《数字信号处理上机实验指导书》09级

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1、《数字信号处理》上机实验指导书光电信息与通信工程学院通信工程专业北京信息科技大学2011年10月目录实验一离散傅里叶变换的性质及应用1实验二IIR数字滤波器设计4实验三FIR数字滤波器设计6实验一离散傅里叶变换的性质及应用一、实验目的1.了解DFT的性质及其应用2.熟悉MATLAB编程特点二、实验仪器及材料计算机，MATLAB软件三、实验内容及要求1.用三种不同的DFT程序计算血)=傀⑷的256点离散傅里叶变换X伙)，并比较三种程序计算机运行时间。(1)编制用forloop语句的M函数文件dftl.m,川循环变量逐点计算X伙)；(2)编写JIJMATLAB矩阵运算的M函数文件dft2.m,完

2、成下列矩阵运算：X(0)x(l)■■X(N—1)班0)班1)…Lx(N—1)(3)调用伍库函数，直接计算X伙)；(4)分别调用上述三种不同方式编写的DFT程序计算序列兀⑺)的离散傅里叶变换X伙)，并画出相应的幅频和相频特性，再比较各个程序的计算机运行时间。2.利用DFT实现两序列的卷积运算，并研究DFT点数与混叠的关系。(1)己知两序列：/2(h)=⑶5)"；0K3，用MATLAB生成随机输入信号x(n),0;/?>3n的取值为0〜2；(2)用直接法(即用线性卷积的定义计算，见下式)计算线性卷积y(n)=x(n)*h(n)的结果，并以图形方式表示结果；N7)心)=工x(m)xh(n-m),0

3、

4、加注必要的说明；2.对实验结果作理论计算，解释实验结果；3.回答思考题；4.总结实验体会及实验中存在的问题。六、参考程序I.dftl.m：用for循环计算DFTofunction[Am,pha]=dftl(x)N=lcngth(x);w=exp(-j*2*pi/N);fork=l:Nsum=0;forn=1:Nsum=sum+x(n)*wA((k-l)*(n-1));endAm(k)=abs(sum);pha(k)=angle(sum);end2.dft2.m:丿IJMATLAB短阵计算DFT。function[Am,pha]=dft2(x)N=length(x);n=[0:N-l];k=[

5、0:N-l];w=exp(-j*2*pi/N);nk=n'*k;wnk=w.A(nk);Xk=x*wnk;Am=abs(Xk);pha=angle(Xk);2.dft3.m：调用FFT库函数计算DFT。function[Am,pha]=dft3(x)Xk=fft(x);Am=abs(Xk);pha=angle(Xk);3.lab.dft.m：调川M函数文件的M程序文件示例。x=fones(1,8),zeros(1,504)];t=cputime;[Aml,phal]=dftl(x);tl=cputime-t;4.木实验所川的部分MATLAB函数：◊x=rand(r,c):用MATLAB随机生

6、成输入信号x(n),范围为0〜l,i•行,c歹！J。◊y=conv(xl,x2):将序列xl(n)与序列x2(n)做线性卷积，结果赋给序列y(n)。◊y=fft(x,L):将序列x(n)做L点快速傅立叶变换，结果赋给序列y(n)0◊y=ifft(x,L):将序列x(n)做L点快速傅立叶反变换，结果赋给序列y(n)。◊stem(x,y):以x为横坐标，y为纵坐标画离散曲线。实验二IIR数字滤波器设计一、实验目的1、熟悉川双线性变换法设计IIR数字滤波器的原理与方法。2、掌握数字滤波器的计算机软件实现方法。3、通过观察对实际心电图信号的滤波作用，学习数字滤波器在实际中的应用。二、实验仪器及材料计

7、算机，MATLAB软件三、实验内容及要求1.设计巴特沃斯低通数字滤波器对人体心电信号进行滤波(1)人体心电图信号在测量过程中会受到工业高频干扰，所以必须经过低通滤波处理，才能作为判断心肌功能的有用信息。以下为一个实际心电图信号采样序列x(n),其中存在高频T扰，采样周期T=1秒。在实验中，以x(n)作为输入序列，滤除其中T•扰成分。x(n)=[・4,・2,0,・4,・6,・4,・2,4・6,・6,・4,・4,