适用层次:本科周数:1适用专业:通信工程适用学期:第4学期撰写人:王晓春审核人:周昕教学院长:范立南一、课程设计的目的信号与系统课程设计是学习《信号与系统》课程必要的教学环节。
由于该课程是专业基础课,需要通过实践了巩固基础知识,为使学生取得最现代化的设计技能和研究方法,课程设计训练也就成为了一个重要教学环节。
通过一个模拟信号的一系列数据处理,达到进一步完善对信号与系统课程学习的效果。
二、课程设计的基本要求课程设计是分阶段分步完成的,各阶段的要求和安排如下:1、指导教师发放题目,学生根据题目查找有关资料和书籍,在同课题组的同学对于某些难点、关键问题可以互相讨论,共同研究。
2、学生根据自己的题目和有关参考资料,独立进行构思和分析,制订整体设计方案,进行详细设计。
3、书写课程设计报告,按规定时间交指导教师评审,给出课程设计综合成绩。
三、课程设计的主要内容通过对模拟信号的一系列相关处理,掌握信号和线性系统的基本原理并通仿真实验完成线性系统的实现方法。
课程设计主要内容是:任选一个题目,每个人完成一个信号处理的线性系统的程序设计、调试,包括模拟信号(含信号频谱分析)产生、滤波、抽样、数字信号处理,应提供包括下述内容的课程设计总结报告:1、用户手册:说明如何设计的信号处理的线性系统;2、设计原理及实现步骤,或程序设计及调试过程总结(需指出解决所遇到问题的途径)。
设计题目一:应用MATLAB实现连续信号的采样与重构仿真。
1、增加对仿真软件MA TLAB的感性认识,学会该软件的操作和使用方法;2、加深理解采样与重构的概念;3、初步掌握线性系统的设计方法,培养独立工作能力。
参考程序如下:%例10.3Sa(t)的临界采样及重构;wm=1;wc=wm;Ts=pi/wm;ws=2*pi/Ts;n=-100:100;nTs=n*Tsf=sinc(nTs/pi);Dt=0.005;t=-15:Dt:15;fa=f*Ts*wc/pi*sinc((wc/pi)*(ones(length(nTs),1)*t-nTs'*ones(1,length(t)))); t1=-15:0.5:15;f1=sinc(t1/pi);subplot(211);stem(t1,f1);xlabel('kTs');ylabel('f(kTs)');title('sa(t)=sinc(t/pi)的临界采样信号');subplot(212);plot(t,fa)xlabel('t');ylabel('fa(t)');title('由sa(t)=sinc(t/pi)的临界采样信号重构sa(t)');grid;%例10.4Sa(t)的过采样及重构;wm=1;wc=1.1*wm;Ts=0.7*pi/wm;ws=2*pi/Ts;n=-100:100;nTs=n*Tsf=sinc(nTs/pi);Dt=0.005;t=-15:Dt:15;fa=f*Ts*wc/pi*sinc((wc/pi)*(ones(length(nTs),1)*t-nTs'*ones(1,length(t)))); error=abs(fa-sinc(t/pi));t1=-15:0.5:15;f1=sinc(t1/pi);subplot(311);stem(t1,f1);xlabel('kTs');ylabel('f(kTs)');title('sa(t)=sinc(t/pi)的采样信号');subplot(312);plot(t,fa)xlabel('t');ylabel('fa(t)');title('由sa(t)=sinc(t/pi)的过采样信号重构sa(t)');grid;subplot(313);plot(t,error);xlabel('t');ylabel('error(t)');title('过采样信号与原信号的误差error(t)');%例10.5Sa(t)的欠采样及重构;wm=1;wc=wm;Ts=1.5*pi/wm;ws=2*pi/Ts;n=-100:100;nTs=n*Tsf=sinc(nTs/pi);Dt=0.005