数字信号处理实验与课程设计教程

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1、数字信号处理实验与课程设计教程戴虹编工学部计算机与信息工程学院2015年12月内容简介：数字信号处理是高校通信工程、电子信息工程、自动化、测控等专业的一门非常重要的专业基础课程，是我校的校重点课程、校精品课程与上海市教委重点课程。本书是数字信号处理课程的实验及课程设计教材，基于matlab编程，配合理论授课内容与应用型人才培养的教学目标而编写。全书分为上下两篇，上篇为数字信号实验指导，共有5个实验：信号、系统及系统响应、离散信号与系统的复频域分析、DFT和FFT频谱分析、IIR数字滤波器设计、FIR数字滤波器设计。下篇是数字

2、信号处理课程设计教程，共3个课程设计题：双音多频(DTMF)的产生与检测、音乐信号中啸叫噪声的消除、回音消除。力求使学生对数字信号处理课程产生浓厚的兴趣，并掌握数字信号处理的matIab仿真实践方法。课程设计以小组方式进行，要求学生任选一题进行设计并撰写课程设计报告。本书适合作为普通高校电子信息工程、通信工程、测控、自动化等专业本科数字信号处理实验与课程设计教材，也可作为相关领域工程技术人员的参考书籍。目录上篇数字信号处理实验指导实验一信号、系统及系统响应实验二离散信号与系统的复频域分析实验三DFT和FFT频谱分析实验四II

3、R数字滤波器设计实验五FIR数字滤波器设计下篇数字信号处理课程设计教程课题1双音多频CDTMF）信号的产生与检测课题2音乐信号中的啸叫噪声消除课题3回音消除附录AMatlab程序设计入门附录B实验报告撰写格式参考文献上篇数字信号处理实验指导实验一信号、系统及系统响应一、实验目的1.掌握典型序列的产生方法。2.掌握DFT的实现方法，利用DFT对信号进行频域分析。3.熟悉连续信号经采样前后频谱的变化，加深对时域采样定理的理解。4.分别利用卷积和DFT分析信号及系统的时域和频域特性，验证时域卷积定理。二、实验环境1.Windows

4、2000操作系统2.MATLAB6.0三、实验原理1.信号采样对连续信号xa(t)=Ae"atSiii(Qut)ii(t)进行采样，采样周期为T,采样点0

5、x(n)

6、=Ex(n)e_j°k，1,/I=0其中(

7、<=0，1，2，...，〜1-1)，通常M>N，以便观察频谱的细节。

8、X(ejwk)

9、----x(n)的幅频谱。M4.连续信号采样前后频谱的变化ZH=-ooA即采样信号的频谱Xa(jQ)是原连续信号x

10、a(t)的频谱Xa(jQ)沿频率轴，以周期重复出现，幅度为原来的倍。5.采样定理由采样信号无失真地恢复原连续信号的条件，即采样定理为：6.时域卷积定理设离散线性时不变系统输入信号为x(ii)，单位脉冲响应为h(n)，则输出信号y(n)=；由时域卷积定理，在频域中,Y(ei<°)=FT[y(n)]=。四、实验内容1.分析采样序列特性(1)程序输入产生采样序列xa(n)=Ae'an1sin(Q«nT)u(n)(O彡n<50)，其中A=44.128,a=507271,Qo=50a/I兀采样频率^(可变)，T=l/fs。(要求写％程

11、序注释)%程序shiyanll.mdear%clc%A=444.128;a=§0*sqrt(2)*pi;%w0=50*sqrt(2)*pi;fs=inputf输入采样频率fs=f);T=l/fs;N=50;n=O:N-l;xa=A*exp(-a*n*T).*sin(wO*n*T);%subplot(221);stem(n，xa，’.’);grid;%M=100;[Xa,wkl=DFT(xa,M);%f=wk*fs/(2*pi);%subplot(222);plot(f,abs(Xa));grid;%DFT子函数:DFT.mf

12、unction

13、X,wk

14、=DFT(x,M)N=length(x);%n=0:N-l;fork=0:M-lwk(k+l)=2*pi/M*k;X(k+l)=sum(x.*exp(-j*wk(k+l)*n));%end(2)实验及结果分析a.取fs=1000(Hz),绘出xa⑻及IXa^’l的波形。b.取fs=300(Hz)，绘出xa⑻及

15、Xa(ejwk)

16、的波形。c.取fs=200(Hz)，绘出xa⑻及

17、Xa(ejwk)

18、的波形。d.a，b，c中，哪几种情况出现了频谱混叠现象？；出现频谱混叠的原因是2.时域离散信号和系统响应分

19、析(1)hb(n)=5(n)+2.5S(n-1)+2.56(n-2)+6(n-3)程序语句为hb=[l，2.5,2.5，l];(2)卷积语句：y=conv(x，h)其中x—输入序列x(n)；h一单位脉冲响应h(n);y输出序列y(n)。3.卷积定理验证(1)编程实现y(n)=xa(n)*h