西安电子(丁美玉第三版)数字信号处理-第8章

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1、第8章　上机实验2011-9-58.1实验一：系统响应及系统稳定性8.2实验二：时域采样与频域采样8.3实验三：用FFT对信号作频谱分析8.4实验四：IIR数字滤波器设计及软件实现8.5实验五：FIR数字滤波器设计与软件实现8.6实验六：数字信号处理在双音多频拨号系统中的应用8.1实验一：系统响应及系统稳定性8.1.1实验指导1.实验目的（1）掌握求系统响应的方法。（2）掌握时域离散系统的时域特性。（3）分析、观察及检验系统的稳定性。2.实验原理与方法在时域中，描写系统特性的方法是差分方程和单位脉冲响应，在频域可以用系统函数描述系统特性。已知输入信号可以由差分方程、单位脉冲响

2、应或系统函数求出系统对于该输入信号的响应。本实验仅在时域求解。在计算机上适合用递推法求差分方程的解，最简单的方法是采用MATLAB语言的工具箱函数filter函数。也可以用MATLAB语言的工具箱函数conv函数计算输入信号和系统的单位脉冲响应的线性卷积，求出系统的响应。系统的时域特性指的是系统的线性时不变性质、因果性和稳定性。重点分析实验系统的稳定性，包括观察系统的暂态响应和稳定响应。系统的稳定性是指对任意有界的输入信号，系统都能得到有界的系统响应。或者系统的单位脉冲响应满足绝对可和的条件。系统的稳定性由其差分方程的系数决定。实际中检查系统是否稳定，不可能检查系统对所有有界的输入信号

3、，输出是否都是有界输出，或者检查系统的单位脉冲响应满足绝对可和的条件。可行的方法是在系统的输入端加入单位阶跃序列，如果系统的输出趋近一个常数（包括零），就可以断定系统是稳定的［12］。系统的稳态输出是指当n→∞时，系统的输出。如果系统稳定，则信号加入系统后，系统输出的开始一段称为暂态效应，随着n的加大，幅度趋于稳定，达到稳态输出。注意在以下实验中均假设系统的初始状态为零3．实验内容及步骤（1）编制程序，包括产生输入信号、单位脉冲响应序列的子程序，用filter函数或conv函数求解系统输出响应的主程序。程序中要有绘制信号波形的功能。（2）给定一个低通滤波器的差分方程为y(n)=0.0

4、5x(n)+0.05x(n－1)+0.9y(n－1)输入信号x1(n)=R8(n)x2(n)=u(n)①分别求出x1(n)=R8(n)和x2(n)=u(n)的系统响应y1(n)和y2(n)，并画出其波形。②求出系统的单位脉冲响应，画出其波形。（3）给定系统的单位脉冲响应为h1(n)=R10(n)h2(n)=δ(n)+2.5δ(n－1)+2.5δ(n－2)+δ(n－3)用线性卷积法求x1(n)=R8(n)分别对系统h1(n)和h2(n)的输出响应y21(n)和y22(n)，并画出波形。（4）给定一谐振器的差分方程为y(n)=1.8237y(n－1)－0.9801y(n－2)+b0x

5、(n)－b0x(n－2)令b0=1/100.49，谐振器的谐振频率为0.4rad。①用实验方法检查系统是否稳定。输入信号为u(n)时，画出系统输出波形y31(n)。②给定输入信号为x(n)=sin(0.014n)+sin(0.4n)求出系统的输出响应y32(n)，并画出其波形。4．思考题(1)如果输入信号为无限长序列，系统的单位脉冲响应是有限长序列，可否用线性卷积法求系统的响应?如何求（2）如果信号经过低通滤波器，信号的高频分量被滤掉，时域信号会有何变化?用前面第一个实验的结果进　　行分析说明。5．实验报告要求（1）简述在时域求系统响应的方法。（2）简述通过实验判断系统稳定性

6、的方法。分析上面第三个实验的稳定输出的波形。（3）对各实验所得结果进行简单分析和解释。（4）简要回答思考题。（5）打印程序清单和要求的各信号波形。8.1.2实验参考程序实验1程序：exp1.m%实验1：系统响应及系统稳定性closeall；clearall%====================================%内容1：调用filter解差分方程，由系统对u(n)的响应判断稳定性A=［1，-0.9］；B=［0.05，0.05］；%系统差分方程系数向量B和Ax1n=［11111111zeros(1，50)］；%产生信号x1n=R8nx2n=ones(1

7、，128)；%产生信号x2n=unhn=impz(B，A，58)；%求系统单位脉冲响应h(n)subplot(2，2，1)；y=′h(n)′；tstem(hn，y)；%调用函数tstem绘图title(′(a)系统单位脉冲响应h(n)′)y1n=filter(B，A，x1n)；%求系统对x1n的响应y1nsubplot(2，2，2)；y=′y1(n)′；tstem(y1n，y)；title(′(b)系统对R8(n)的响应y1