《数字信号处理》实验指导书(完整)

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1、《数字信号处理》实验指导书温浩吕秋霞李继容编五邑大学二零零七年七月99目录目录I第1章MATLAB软件简介11.1MATLAB软件在信号与系统中的应用介绍11.2MATLAB软件使用入门11.2.1MATLAB软件的环境介绍11.2.2MATLAB软件基本运算入门31.2.3MATLAB软件简单二维图形绘制81.2.4M文件111.2.5MATLAB程序流程控制12第2章离散时间信号的表示及运算162.1实验目的162.2实验原理及实例分析162.2.1离散时间信号在MATLAB中的表示162.2.2离散时间信号的基本运算222.3编程练习24第3章

2、离散时间LTI系统的时域分析253.1实验目的253.2实验原理及实例分析253.2.1离散时间系统的响应253.2.2离散时间系统的单位取样响应263.2.3离散时间信号的卷积和运算283.3编程练习30第4章z变换及离散时间LTI系统的z域分析324.1实验目的324.2实验原理及实例分析324.2.1z正反变换324.2.2系统函数的零极点分析344.2.3系统函数的零极点分布与其时域特性的关系364.2.4离散时间LTI系统的频率特性分析404.3编程练习42第5章离散傅立叶变换及其快速算法435.1试验目的435.2信号变换概述435.3离

3、散傅立叶变换44995.3.1傅立叶变换的几种形式445.3.2离散傅立叶变换455.4快速傅立叶变换（FFT）535.4.1概念535.4.2函数应用565.4.3离散傅立叶变换（IFFT）615.5编程练习61第6章IIR数字滤波器的MATLAB实现636.1实验目的636.2实验原理及实例分析636.2.1IIR数字滤波器的传递函数及特点636.2.2IIR数字滤波器的设计与实现636.2.3直接设计数字滤波器656.2.4冲激响应不变法676.2.5双线性变换法686.3编程练习70第7章FIR数字滤波器的Matlab实现717.1实验目的7

4、17.2实验原理及实例分析717.2.1FIR低通数字滤波器的设计原理717.2.2用窗函数法设计FIR滤波器727.3编程练习77第8章离散时间随机信号798.1试验目的798.2随机变量的描述798.3功率谱密度808.4自相关函数与互相关函数838.5随机过程的一般表达848.6平稳过程的相关函数与功率谱密度868.7编程练习93附录MATLAB主要命令函数表9499第1章MATLAB软件简介1.1MATLAB软件在信号与系统中的应用介绍MATLAB的名称源自MatrixLaboratory，1984年由美国Mathworks公司推向市场。它是

5、一种科学计算软件，专门以矩阵的形式处理数据。MATLAB将高性能的数值计算和可视化集成在一起，并提供了大量的内置函数，从而被广泛地应用于科学计算、控制系统、信息处理等领域的分析、仿真和设计工作。1993年MathWorks公司从加拿大滑铁卢大学购得MAPLE软件的使用权，从而以MAPLE为“引擎”开发了符号数学工具箱（SymbolicMathToolbox）。MATLAB软件包括五大通用功能：数值计算功能（Nemeric）；符号运算功能（Symbolic）；数据可视化功能（Graphic）；数据图形文字统一处理功能（Notebook）和建模仿真可视化

6、功能（Simulink）。其中，符号运算功能的实现是通过请求MAPLE内核计算并将结果返回到MATLAB命令窗口。该软件有三大特点：一是功能强大；二是界面友善、语言自然；三是开放性强。目前，Mathworks公司已推出30多个应用工具箱。MATLAB在线性代数、矩阵分析、数值及优化、数理统计和随机信号分析、电路与系统、系统动力学、信号和图像处理、控制理论分析和系统设计、过程控制、建模和仿真、通信系统、以及财政金融等众多领域的理论研究和工程设计中得到了广泛应用。MATLAB在信号与系统中的应用主要包括符号运算和数值计算仿真分析。由于信号与系统课程的许多

7、内容都是基于公式演算，而MATLAB借助符号数学工具箱提供的符号运算功能能基本满足信号与系统课程的需求。例如，解微分方程、傅里叶正反变换、拉普拉斯正反变换、z正反变换等。MATLAB在信号与系统中的另一主要应用是数值计算与仿真分析，主要包括函数波形绘制、函数运算、冲激响应与阶跃响应仿真分析、信号的时域分析、信号的频谱分析、系统的S域分析、零极点图绘制等内容。数值计算仿真分析可以帮助学生更深入理解信号与系统的理论知识，并为将来使用MATLAB进行信号处理领域的各种分析和实际应用打下基础。1.2MATLAB软件使用入门1.2.1MATLAB软件的环境介绍

8、MATLAB6.5的工作桌面由标题栏、菜单栏、工具栏、命令窗口（CommandWindow）、工作空间窗口（