数字信号处理指导书

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1、前言 随着信息技术的不断发展，信号处理的新理论和新技术不断涌现，信号处理方面的教学方法也从单一的“课堂授课”方式向一种更为完整的“课堂――实验室”环境转变。近几年来，TheMathWorks,Inc.开发的MATLAB软件在信号处理范畴内的数值计算和技术应用就为广大DSP用户提供了较好的实验平台，成为辅助教学的有利工具。 本试验指导书主要是为大学本科《数字信号处理》课程提供的配套实验读本，主要目的是验证数字信号处理的有关理论，进一步理解巩固所学理论知识。书中将《数字信号处理》的主要理论和概念通过在计算机上

2、应用MATLAB来加以阐明和题解。学生应用MATLAB模拟信号处理过程以加深对教学内容的理解，培养独立解决问题的能力。书中的实验是基于MATLAB的信号处理工具箱函数制定的，并提供了一些实验中所需要的扩展函数，给学习《数字信号处理》的学生提供了一个掌握信号处理知识的良好机会。另外书中还提供了一些扩展题目可选作，便于学生作更为深入的研究。 本课程实验指导书针对MATLAB的初学者，要求学生运用MATLAB编程掌握一些数字信号处理的基本技能，学习软件的基本应用，主要内容有：信号的产生、时域采样、采样速率对信号

3、频谱的影响，离散系统差分方程求解、离散系统的零极点分析，线性卷积与圆周卷积、离散傅里叶变换和离散时间傅里叶变换的关系，离散信号的谱分析（FFT）、数字滤波器的设计等等。 实验一熟悉MATLAB环境、常用命令、信号处理工具箱与常见离散信号的MATLAB产生 [实验目的]： 熟悉MATLAB界面和常用命令； 了解怎样使用帮助系统和DEMO； 熟悉MATLAB的信号处理工具箱（SignalProcessingToolbox）中的常用函数； 学习怎样生成常用离散信号并显示出来。 [实验原理]： 用户初次使用M

4、ATLAB时，可以通过demo演示程序了解软件的计算和绘图功能，也可以通过Help帮助系统了解函数和命令的使用。 MATLAB的默认开发环境如图1所示，包括以下部分： Commandwindow（命令窗口） Commandhistory（命令历史窗口） Launchpad（启动窗口） Currentdirectory（当前目录浏览器） Help（帮助浏览器） Workspace（工作空间浏览器） Arrayeditor（数组编辑器窗口） Editor/Debugger（编辑器/调试器窗口） 图1MATL

5、AB开发环境 MATLAB命令窗口的界面下有一个菜单条，利用FILE菜单可方便对文件或窗口进行管理。其中FILE

6、NEW的各子菜单，M-FILE（M文件）、FIGURE（图形窗口）、或MODEL（SIMULINK编辑界面）分别可创建对应文件或模块。EDIT菜单允许用户和WINDOWS的剪切板交互信息。Launchpad窗口为用户提供了一条更简便的使用各种工具、演示和文档的途径。在launchpad中启动各种工具和访问各种技术文档只需打开每一项左边的“＋”号。 MATLAB语言最基本的赋值语句结构为：变量名

7、列表=表达。表达式由操作符或其它字符，函数和变量名组成，表达式的结果为一个矩阵，显示在屏幕上，同时输送到一个变量中并存放于工作空间中以备调用。如果变量名和“=”省略，则ANS变量将自动建立，例如键入：9031/89，得到输出结果：ans=101.471981。 在MATLAB中把数据绘成图形可有多种命令供选择。下面列出了这些命令： ◆绘图命令 Plot线性X-Y坐标图 Loglog双对数坐标图 SemilogxX轴对数半对数坐标图 SemilogyY轴对数半对数坐标图 Polar极坐标图 Mesh三维消隐

8、图 Contour等高线图 Bar条形图 Stairs阶梯图 除了可以在屏幕上显出图形外，还可以对屏幕上已有的图形加注释、题头或坐标网格。 ◆图形加注 Title画题头 Xlabelx轴标注 Ylabely轴标注 Text任意定位的标注 Gtext鼠标定位标注 Dgrid网格 关于坐标轴尺寸的选择和图形处理等控制命令： 图形控制命令: Axis人工选择坐标轴尺寸 Clg清除图形窗口 Ginput利用鼠标的十字准线输入 Hold保持图形 Shg显示图形窗口 Subplot将图形窗口分成N块子窗 MATLAB

9、中常用stairs、plot、stem、ezplot四个绘图命令：显示连续信号中的不连续点用stairs命令，连续信号用plot命令，离散信号则用stem命令较好，符号表达式表示的信号用ezplot命令。 MATLAB的矩阵和数组运算： 加减运算：两矩阵或数组的维数相同，运算的结果是两矩阵（数组）的对应元素进行加减。标量与矩阵（数组）的加减运算，其结果是标量与矩阵（数组）所有元素逐一加减。 乘除运算：矩阵乘的符号为“*”；数组