数字信号处理课程设计指导书(8页).doc

-数字信号处理课程设计指导书-第 8 页数字信号处理课程设计指导书王宏志 吕洪武周明月计算机科学与工程学院2016年12月网站：数字信号处理课程设计指导书课程代码：40436311课程名称：数字信号处理课程设计课程类别：实践教学课程性质：必修总 学 时：1周学 分：1分先修课程：信号与系统、概率与随机过程适用专业：电子信息工程课程设计任务与要求数字信号处理课程是电子、通信、计算机、自动化、信息处理等专业的重要基础课。本课程以信号与系统、工程数学为基础，要求学生掌握时域离散信号和系统的基本理论、基本分析方法以及FFT、数字滤波器、谱分析等数字信号处理技术。数字信号处理是一门理论与实践联系紧密的课程，所以本课程安排一周课程设计，以帮助学生掌握数字信号处理技术，提高学生分析问题和解决问题的能力，并通过设计培养学生的创新意识。本课程设计的基本要求如下：1 学会用MATLAB语言编写数字信号处理的程序，通过上机实习加深对课堂所学知识的理解；2 上机前应按照要求把设计内容准备好，即编好程序及需要改变的参数，能预计出可能出现的结果；3 观察实验结果，得出结论；4 设计结束时提交设计报告。二、考核办法及成绩评定：根据上机操作、设计报告和答辩给出成绩。三、教学文件及形式：教材：丛玉良 数字信号处理 吉林科学技术出版社主要参考书：程佩青 数字信号处理教程 清华大学出版社学生在教师的辅导下完成给定题目，也可自拟题目。四、设计内容题目1 IIR数字滤波器设计（）1内容：设计一个数字巴特沃斯低通滤波器，设计指标如下： 采样时间间隔。2要求：（1）用单位冲激响应不变变换法进行设计。（2）给出详细的滤波器设计说明书。（3）给出经过运行是正确的程序清单并加上详细的注释。（4）画出所设计滤波器的幅度特性和相位特性。3说明：（1） 把数字频率转换为模拟频率：，。（2） 计算巴特沃斯模拟滤波器的截止频率和阶数。（3） 设计巴特沃斯模拟低通滤波器，给出参数和（此处使用了MATLAB中的buttap(N)函数。（4） 把模拟滤波器用单位冲激响应不变变换法转换成数字滤波器（此处使用了MATLAB中的residuez函数）。（5） 变直接形式为并联形式，并给出结构图。（6） 画出幅度特性和相位特性。题目2 IIR数字滤波器设计（）1内容：设计一个数字巴特沃斯低通滤波器，设计指标如下： 采样时间间隔。2要求：（1）用双线性变换法进行设计。（2）给出详细的滤波器设计说明书。（3）给出经过运行是正确的程序清单并加上详细的注释。（4）画出所设计滤波器的幅度特性和相位特性。3说明：（1） 对数字频率指标进行预畸变使其成为模拟频率指标：，。（2） 计算巴特沃斯模拟滤波器的截止频率和阶数。（3） 设计巴特沃斯模拟低通滤波器，给出参数和（此处使用了MATLAB中的buttap(N)函数。（4） 把模拟滤波器用双线性变换法转换成数字滤波器（此处使用了MATLAB中的bilinear函数）。（5） 变直接形式为级联形式，并给出结构图。（6） 画出幅度特性和相位特性。题目3 FIR数字滤波器设计（I）1内容：设计一个低通数字FIR滤波器，指标如下：2要求：（1）给出详细的滤波器设计说明书。（2）给出经过运行是正确的程序清单并加上详细的注释。（3）选择合适的窗函数，确定冲激响应。（4）画出所设计滤波器的幅度特性和相位特性。3说明：（1） 根据的值选择Hamming窗并计算序列的长度N。（2） 产生理想低通滤波器的冲激响应。（3） 产生Hamming窗函数（用Hamming（n）函数）。（4） 加窗，计算频率响应（用frequ函数）。