數(shù)字信號處理實驗報告

南京信息工程大學(xué)數(shù)字信號處理試驗匯報學(xué)院：電子與信息工程學(xué)院班級：11通信1班學(xué)號：1334020姓名：楊丹指導(dǎo)教師：喬杰/12/6目錄TOC\o"1-1"\h\z\u試驗一Matlab基本知識和信號處理工具箱 3試驗二離散信號產(chǎn)生及分析 5試驗三離散傅立葉變換及分析 8試驗四IIR數(shù)字濾波器分析與設(shè)計 12試驗五FIR數(shù)字濾波器分析與設(shè)計 14試驗一Matlab基本知識和信號處理工具箱一、試驗?zāi)繕肆私釳atlab基本操作了解Matlab工具箱函數(shù)正確使用Matlab進行試驗仿真二、試驗內(nèi)容（一）畫出振蕩曲線和它包絡(luò)程序以下：t=0:pi/20:4*pi;yy=exp(-t/3);y=exp(-t/3).*sin(3*t);plot(t,y,'-r');holdonplot(t,yy,':b',t,-yy,':b');gridonshg試驗結(jié)果：（二）sawtooth產(chǎn)生鋸齒波或三角波在Matlab命令窗口中輸入以下命令，也能夠用腳本文件來實現(xiàn)。程序以下：t=-10:0.1:10;x=sawtooth(t);plot(t,x)gridonShg試驗結(jié)果：三、試驗小結(jié)在此次試驗中，了解了Matlab基本操作，基本了解了信號處理工具箱使用方法，能夠進行簡單波形繪制。對波形代碼參量有了基本識別能力。試驗二離散信號產(chǎn)生及分析一、試驗?zāi)繕死煤瘮?shù)、腳本文件或在主命令窗口中編寫離散信號命令二、試驗內(nèi)容（一）生成離散信號并畫出復(fù)序列x(n)實部，虛部，幅值和相位圖。程序以下：figure(1);clfn=-15:24;alpha=-0.3+j*0.5;x=exp(alpha.*n);subplot(221);stem(n,real(x));title('realpart');xlabel('n');subplot(222);stem(n,imag(x));title('imaginarypart');xlabel('n');subplot(223);stem(n,abs(x));title('magnitudepart');xlabel('n');subplot(224);stem(n,angle(x)*180/pi);title('phasepart');xlabel('n');試驗結(jié)果：（二）請給出離散系統(tǒng)單位抽樣響應(yīng)和單位階躍響應(yīng)程序以下：a=[1,-0.3,0.7];b=[1,0,2];x=impseq(0,-20,120);n=[-20:120];h=filter(b,a,x);subplot(211);stem(n,h);subplot(212);axis([-20,120,-1.1,1.1]);title('沖激響應(yīng)');xlabel('n');ylabel('h(n)');x=stepseq(0,-20,120);s=filter(b,a,x);subplot(212);stem(n,s)axis([-20,120,-0.5,3]);title('階躍響應(yīng)');xlabel('n');ylabel('s(n)');其中，impseq為單位沖激序列生成函數(shù)，程序以下：function[x,n]=impseq(n0,n1,n2)n=[n1:n2];x=[(n-n0)==0];stepseq為單位階躍序列生成函數(shù)，程序以下：function[x,n]=stepseq(n0,n1,n2)n=[n1:n2];x=[(n-n0)>=0];試驗結(jié)果：（三）請給出序列頻譜要求數(shù)字頻率范圍為程序以下：n=-5:14;x=(-0.5).^n;k=-300:300;w=(pi/100)*k;Xw=x*exp(-j*pi/100*n'*k);magXw=abs(Xw);angXw=angle(Xw);subplot(211)plot(w,magXw);gridxlabel('frequencyinunitsofpi');ylabel('|X|');subplot(212)plot(w,angXw);gridxlabel('frequencyinunitsofpi');ylabel('angle/pi')試驗結(jié)果：三、試驗小結(jié)學(xué)習(xí)了離散信號產(chǎn)生與分析，包含對其相位譜幅度譜了解與分析。對Matlab編程有了一定了解。能夠進行簡單編程。