《数字信号处理上机指导》08级

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1、《数字信号处理》上机实验指导书信息与通信工程系通信工程专业北京信息工程学院2010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x(n)=R,(n)的256点离散傅里叶变换X(灯，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,用循环变量

2、逐点计算X(灯；(2)编写用MATLAB矩阵运算的M函数文件dft2.m,完成下列矩阵运算：x(0)…■40)X(1)■■=••••■■…••••41)■■■•••叨(心)••...忧NTMT)■4^-1)(3)调用fft库函数，直接计算X(灯；(4)分别调用上述三种不同方式编写的DFT程序计算序列xS)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。.f(3/5)M-O<7?<3(1)已知两序列：h(n)='，用

3、MATLAB生成随机输入信号x(n),〔0;«>3n的取值为0〜2；(2)用直接法(即卅线性卷积的定义计算，见卜-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；N-1y(n)=^x(m)xh(n-加)，Q

4、果。四、思考题1.肓接计算2=256点的DFT与用FFT计算256点，理论上速度弟别应有多少？2.说明为什么在实验内容2中L=6,8,10时釆用FFT法对两序列计算圆周卷积的结果与线性卷积y(n)=x(n)*h(n)的结果相同，而与L=5吋计算结果不同？五、实验报告要求1.列出木实验编写的所有文件及各项实验结果曲线，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1.dftl.m：用for循环计算DFTofunction]Am,pha]=dftl

5、(x)N=lcngth(x);w=cxp(-j*2*pi/N);fork=l:Nsum=0;forn=1:Nsum=sum+x(n)*wA((k-l)*(n-l));endAm(k)=abs(sum);pha(k)=anglc(sum);end2.dft2.m：用MATLAB矩阵计算DFT。function[Am,pha]=dft2(x)N=lcngth(x);n=[0:N-l];k=[0:N-l];w=exp(-j*2*pi/N);nk=n'*k;wnk=w—mk);Xk=x*wnk;Am=abs(Xk);pha=

6、angle(Xk);1.dft3.m：调用FFT库函数计算DFT。function[Am,pha]=dft3(x)Xk=fift(x);Am=abs(Xk);pha=anglc(Xk);2.lab_dft.m：调用M函数文件的M程序文件示例。x=[ones(h8),zeros(l,504)];t=cputimc;[Aml,phal]=dftl(x);tl=cputimc-t;3.本实验所用的部分MATLAB函数：◊x=rand(r,c):用MATLAB随机生成输入信号x(n),范围为0〜1,1•彳亍,c列。◊y=co

7、nv(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)«◊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)0◊stem(x,y):以x为横坐标，y为纵坐标画离散

8、11

9、线。实验二IIR数字滤波器设计一、实验目的1、熟悉用双线性变换法设计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。

10、二、实验仪器及材料计算机，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屮会受到工业高频干扰，所以必须经过低通滤波处理，才能作为判断心脏功能的有卅信息。以卜•为一个实际心电图信号采样序列x(n),其屮存在高频干扰，釆样周期T=1秒。在实验中，以x(n)作为输入序列，滤除具中干