徐少鹏-0909103227-数字信号处理课程设计报告

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1、中南大学课程设计报告题目　《数字信号处理》课程设计学院　信息科学与工程学院专业　电子信息工程班级　1004班姓名　徐少鹏学号　0909103227指导老师　　张昊　张金焕　　　　　　20目录一、课程设计内容要求…………………………………………………………3二、课程设计目的………………………………………………………………3三、课程设计题目………………………………………………………………4四、设计思想和系统功能结构及功能说明1.设计实验对采样定理验证………………………………………………42.设计实验对序列傅里叶变换变换

2、的频移特性验证……………………63.比较DFT和FFT计算结果和速度………………………………………74.滤波器设计………………………………………………………………9五、遇到的问题及解决方法……………………………………………………14六、课程设计总结………………………………………………………………14七、参考文献……………………………………………………………………15八、源代码清单…………………………………………………………………1520一、课程设计内容要求1、使用MATLAB（或其它开发工具）编程实现上述内容，写出

3、课程设计报告。2、课程设计报告的内容包括：⑴课程设计题目和题目设计要求；⑵设计思想和系统功能结构及功能说明；⑶设计中关键部分的详细描述和介绍，采用流程图描述关键模块的设计思路；⑷总结，包括设计过程中遇到的问题和解决方法，心得体会等；⑸参考文献；⑹程序源代码清单。二、实验目的（1）熟悉傅里叶算法原理和FFT子程序的应用。（2）了解学习采样定理，对采样定理的理解应用验证，以及学习采用不同的内插法对采样信号的恢复（3）设计实验对序列傅里叶变换的的频移特性进行验证（4）熟悉使用DFT和FFT对信号的处理方法，设计实验比较他

4、们的计算结果和计算速度。（5）掌握IIR数字滤波器的设计方法和原理，设计出给定参数选择不同滤波器的设计方案（巴特沃斯或切比雪夫型）。（6）掌握用窗函数法设计FIR数字滤波器的原理和方法。（7）熟悉线性相位FIR数字滤波器特性。（8）了解各种窗函数对滤波特性的影响。（9）熟悉掌握用matlab对一些基本的数字信号进行处理使用MATLAB（或其它开发工具）编程实现上述内容，20三、课程设计题目⑴请设计实验对采样定理进行验证。①请画出其傅立叶变换图；②请画出信号重建图（可以采用不同的内插方法）⑵请设计实验对序列傅立叶变换

5、的频移特性进行验证。⑶请设计实验比较DFT和FFT，比较它们的计算结果和计算速度。(4)滤波器设计—根据输入的数字滤波器的技术指标，包括通带截止频率,通带最大衰减,阻带截止频率,阻带最小衰减，设计滤波器，生成相应的滤波器系数，并画出对应的滤波器幅频、相频特性。①IIRDF设计：可选择滤波器基型（巴特沃斯或切比雪夫型）；②FIRDF设计：使用窗口法，可选择窗口类型，并对多种窗口、不同阶数设计的滤波器进行比较分析。(5)对于给出的任意一段语音信号，进行分析处理(选做)。①读出语音信号，并显示语音信号的时域波形，然后对读

6、出的信号进行FFT变换，得到信号的频谱特性。②分析其频谱特性，应用设计的低通、带通或高通滤波器进行滤波将主要的频率分量分离出来。③回放此语音信号，感觉滤波前后的声音有什么变化。四、设计思想和系统功能结构及功能说明1.采样定理验证①对连续信号进行等间隔采样形成采样信号，采样信号的频谱是原连续信号的频谱以采样频率为周期进行周期性的拓延形成的。②设连续信号X(t)a属带限信号，最高截止频率为Ωc如果采样角频率Ωs≥2Ωc那么让采样信号X(t)a通过一个增益为T,截止频率为Ωs/2的理想低通滤波器，可以唯一地恢复出院连续信

7、号X(t)a。否则Ωs≥2Ωc20会造成采样信号中频谱混叠现象，不可能无失真地恢复原连续信号。从采样定理可知，如果对有限带宽信号X(t)a以高于奈奎斯特频率进行采样，就能从其采样序列x(n)重构原模拟信号。重构可以分为两步：1.先把样本集转换成为一个加权脉冲串列；2.然后再将此脉冲串列通过一个带宽为[-Fs/2,Fs/2]的低通滤波器进行滤波。本题采用零阶保持器（ZOH）内插和一阶保持器（FOH）内插。运行结果如下：202.序列傅里叶变换变换的频移特性验证若，则结论：将信号乘以因子，对应于将频谱函数沿轴右移；将信号

8、乘以因子，对应于将频谱函数沿轴右移。运行结果如下：202.比较DFT和FFT第三题：比较DFT和FFT在DFS正变换中，只要把一个周期内的乘以对应的，即可得任意k下的；同理，在DFS反变换中，仅用的一个周期的值，即可得到任意n下的。如果同时限制(1.1.1)式中的n和(1.1.4)式中的k，使其都只在区间内取值，就得到了一个周期的和一个周期的间的对应关系式中