实验三-窗函数的特性分析

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1、本科学生实验报告学号***************姓名***************学院物电学院专业、班级***************实验课程名称数字信号分析与处理教师及职称***************开课学期2015至2016学年下学期填报时间2016年3月25日云南师范大学教务处编印一、验设计方案实验序号实验三实验名称窗函数的特性分析实验时间2016/3/25实验室同析楼三栋313实验室1．实验目的分析各种窗函数的时域和频域特性，灵活应用窗函数分析信号频谱和设计FIR数字滤波器。2．实验原理、实验流程或装置示意图在确定信

2、号谱分析、随机信号功率谱估计以及FIR数字滤波器设计中，窗函数的选择对频谱分析和滤波器设计都起着重要的作用。在确定信号谱分析和随机信号功率谱估计中，截短无穷长的序列会造成频率泄露，影响频率普分析的精确度和质量。合理选取窗函数的类型，可以改善泄露现象。在FIR数字滤波器设计中，截短无穷长的系统单位脉冲序列会造成FIR滤波器的幅度特性产生波动，且出出现过渡带。【例1.3.1】写出分析长度N=51点矩形窗的时域波行和频谱的MATLAB程序。[解]N=51;w=boxcar(N);W=fft(w,256);subplot(2,1,1);

3、stem([0:N-1],w);subplot(2,1,2);plot([-128:127],abs(fftshift(W)));运算结果如图1.3.1所示图1.3.1矩形窗的时域波形和频谱3．实验设备及材料计算机，MATLAB软件4．实验方法步骤及注意事项注意事项：（1）在使用MATLAB时应注意中英输入法的切换，在中文输入法输入程序时得到的程序是错误的；（1）MATLAB中两个信号相乘表示为x.*u,中间有个‘.’，同样两个信号相除也是如此；（2）使用MATLAB编写程序时，应新建一个m文件，而不是直接在Comandante

4、窗口下编写程序；（3）在使用ＭＡＴＬＡＢ编程时，应该养成良好的编写习惯。5．实验数据处理方法图像法6．参考文献《信号分析与处理》《MATLAB数值计算与方法》二、报告1．实验现象与结果实验内容1.分析并绘出常用窗函数的时域波形特性。N=51;w=boxcar(N);subplot(3,1,1);stem([0:N-1],w);title('矩形窗的时域波形')w=hanning(N);subplot(3,1,2);stem([0:N-1],w);title('汉宁窗的时域波形')w=hamming(N);subplot(3,1,

5、3);stem([0:N-1],w);title('汉明窗的时域波形')实验运行结果如图3.1图3.1矩形窗、汉宁窗及汉明窗的时域特性波形N=51;w=blackman(N);subplot(3,1,1);stem([0:N-1],w);title('布莱克曼窗的时域波形');w=bartlett(N);subplot(3,1,2);stem([0:N-1],w);title('Bartlett窗的时域波形');beta=2*N;w=Kaiser(N,beta);subplot(3,1,3);stem([0:N-1],w);ti

6、tle('凯泽窗的时域波形');实验结果如图3.2所示图3.2布莱克曼窗、Bartlett窗、凯泽窗时域特性波形3.研究凯泽窗（Kaiser）的参数选择对其时域和频域的影响。（1）固定beta=4，分别取N=20,60,110N=20;beta=4;w=Kaiser(N,beta);subplot(3,2,1);stem([0:N-1],w);title('第3题凯泽窗N=20时域波形');W=fft(w,256);subplot(3,2,2);plot([-128:127],abs(fftshift(W)));title('第

7、3题凯泽窗N=20频域波形')N=60;w=Kaiser(N,beta);subplot(3,2,3);stem([0:N-1],w);title('第三题凯泽窗N=60波形');W=fft(w,256);subplot(3,2,4);plot([-128:127],abs(fftshift(W)));title('第3题凯泽窗N=60频域波形');N=110;w=Kaiser(N,beta);subplot(3,2,5);stem([0:N-1],w);title('第三题凯泽窗N=110波形');W=fft(w,256);s

8、ubplot(3,2,6);plot([-128:127],abs(fftshift(W)));title('第3题凯泽窗N=110频域波形')实验结果如图3.3图3.3N取不同值的时的时域和频域波形（2）固定N=60，分别取beta=1,5,11.N=60be