;t=-15:Dt:15;fa=f*Ts*wc/pi*sinc((wc/pi)*(ones(length(nTs),1)*t-nTs'*ones(1,length(t)))); error=abs(fa-sinc(t/pi));t1=-15:0.5:15;f1=sinc(t1/pi);subplot(311);stem(t1,f1);xlabel('kTs');ylabel('f(kTs)');title('sa(t)=sinc(t/pi)的采样信号');subplot(312);plot(t,fa)xlabel('t');ylabel('fa(t)');title('由sa(t)=sinc(t/pi)的欠采样信号重构sa(t)');grid;subplot(313);plot(t,error);xlabel('t');ylabel('error(t)');title('欠采样信号与原信号的误差error(t)');实验题目二:利用《信号与系统》实验箱实现模拟连续系统。
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信号、系统与信号处理课程设计指导书信息工程学院一、信号、系统与信号处理课程设计目的通过课程设计,主要达到以下目的:1、使学生进一步掌握信号处理课程的基本理论、基本方法和基本技术。
2、使学生增进对MATLAB的认识,利用MATLAB加深对理论知识的理解。
3、使学生了解和掌握使用MATLAB的应用过程和方法,为以后的设计打下良好基础。
4、通过课程设计,培养学生能根据设计要求,进行理论知识分析、设计方法总结、典型实例设计等方面的设计综合能力。
二、信号、系统与信号处理课程设计说明及要求1、课程设计选题方面,学生可以从老师的命题参考中任选一题进行课程设计;也可自已命题,但必须符合指导书要求。
2、课程设计以MATLAB软件为设计工具,要求学生能熟练掌握MATLAB软件的使用方法。
3、课程设计主要包括理论分析、方法总结、典型实例设计等三方面内容。
要求学生根据设计要求,进行理论知识分析,归纳设计方法,选择好典型实例并进行设计。
实例设计要求有源程序,对设计结果或数据波形要进行分析论证。
4、要写出详细的设计报告。
要求学生能独立写出文理通顺的、有理论根据的、实事求是的、科学严谨的课程设计报告。
字数不少于三千字,发现雷同或类同现象的各方都一律重做,且成绩不能评定为良好及以上等级。
三、信号、系统与信号处理课程设计过程课程设计包括理论和实践两个方面。
学生对设计任务进行分析、设计、制作与调试等工作是课程设计的实践部分;撰写课程设计的总结报告,即将分析、设计、制作和调试过程进行全面总结,是把实践内容提升到理论高度的过程,是课程设计的理论部分。
通过课程设计报告,可以培养学生的理论学习能力、资料查阅能力、技术归纳能力、结论分析能力、论文撰写能力和工作总结能力。
课程设计大致包括以下几个环节:1、选择题目:根据自己掌握的知识和具备的能力,选择合适的题目。
2、明确任务:根据选择的题目,进一步明确设计任务或技术指标。
3、理论分析:从理论方面分析和解决设计任务。
4、技术实现:从实践方面达到或实现理论分析。
5、得出结论:列出程序结果或数据波形,得出设计结论。
6、设计总结:结合以上设计环节,写出设计报告,总结经验方法,得出设计结论,概括成果意义等等,指出存在的问题或努力的方向。
四、数字信号处理课程设计题目1、基于FIR的语音信号处理系统(参考)例:设计一个简单的语音信号分析系统,实现对语音信号时域波形显示、进行频谱分析,利用滤波器滤除噪声等功能。
采用Matlab设计语言信号分析相关程序。
具体任务:(1) 采集语音信号,录制自己的声音(5s以内),并进行采样;(2) 语音信号的频谱分析,画出采样后语音信号的时域波形和频谱图;(3) 产生噪声信号并加到语音信号中,得到被污染的语音信号,并回放语音信号;(4) 污染信号的频谱分析,画出被污染的语音信号时域波形和频谱;(5) 针对语音信号频谱及噪声频率,设计合适的FIR数字滤波器滤;(6) 用自己设计的滤波器对被污染的语音信号进行滤波;(7) 分析得到信号的频谱,画出滤波后信号的时域波形和频谱,并对滤波前后的信号进行对比,分析信号的变化;(8) 回放滤波后语音信号。