（5） 画出幅度特性和相位特性。题目4 FIR数字滤波器设计（II）1内容： 用矩形窗、汉宁窗、布莱克曼窗设计FIR低通滤波器，指标：N=11，截止频率(弧度)c=0.2。2要求：（1）给出详细的滤波器设计说明书。（2）给出经过运行是正确的程序清单并加上详细的注释。（3）画出所设计滤波器的幅度特性和相位特性。3说明：（1）在编程之前，认真复习有关FIR滤波器设计的有关知识，尤其是窗函数法的有关内容，熟悉窗函数及四种线性相位FIR滤波器的特性，掌握窗函数设计滤波器的具体步骤。（2）编制窗函数设计FIR滤波器的主程序及相应子程序。（3）完成以上设计实验，并对结果进行分析和解释；题目5 经典谱估计（周期图法）1内容：计算并画出下述信号的功率谱 其中，归一化频率，是白噪声 经过FIR滤波器的输出，滤波器参数为 。2要求：（1）给出详细的滤波器设计说明书。（2）给出经过运行是正确的程序清单并加上详细的注释。（3）采用周期图法和Welch方法。（4）画出的功率谱。3说明：（1） 产生白噪声，功率为0.1（randn），通过FIR滤波器产生（filter）。（2）产生。（3）画信号的功率谱（freqz）。（4）用周期图法画的功率谱（fft）。（5）用Welch方法画的功率谱。题目6 经典谱估计（自相关法）1内容：计算并画出下述信号的功率谱 其中，归一化频率，是白噪声 经过FIR滤波器的输出，滤波器参数为 。2要求：（1）给出详细的滤波器设计说明书。（2）给出经过运行是正确的程序清单并加上详细的注释。（3）采用自相关法。（4）画出的功率谱。3说明：（2） 产生白噪声，功率为0.1（randn），通过FIR滤波器产生（filter）。（2）产生。（3）画信号的功率谱（freqz）。（4）用自相关法画的功率谱（fft）。（5）用Welch方法画的功率谱。题目7离散系统的频域分析与零极点分布1、 内容：编制Matlab程序，完成以下功能，根据系统函数求出系统的零极点分布图，并求解系统的单位脉冲响应；根据零极点分布图判断系统的稳定性；比较不同零极点发布对系统频率响应特性的影响；绘制相关信号的波形。下面各系统函数具有相同的极点分布：2要求：（1）分别画出各系统的零极点分布图，并判断系统的稳定性；（2）分别画出系统的幅频特性和相频特性曲线；3、说明：（1）了解通过系统函数零极点分布判断系统因果稳定性的方法；（2）了解系统函数零极点分布对系统频率响应特性的影响；（3）完成以上设计实验，并对结果进行分析和解释；题目8 离散系统的频域分析与零极点分布1、内容：编制Matlab程序，完成以下功能，根据系统函数求出系统的零极点分布图，并求解系统的单位脉冲响应；根据零极点分布图判断系统的稳定性；比较不同零极点发布对系统频率响应特性的影响；绘制相关信号的波形。两个系统函数如下：2.要求:（1）分别画出各系统的零极点分布图，并判断系统的稳定性；（2）分别画出系统的幅频特性和相频特性曲线；3、说明：（1）了解通过系统函数零极点分布判断系统因果稳定性的方法；（2）了解系统函数零极点分布对系统频率响应特性的影响；（3）完成以上设计实验，并对结果进行分析和解释；题目9 用DFT计算卷积1、内容：编制Matlab程序，完成以下功能，用DFT计算卷积，利用fftfilt函数实现重叠相加法计算线性卷积。2、要求：（1）已知，。计算*，并画出波形图。（2）假设，用重叠相加法计算*，并画出、与的波形。3、说明：（1）了解线性卷积的定义和计算方法；（2）了解重叠相加法计算线性卷积的原理；（3）完成以上设计实验，并对结果进行分析和解释；