重慶大學光電學院數(shù)字信號處理實驗

試驗題目 離散時間信號分析試驗時間 試驗成績 教師評語：□出勤率好□原理正確□方案合理□試驗結(jié)果正確□答復(fù)以下問題正確□報告標準一、試驗?zāi)康?/p>

1118□驗證性□設(shè)計性√綜合性把握各種常用的序列，理解其數(shù)學表達式和波形表示。把握在計算機中生成及繪制數(shù)字信號波形的方法。把握序列的相加、相乘、移位、反轉(zhuǎn)等根本運算及計算機實現(xiàn)與作用。把握線性卷積軟件實現(xiàn)的方法。把握計算機的使用方法和常用系統(tǒng)軟件及應(yīng)用軟件的使用。通過編程，上機調(diào)試程序，進一步增加使用計算機解決問題的力量。二、試驗內(nèi)容1matlab編制信號產(chǎn)生子程序，產(chǎn)生以下典型信號序列。n)n處有一單位脈沖0n102unnn08

n10

3sin5

n3

0n9 x40n90n9MATLAB編程完成序列(5)和(6)的移位、反轉(zhuǎn)、加法、乘法等運算，并繪制運算后序列的波形。x4)并繪制卷積后序列的波形。三、試驗原理序列的根本概念離散時間信號在數(shù)學上可用時間序列{x(n)}x(n)代表序列的第n,0。離散時間信號可以是由模擬信號通過采樣得到，例如對模擬信號xa(t)進展等間{xa(nT)}就是離散時間信號，簡稱序列。常用序列〔單位抽樣、單位階躍序列、矩形序列、實指數(shù)序列、復(fù)指數(shù)序列、正弦型序列等。序列的根本運算序列的加法：z(n)=x(n)+y(n)序列。序列的乘法：z(n)=x(n)×y(n)的樣本相乘，形成的樣本序列。序列的卷積y(n)

m

m)x(n)h(n)上式的運算關(guān)系稱為卷積運算，式中代表兩個序列卷積運算。兩個序列的卷序列的線性卷積。四個步驟：反轉(zhuǎn)：先將x(n)h(n)nm，變成x(m)h(m)，再將h(m)h(-m)。移位：將h(-m)n，得h(n-m)。當n為正數(shù)時，右移n位；當n為n位。h(n-m)x(m)的對應(yīng)點值相乘。求和：將以上全部對應(yīng)點的乘積存加起來，即得y(n)。四、使用儀器、器材計算機，MATLAB軟件五、試驗過程原始記錄〔試驗源程序、圖標、計算等〕五、試驗過程原始記錄〔試驗源程序、圖標、計算等〕1、用matlab編制信號產(chǎn)生子程序，產(chǎn)生以下典型信號序列。n)n處有一單位脈沖0n10nnn10矩形序列Rn8

53sin5

n

0n940n9序0n9和(6)的移位、反轉(zhuǎn)、加法、乘法等運算，并繪制運算后序列的波形。x4)33、利用MATLAB編制一個計算兩個序列線性卷積的通用程序，計算上述兩序列，并繪制卷積后序列的波形。六、試驗結(jié)果分析如何產(chǎn)生方波信號序列和鋸齒波信號序列？答：方波信號由square函數(shù)可得，鋸齒波信號由循環(huán)語句產(chǎn)生。%方波T=0:0.001:2*pi; %方波的時間向量y=square(6*T); %方波w=6,周期為T=2*pi/6subplot(2,1,1);plot(T,y); title(”方波”);axis([T(1)-1T(end)+1-22]);%坐標軸區(qū)域holdon%鋸齒波x=-10:10;x=-10:10;y=[];fori=1:21ifrem(i,2)==0y(i)=-1;elsey(i)=1;endendsubplot(2,1,2);plot(x,y);title(”鋸齒波”)%rem為取余函數(shù)，此循環(huán)使得y(i)交替取值1和-12、試驗中所產(chǎn)生的正弦序列的頻率是多少？是否是周期序列？答：試驗中正弦序列的頻率是10HZ，是周期序列。試驗題目 用FFT進展譜分析試驗時間 試驗成績 教師評語：□出勤率好□原理正確□方案合理□試驗結(jié)果正確□答復(fù)以下問題正確□報告標準一、試驗?zāi)康?/p>