2、选题方向可参考下列(不局限),并参考上例设计具体任务并实现。
①频分复用②抽样定理的工程应用③音乐合成④音乐回响、混响⑤音频加解扰⑥回音消除⑦图像信号加解扰⑧数字式自激振荡器及其应用五、对课程设计报告的要求1、课程设计报告封面,包括:题目、班级、学生姓名、指导老师姓名及时间(年、月、日)等;2、课程设计报告的内容主要包括设计题目、设计要求及任务、设计原理、设计方法、技术实现、设计结果、数据波形、收获与体会和参考文献(不少于3篇)等项目;3、以上项目多少与格式不作统一限制,但要求用A4纸打印。
电子文档以班级姓名作为文件名(如:13电信卓-王欢),上传至网络教学平台。
课程设计于本学期第14周内完成,并进行答辩;4、课程设计1~2人一组,可选择相同题目,进行设计环节(1人一题有加分)。
六、参考资料[1] 陈怀琛,吴大正,高西全.MATLAB及在电子信息课程中的应用(第2版)[M].北京:电子工业出版社, 2004[2] 高西全,丁玉美.数字信号处理(第三版)[M].西安:西安电子科技大学出版社,2008[3] 刘顺兰,吴杰.数字信号处理(第二版)[M].西安:西安电子科技大学出版社,2008[4] 吴湘淇.信号、系统与信号处理(上、下)[M].北京:电子工业出版社,2000[5] 张志勇.精通MATLAB6.5[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003[6] 门爱东,杨波,全子一.数字信号处理[M].北京:人民邮电出版社, 2003[7] 吴湘淇.信号与系统(第3版)[M].北京:电子工业出版社, 2009[8] 吴湘淇,肖熙,郝晓莉.信号、系统与信号处理的软硬件实现[M].北京:电子工业出版社, 2002[9] 万建伟,王玲.信号处理仿真技术[M].长沙:国防科技大学出版社, 2008[10] John G. Proakis,Dimitris G. Manolakis. 数字信号处理[M].方艳梅,刘永清译.北京:电子工业出版社, 2007[11] Sanjit K Mitra. 数字信号处理实验指导书[M].孙洪等译.北京:电子工业出版社,2006另外:请同学们根据自己的选题,确定好关键词,在网上搜索一些参考内容,也可在校园网图书馆中的数字资源搜索下载自己需要的参考文章。
附:课程设计报告范文《信号、系统与信号处理》课程设计报告FIR数字滤波器设计及MATLAB实现班级:姓名:学号:同组人:指导教师:FIR 数字滤波器设计及MATLAB 实现一、设计目的MATLAB 是一种以数值计算和数据图示为主的计算机软件,并包含适应多个学科的专业软件包,以及完善程序开发功能。
在MATLAB 中设计并实现FIR 数字滤波器,就是MATLAB 软件在信号处理中的应用。
通过这次课程设计,以期我们能更加熟悉MATLAB 的功能,掌握MATLAB 程序设计,为以后的毕业设计奠定一定的基础。
二、设计要求及任务用窗函数法设计线性相位FIR 低通滤波器,该滤波器的通带截止频率4/π=w c ,单位脉冲响应h(n)的长度M=21,并绘出h(n)及其幅度响应特性曲线。
三、设计原理① 窗函数设计法的基本原理:为了用∑-=-=1)()(M n jnwjwee n h H 逼近理想的频率响应eh e H jnwn d jwd n -∞-∞=∑=)()(,获取有限长序列h(n)的最有效方法是用一个有限长的窗口函数序列w(n)来截取无限长序列),(n h d 即: h(n)=w(n))(n h d 其中:⎪⎩⎪⎨⎧≤<≤=-παw w w w e e c cwj iw 0)(H de e H h jnww j d d w w n c c )(21)(απ--⎰=dw =[])()(sin απα--n n w c ② 在MATLAB 信号处理工具箱中为用户提供了Boxcar(矩形),Bartlet(巴特利特),Hanning(汉宁)等函数,这些函数可通过“help signal ﹨signal ”获取。
