数字信号处理实验指导书(更新)new

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1、《数字信号处理》实验指导书吴启宏编华北电力大学2007年3月18前言1．实验总体目标通过实验，学生应能深入了解“数字信号处理”这门课程的知识点，加深对基本概念的理解，同时基本掌握MATLAB语言，为今后进一步学习和研究打下一个良好的基础。⒉适用专业全校工科各专业⒊先修课程信号与系统⒋实验课时分配实验项目学时实验一熟悉MATLAB环境2实验二快速傅里叶变换（FFT）及其应用2实验三IIR数字滤波器的设计2实验四FIR数字滤波器的设计2⒌实验环境普通配置计算机，安装MATLAB6.5或以上版本。⒍实验总体要求自行编写MATLAB程序，完成上机实验内容，并提交实验报告。⒎本实验的重点、难点

2、及教学方法建议本实验的重点为“数字信号处理”的基本理论及应用；难点在MATLAB语言的熟练使用。教学方法建议：学生在实验前先自学MATLAB语言，指导教师将实验中用到的主要的MATLAB函数列出，提前给学生，供参考。18目录实验一、熟悉MATLAB环境……………………………………3实验二、快速傅里叶变换（FFT）及其应用……………………………………5实验三、IIR数字滤波器的设计……………………………………10实验四、FIR数字滤波器的设计……………………………………1318实验一熟悉MATLAB环境一、实验目的1.熟悉MATLAB环境的主要操作命令。2.学会简单的矩阵输入和数据读

3、写。3.掌握简单的绘图命令4.用MATLAB编程并学会创建函数。5.观察离散系统的频率响应。二、实验类型验证型三、实验仪器装有MATLAB语言的计算机四、实验原理MATLAB的基本命令和函数五、实验内容和要求1. 数组的加、减、乘、除和乘方运算。输入A=[1234]，B=[3456]，求C=A+B，D=A-B，E=A.*B，F=A./B，G=A.^B，并用stem语句画出A、B、C、D、E、F、G。2.用MATLAB实现下列序列：(1)(2)(3)(4)将（3）中的扩展为以16为周期的函数，绘出四个周期。(5)将（3）中的扩展为以10为周期的函数，绘出四个周期。3．，产生并绘出下列序

4、列的样本：(1)(2)4．绘出下列时间函数的图形，对轴、轴以及图形上方均须加上适当的标注：(1)(2)185．编写函数stepshift（n0，n1，n2）实现u（n-n0），n1

5、DTFT？3.对于由两个子系统级联或并联的系统，如何用MATLAB计算它们的幅频响应与相频响应？七、实验报告要求1.简述实验目的及原理。2.按实验步骤附上实验程序。3.按实验步骤附上有关离散系统的频率特性曲线。4.简要回答思考题。备注：本实验用到的主要函数h=freqz(num,den,w)y=filter(num,den,x)c=conv(a,b)18实验二快速傅里叶变换(FFT)及其应用一、实验目的1.在理论学习的基础上，通过本实验，加深对FFT的理解，熟悉MATLAB中的有关函数。2.熟悉应用FFT对典型信号进行频谱分析的方法。3.了解应用FFT进行信号频谱分析过程中可能出现的

6、问题，以便在实际中正确应用FFT。4.熟悉应用FFT实现两个序列的线性卷积和相关的方法。二、实验类型演示型三、实验仪器装有MATLAB语言的计算机四、实验原理 在各种信号序列中，有限长序列信号处理占有很重要地位，对有限长序列，我们可以使用离散Fouier变换(DFT)。这一变换不但可以很好的反映序列的频谱特性，而且易于用快速算法在计算机上实现，当序列x(n)的长度为N时，它的DFT定义为：反变换为：   有限长序列的DFT是其Z变换在单位圆上的等距采样，或者说是序列Fourier变换的等距采样，因此可以用于序列的谱分析。   FFT并不是与DFT不同的另一种变换，而是为了减少DFT运

7、算次数的一种快速算法。它是对变换式进行一次次分解，使其成为若干小点数的组合，从而减少运算量。常用的FFT是以2为基数的，其长度。它的效率高，程序简单，使用非常方便，当要变换的序列长度不等于2的整数次方时，为了使用以2为基数的FFT，可以用末位补零的方法，使其长度延长至2的整数次方。 (一)在运用DFT进行频谱分析的过程中可能的产生三种误差1．混叠   序列的频谱是被采样信号频谱的周期延拓，当采样速率不满足Nyquist定理时，就会发生频谱混叠，使得采样后的