1118□驗證性□設(shè)計性√綜合性〔FFTDFT的DFT的根本性質(zhì)FFT程序構(gòu)造及編程方法。生疏應(yīng)用FFTFFT算法原理和FFT子程序的應(yīng)用。學習用FFT對連續(xù)信號和時域離散信號進展譜分析的方法，了解可能FFT。二、試驗內(nèi)容(1〕用matlab編程產(chǎn)生并畫出信號x1(n)、x2(n)、x3(n)、x4(n)、x5(n)。x(n)R1

(n)4

4n,

0n3x(n)2

8n,0 ,

0n34n7其它n

x(n)3

n3,0,

4n7其它nx(n)cosnx(n)sinn4 4 5 8matlabFFT函數(shù)對上述信號進展頻譜分析，并畫出上述信號譜圖。三、試驗原理的離散時間傅里葉變換就是它的頻譜函數(shù)。

N1 X k X

2kN

n0

nWnkN四、使用儀器、器材計算機，MATLAB五、試驗過程原始記錄〔試驗源程序、圖標、計算等〕用matlab編程產(chǎn)生并畫出信號x1(n)、x2(n)、x3(n)、x4(n)、x5(n)。x(n)R1

(n)4

4n,

0n3x(n)2

8n,0 ,

0n34n7其它n

x(n)3

n3,0,

4n7其它nx(n)cosnx(n)sinn4 4 5 8matlabFFT函數(shù)對上述信號進展頻譜分析，并畫出上述信號譜圖。六、試驗結(jié)果分析FFTN轉(zhuǎn)變對頻譜的影響答：FFT隨長度N增加，主瓣寬度減小，區(qū)分率提高，主峰位置也較準確簡要答復(fù)以下問題：N=8，x2(nx3(n)的幅頻特性會一樣嗎？為什么？N=16②FFT在什么條件下也可以用來分析周期信號序列的頻譜？假設(shè)正弦信號系統(tǒng)16FFTDFT真實譜嗎？為什么？N=8x1(n)x2(n)中一樣的元素值對應(yīng)的n值N=16〔2〕答：由于FFT算法對序列長度的要求是N=2^M，M為正整數(shù)。所以，當周期信號序列一個周期的長度滿足為正整數(shù)的條件時可以用來分析周期信號的頻譜不是真實的頻譜由于序列的周期N=10不是 2 冪，所以不是真實的。試驗題目 用雙線性變換法設(shè)計IIR數(shù)字濾波器試驗時間 試驗成績 教師評語：□出勤率好□原理正確□方案合理□試驗結(jié)果正確□答復(fù)以下問題正確□報告標準一、試驗?zāi)康?/p>

1118□驗證性□設(shè)計性√綜合性IIRDF的計算機編程。觀看用雙線性變換法設(shè)計的DF的頻響特性，了解雙線性變換法的特點。DF的全過程。二、試驗內(nèi)容1、讀懂所給參考程序，生疏程序的整體構(gòu)造和功能。2、設(shè)計一個CBDFfp=3000Hz，衰耗滿足Apmax=3dB，阻帶及數(shù)字濾波器方程。方程及數(shù)字濾波器方程。方程及數(shù)字濾波器方程。100Hz～500Hz，通帶衰耗15dBfs=2000Hz。寫出其模擬濾波器方程及數(shù)字濾波器方程。三、試驗原理為了抑制沖激響應(yīng)不變法產(chǎn)生的頻率混疊現(xiàn)象，這是從SZ平面的標法。雙線性變換法的映射函數(shù)：s21z1T1z1