由于这些窗函数调用格式相同,下面仅以矩形函数为例说明其调用格式。
格式:w=boxcar(M)功能:返回M 点矩形窗序列。
窗的长度M 又称为窗函数设计FIR 数字滤波器的阶数。
根据卷积理论可知,)(e jwH =θπθθππd W ee H w j j d )()(21)(--⎰因此,)(ejwH 逼近程度的好坏完全取决于窗函数的频率特性。
表(1)给出了部分窗函数的频率特性。
表(1) 在相同条件下,部分窗函数的频率特性名称 主 瓣 带 宽 过 渡 带 宽 最 小 阻 带 衰 减 Boxcar (矩形) 4π/M 1.8π/M 21dB Bartlet (巴特利特) 8π/M 4.2π/M 25dB Hanning (汉宁) 8π/M 6.2π/M 44dB Hamming(哈明) 8π/M 6.6π/M 51dB Blackman(布莱克曼) 12π/M11π/M74dB四、设计过程在这里我假设低通滤波响应的频率响应为⎪⎩⎪⎨⎧≤<≤=-παw w w w e ec cw j iw0)(H d中心点2/)1(-=N α=(21-1)/2=10 ;4/π=w c相应的单位脉冲响应)(n h d 为e e H h jnww j d d w w n c c )(21)(απ--⎰=dw=[])()(sin απα--n n w c =[])10()10(4/sin --n n ππ对于滤波器窗函数序列的形状及长度的选择很关键,一般希望窗函数满足以下两项要求:⑴ 窗函数主瓣尽可能地窄,以获取较陡的过渡带。
⑵ 尽量减少窗谱的最大旁瓣的相对幅度。
也就是能尽量集中于主瓣,这样使肩峰和波纹减少,就可增大阻带的衰减。
但是这两项是不能同时都满足的。
当选用主瓣宽度较窄时,虽然得到较陡的过渡带,但通带和阻带的波动明显增加;当选用最小的旁瓣幅度时,虽能得到平坦的幅度响应和较小的阻带波纹,但过渡带会加宽,也即主瓣会加宽。
因此,对于这个设计,我决定采用矩形窗设计。
)()()(n w n n h h d = 01-≤≤N n 而对于矩形窗==)()(n n w R N ⎪⎩⎪⎨⎧≤≤其他02001neW e W jwR jw R w 10)()(-=)2/sin()2/21sin()(w w w W R =)()()(n w n n h h d ==[])10()10(4/sin --n n ππ)(n RNFIR 滤波器的系统函数H(z)z nn n h z H -=∑=20)()(=∑=200n [])10()10(4/sin --n n ππ)(n R N z n-MATLAB 源程序为:M=21;wc=pi/4; %理想低通滤波器参数 n=0:M-1;r=(M-1)/2; nr=n-r+eps*((n-r)==0);hdn=sin(wc*nr)/pi./nr; %计算理想低通单位脉冲响应hd(n)if rem(M,2)~=0,hdn(r+1)=wc/pi;end; %M 为奇数时,处理n=r 点的0/0型 wn1=boxcar(M); %矩形窗 hn1=hdn.*wn1'; %加窗 subplot(2,1,1);stem(n,hn1,'.');line([0,20],[0,0]); xlabel('n'),ylabel('h(n)'),title('矩形窗设计的h(n)'); hw1=fft(hn1,512);w1=2*[0:511]/512; %求频谱 subplot(2,1,2),plot(w1,20*log10(abs(hw1)))xlabel('w/pi'),ylabel('幅度(dB)');title('幅度特性(dB)');程序运行结果如下图:结论:通过这次课程设计,我们可总结得知窗函数设计FIR滤波器的步骤:①根据技术要求确定待求滤波器的单位取样响应。