試驗三離散傅立葉變換及分析一、試驗?zāi)繕苏_使用Matlab進行仿真試驗?zāi)軌蛘_了解與分析序列離散傅里葉變換二、試驗內(nèi)容（一）程序以下：n=0:1:99;x=cos(0.23*pi*n)+cos(0.34*pi*n);figure(1);n1=0:1:19;y1=x(1:20);subplot(211);stem(n1,y1);title('長度為20信號');xlabel('n');axis([0,10,-2.5,2.5]);Y1=fft(y1);magY1=abs(Y1(1:6));k1=0:1:5;w1=2*pi/10*k1;subplot(212);stem(w1,magY1);title('samplesofDTFTmagnitude');xlabel('freuencyinpi');axis([0,pi,0,15]);figure(2)n3=[0:1:99];y3=[x(1:10),zeros(1,90)];subplot(211);stem(n3,y3);title('補零后信號');xlabel('n');axis([0,100,-2.5,2.5]);Y3=fft(y3);magY3=abs(Y3(1:51));k3=0:50;w3=2*pi/100*k3;subplot(212);plot(w3,magY3);title('DTDTMagnitude');xlabel('frequencyinpi');axis([0,pi,0,10]);figure(3)subplot(211);stem(n,x);title('長度為100信號x(n)');xlabel('n');axis([0,99,-2.5,2.5]);X=fft(x);magX=abs(X(1:51));k=0:50;w=2*pi/100*k;subplot(212);plot(w,magX);title('幅頻響應(yīng)');xlabel('frequencyinpi');axis([0,pi,0,60]);試驗結(jié)果：（二）請利用DFT函數(shù)實現(xiàn)并與直接線性卷積結(jié)果比較，看是否一致。程序以下：n_x=0:6;xn=exp(-2*n_x);hn=[-1,2,1,3];n_h=0:3;xn_z=[xn,zeros(1,5)];hn_z=[hn,zeros(1,8)];Xk=fft(xn_z);Hk=fft(hn_z);Yk=Xk.*Hk;yn=ifft(Yk);n_y=0:11;yn_c=conv(xn,hn);figure(1);subplot(3,2,1)stem(n_x,xn);gridon;title('x(n)');xlabel('n');subplot(3,2,2)stem(n_h,hn);gridon;title('h(n)');xlabel('n');subplot(3,1,2);stem(n_y,yn);gridon;title('利用DFT計算得到y(tǒng)(n)');xlabel('n');subplot(313)n_y=0:9;stem(n_y,yn_c);gridon;title('直接作線性卷積得到y(tǒng)(n)');xlabel('n');試驗結(jié)果：三、試驗小結(jié)學(xué)習(xí)了離散傅里葉變換程序編寫，了解了怎樣求頻率響應(yīng)，掌握了計算物理分辨率和計算分辨率方法，學(xué)會了用DFT方式進行卷積與直接線性卷積方法。試驗四IIR數(shù)字濾波器分析與設(shè)計一、試驗?zāi)繕苏_使用Matlab進行IIR數(shù)字濾波器仿真、分析與設(shè)計二、試驗內(nèi)容（一）設(shè)數(shù)據(jù)采樣率為900Hz，現(xiàn)在要設(shè)計一9階高通Butterworth型數(shù)字濾波器，截止頻率為300Hz。程序以下：[b,a]=butter(9,300/450,’high’);freqz(b,a,128,900)試驗結(jié)果：（二）設(shè)計5階帶阻切比雪夫II型數(shù)字濾波器，阻帶為100Hz<w<200Hz，阻帶比通帶低20dB，系統(tǒng)采樣頻率為1000Hz。程序以下：Wn=[100200]/500;[b,a]=cheby2(5,20,Wn,’stop’);freqz(b,a,512,1000);試驗結(jié)果：（三）設(shè)計一低通切比雪夫I型數(shù)字濾波器，通帶范圍0-100Hz，通帶波紋3dB，阻帶衰減-30dB，系統(tǒng)采樣率為1000Hz。程序以下：Wp=100/500;Ws=200/500;[n,Wn]=cheb1ord(Wp,Ws,3,30);[b,a]=cheby1(n,3,Wn);freqz(b,a,512,1000);試驗結(jié)果：試驗五FIR數(shù)字濾波器分析與設(shè)計一、試驗?zāi)繕?、了解FTR數(shù)字濾波器分析與設(shè)計2、正確使用Matlab進行仿真二、試驗內(nèi)容（一）設(shè)計一低通切比雪夫I型數(shù)字濾波器，通帶范圍0-100Hz，通帶波紋3dB，阻帶衰減-30dB，系統(tǒng)采樣率為1000Hz程序以下：taper=chebwin(35,30);b=fir1(34,0.1,taper);freqz(b,1,512);