1sT21sT2TszTsz102 2固定其中一個變量，則另一個是線性的?；蛘哒f，這種變換對于sz是雙線性的。T2tan1 2 2tanT 2這說明模擬角頻率Ω和數(shù)字角頻率ω的關(guān)系是非線性的，但是沒消滅混疊。變換為ωΩ按上式預(yù)修正，以抵消畸變的影響。依據(jù)上述變換關(guān)系，可以寫出：HzHa設(shè)計IIR數(shù)字濾波器的一般步驟：

s

s21z1T1z1把給出的數(shù)字濾波器的性能指標轉(zhuǎn)換為模擬濾波器的性能指標NWn；由最小階數(shù)N得到低通濾波器原型；運用脈沖響應(yīng)不變法或雙線性變換法把模擬濾波器轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器。計算機，matlab五、試驗過程原始記錄〔試驗源程序、圖標、計算等〕1、讀懂所給參考程序，生疏程序的整體構(gòu)造和功能。2、設(shè)計一個CBDFfp=3000Hz，衰耗滿足Apmax=3dB，阻帶及數(shù)字濾波器方程。方程及數(shù)字濾波器方程。4BW器方程及數(shù)字濾波器方程。5、設(shè)計一個CB型帶通DF，滿足：通帶邊界頻率為100Hz～500Hz，通帶衰耗小于3dB，過渡帶寬20Hz，阻帶衰耗大于15dB，取樣頻率fs=2000Hz。寫出其模擬濾波器方程及數(shù)字濾波器方程。六、試驗結(jié)果分析1、與脈沖響應(yīng)不變設(shè)計法相比較，簡述雙線性變換設(shè)計法的優(yōu)缺點。雙線性變換法優(yōu)點：缺點：時域到頻域的變換是非線性的，在高頻處有較大的失真脈沖響應(yīng)不變法的優(yōu)點：1，模擬頻率到數(shù)字頻率的轉(zhuǎn)換時線性的；2，數(shù)字濾波器單位脈沖響應(yīng)的數(shù)字表示近似原型的模擬濾波器單位脈沖響應(yīng)，因此時域特性靠近好。缺點：會產(chǎn)生頻譜混疊現(xiàn)象，只適合帶限濾波器試驗題目 數(shù)字音效處理器的設(shè)計與實現(xiàn)試驗時間 點試驗成績 教師評語：□出勤率好□原理正確□方案合理□試驗結(jié)果正確□答復(fù)以下問題正確□報告標準二、試驗?zāi)康?/p>

1118□驗證性√設(shè)計性□綜合性或者音頻變換系統(tǒng)，包括均衡器、數(shù)字混響器、立體聲、特別音效器等。其通過對音頻進展增好處理、時間處理、頻率處理，轉(zhuǎn)變了原始音頻的特征，從而到達某些需要特別環(huán)境，如音樂廳、錄音室、戶外才能到達的特別聲音效果。通過工程實踐，學生能夠體回放效果，學生能親切地、身臨其境地體會到試驗的效果，能激發(fā)學生的學習興趣，培育學生的創(chuàng)精神、實踐力量。二、試驗內(nèi)容1、對于任意的語音信號進展采樣，對采樣后的語音信號進展頻譜分析。2、通過人機交互界面完成功能掌握，如語音采集、播放、音效處理等按鍵、滑動條掌握，要求界面簡潔易懂，功能豐富，盡量反響使用者的視覺和使用需求。3轉(zhuǎn)變對應(yīng)中心頻率處的幅值。4、變聲，將現(xiàn)場采集的音頻信號，實現(xiàn)男女變聲。5、混音，要求將多路音頻混合播出，可調(diào)單路音頻的掩飾時間和衰減系數(shù)。6、其他〔學生自由發(fā)揮。三、試驗原理1、頻譜是頻率譜密度的簡稱，是頻率的分布曲線。簡單振蕩分解為振幅不同和頻率不同的諧振蕩，這些諧振蕩的幅值按頻率排列的圖形叫做頻譜。頻譜廣泛應(yīng)用于聲學、光質(zhì)，因此頻譜分析已經(jīng)成為分析各種簡單振動的一項根本方法。2、均衡器Equalize，是一種可以分別調(diào)整各種頻率成分電信號放大量的電子設(shè)備，及其它特別作用，一般調(diào)音臺上的均衡器僅能對高頻、中頻、低頻三段頻率電信號分別進展調(diào)整。在通信系統(tǒng)中，在系帶系統(tǒng)中插入均衡器能夠減小碼間干擾的影響。3、通過自己發(fā)音，共振峰頻率