《数字信号处理》实验指导书-新

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1、《数字信号处理》实验指导书陈秋妹编写适用专业：电子信息工程通信工程电子科学与计算机技术浙江理工大学信息电子学院2010年7月21前言《数字信号处理》是信息电子，通信工程等本科专业及其他相近专业的一门专业必修课。通过本课程的学习，学生应掌握以下基本概念、理论和方法：采样定理、离散序列的变换、离散信号的频谱分析；离散系统的传递函数、频率响应、离散系统的基本分析方法；数字滤波器的设计理论、滤波器的软件实现；离散傅立叶变换理论、快速傅立叶变换方法；有限字长效应。为了使学生更好地理解和深刻地把握这些知识，并在此基础上，训练和培养学生掌握离散系统的基本概念和分析方法，数字滤波器的设计和实现，以及如何利用

2、快速傅立叶变换等DSP技术对数字信号进行分析、滤波等处理，设置了以下三个实验：（1）离散时间序列卷积和MATLAB实现；内容：使用任意的编程语言编制一个程序，实现两个任意有限序列的卷积和。目的：理解线性非移变系统I/O关系和实现要求：掌握使用计算机实现数字系统的方法（2）FFT算法的MATLAB实现；内容：使用MATLAB编程语言编制一个程序，实现任意有限序列的FFT。目的：理解FFT算法的意义和实现要求：掌握使用计算机实现FFT算法的方法（3）数字滤波器的设计；内容：使用MATLAB编程语言编制一个程序，实现FIR或IIR滤波器的设计目的：理解数字滤波器的设计技术要求：掌握使用计算机进行数

3、字滤波器设计的方法（4）窗函数设计FIR滤波器；内容：使用MATLAB编程语言编制一个程序，实现FIR或IIR滤波器的设计目的：理解数字滤波器的设计技术要求：掌握使用计算机进行数字滤波器设计的方法该实验指导书是参照该课程的教学大纲而编制的，适合于信息电子工程、通信工程等本科专业及其他相近专业。21数字信号知识预备：一．典型的离散信号1．单位抽样信号2．脉冲串序列p(n)将在时间轴上延迟k个抽样周期，得若k从变到，则的所有移位可形成一个无限长的脉冲串序列p(n)3．单位阶跃序列4．正弦序列5．复正弦序列6．指数序列二．离散信号的运算1．信号的延迟给定离散信号x(n),若信号,分别定义为＝x(n

4、-k)=x(n+k)序列下x(n)在某一时刻k时的值可用的延迟来表示，即=212.两个信号的相加和相乘x(n)=x1(n)+x2(n)y(n)=x1(n)x2(n)y(n)=cx(n)3.信号时间尺度的变化y(t)=x(t/a),式中a>0若a>1或a<1呢？4.信号的分解5．信号的变换三．信号的分类1．连续时间信号和离散时间信号2．周期信号和非周期信号3．确定性信号和随机信号4．能量信号和功率信号5．一维信号、二维信号及多通道信号四．噪声x(n)=s(n)+u(n)x(n)=s(n)u(n)五．离散时间系统的基本概念y(n)=T[x(n)]例：一个离散时间系统的输入、输出关系是y(n)=a

5、y(n-1)+x(n)求所给系统的单位抽样响应。21例：系统式中,,为常数。求所给系统的单位抽样响应六．有关离散系统的几个重要定义1．线性对ax1(n)+bx2(n)的响应是ay1(n)+by2(n)2．移不变性T[x(n)]=y(n)T[x(n-k)]=y(n-k)3．因果性4．稳定性七．LSI系统的输入输出关系例：令，，求和的线性卷积。21实验一：离散时间序列卷积和MATLAB实现实验学时：2实验类型：验证实验要求：必修（一）实验目的：学会用MATLAB对信号与系统分析的方法，理解离散序列卷积和的计算对进行离散信号与系统分析的重要性。（二）实验原理：1、离散时间序列f1(k)和f2(k)

6、的卷积和定义：f(k)=f1(k)*f2(k)=2、在离散信号与系统分析中有两个与卷积和相关的重要结论：a、f(k)==f(k)*δ(k)即离散序列可分解为一系列幅度由f(k)决定的单位序列δ(k)及其平移序列之积。b、对线性时不变系统，设其输入序列为f(k)，单位响应为h(k)，其零状态响应为y(k)，则有：y(k)=（三）实验内容：conv.m用来实现两个离散序列的线性卷积。其调用格式是：y=conv(x,h)若x的长度为N，h的长度为M，则y的长度L=N+M-1。题一：令x(n)=，h(n)＝，y(n)=x(n)*h(n)，求y(n)。要求用subplot和stem画出x(n),h(n

7、),y(n)与n的离散序列图形。题二：已知序列f1(k)=f2(k)=调用conv()函数求上述两序列的卷积和21题三：编写计算两离散序列卷积和f(k)=f1(k)*f2(k)的实用函数dconv().要求该程序在计算出卷积和f(k)的同时，还绘出序列f1(k),f2(k)和f(k)的时域波形图，并返回f(k)的非零样值点的对应向量。function[f,k]=dconv(f1,f2,k1,k2)%f1(k)