数字信号处理实验二.docx

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1、数字信号处理实验二 北京信息科技高校 数字信号处理试验报告 题 目： 数字信号处理课程设计试验 学 院： 信息与通信工程学院 专 业： 通信工程专业 姓 名： 班 级： 学 号： 指导老师： 试验目的 1、熟识IIR数字滤波器的设计原理与方法。 2、驾驭数字滤波器的计算机软件实现方法。 3、通过视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。 试验仪器及材料 计算机，MATLAB软件 试验内容及要求 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，所以必需经过低通滤波处理，才能作为推断心脏功能的有用信息。以下为一个实际心电

2、图信号采样序列x(n)，其中存在高频干扰，抽样周期Ts=1秒。在试验中，以x(n)作为输入序列，滤除其中干扰成分。 x(n)=-4,-2,0,-4,-6,-4,-2,-4,-6,-6,-4,-4,-6,-6,-2,6,12,8,0,-16,-38,-60,-84,-90,-66,-32,-4,-2,-4,8,12,12,10,6,6,6,4,0,0,0,0,0,-2,-4,0,0,0,-2,-2,0,0,-2,-2,-2,-2,0 对序列x(n)用FFT做频谱分析，生成x(n)的频谱图。 (2)设计一个巴特沃斯低通IIR数字滤波器H(z)。 设计指标参数为：在通带内频率低于0.2时，最大衰减小

3、于1dB； 在阻带内 0.3, 频率区间上，最小衰减大于15dB。 jw|H(e)|。 写出数字滤波器H(z)的表达式，画出滤波器的幅频响应曲线 (3) 用所设计的滤波器对实际心电图信号采样序列x(n)进行滤波处理，编写程序，求滤波后的序列y(n)，并分别画出滤波前后的心电图信号波形图和频谱图。 y(n)= 0,0,0,0, 0,0,0,0,-0.14025,0.40279,-0.56085 ,0.33328,0.023981,-0.18809,0.11843, -0.1038,0.11576,-0.1225,0.099815 ,-0.13769 ,0.095249,-0.0070273,0.

4、018867,0.090543,-0.11257,-0.070884 ,0.17676,-0.55407,0.24813,-0.34732,-0.30428,0.59426,-0.29574,-0.063869,0.34018,-0.73334,1.0293,-0.57107,-0.2461,0.83605,-0.83026,0.45459,0.011551,-0.25667,0.23896,-0.17361,0.20829,-0.28417,0.28765 ,-0.2035,0.02865,0.066164,0.077916,-0.36052, 0.53517,-0.5571 源程序 cle

5、ar all，clc x=-4,-2,0,-4,-6,-4,-2,-4,-6,-6,-4,-4,-6,-6,-2,6,12,8,0,-16,-38,-60,-84,-90,-66,-32,-4,-2,-4,8,12,12,10,6,6,6,4,0,0,0,0,0,-2,-4,0,0,0,-2,-2,0,0,-2,-2,-2,-2,0;%未经滤波的心电图信号 L=length(x); l=0:L-1; y=fft(x,L); Wp=0.2*pi; Ws=0.3*pi; Rp=1; Rs=15; N,Wn = buttord(Wp,Ws,Rp,Rs,s); b,a = butter(N,Wn,s)

6、; numa,dena=impinvar(b,a,1); w=linspace(0,pi,1024); h=freqz(numa,dena,w); norm=max(abs(h); numa=numa/norm; z,p=tf2zp(b,a); figure(1) plot(w,20*log10(abs(h)/norm); grid; xlabel(数字频率); ylabel(幅度响应dB); figure(2) plot(w,abs(h); grid; xlabel(数字频率); ylabel(幅度响应|H(e(jw)|); figure(3) zplane(z,p); xx=filter(

7、b,a,x); yy=fft(xx,L); figure(4) subplot(2,1,1) stem(l,x); title(未经滤波的心电图信号); xlabel(n); subplot(2,1,2) stem(l,xx); title(经滤波之后的心电图信号); xlabel(n); figure(5) subplot(2,1,1) plot(l,abs(y); title(未经滤波的心电图信号的频谱); subplot(2,1,2) plot(l,abs(yy); title(经滤波处理的心电图信号的频谱); 2用help查看内部函数cheb1ord.m及cheby1.m，了解调用格式

8、。 编程设计教材习题6-2，求模拟滤波器Ha(s)的表达式。 源程序 close all clear all clc Wp=2*pi*3000; Rp=2; Ws=2*pi*12000; Rs=50; Fs=24000; w=linspace(0,pi,1024); N,Wn=cheb1ord(Wp,Ws,Rp,Rs,s); e=sqrt(10(Rp/10)-1); b,a=cheby1(N,e,Wn,s) numa,dena=impinvar(b,a,Fs); h=freqz(numa,dena,w); norm=max(abs(h); plot(w*Fs/pi,20*log10(abs(h

9、)/norm) title(幅度响应) xlabel(频率(Hz) ylabel(幅度(dB) grid 3模拟滤波器的数字化 用内部函数impinvar及bilinear实现教材习题6-5，求数字滤波器H(z)的表达式。 源程序 close all clear all clc b1=0 0 1; a1=1 1 1; b2=0 0 1; a2=2 3 1; numa1,dena1=impinvar(b1,a1,0.5) numa2,dena2=bilinear(b1,a1,0.5) numa3,dena3=impinvar(b2,a2,0.5) numa4,dena4=bilinear(b2,

10、a2,0.5) 本试验所用的部分MATLAB函数 L=length(x) ：求序列x长度。 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)。 n,Wn = buttord(Wp,Ws,Rp,Rs,s) ：计算模拟Butterworth滤波器的最小阶次n和截止频率为Wn。 b,a = butter(n,Wn,s)：设计模拟截止频率为Wn（rad/s）的n阶 Butterworth低通滤波器，返回值为模拟滤波器的系数。 y=filter(b,a,x): 将序列x(n) 通过滤波器滤波后生成序列y(n)，滤波器的分母多项式系数构成a向量，分子多项式系数构成b向量。

11、BZ,AZ = impinvar(B,A,Fs)：冲激响应不变法，返回值为数字滤波器的系数。 BZ,AZ = bilinear(B,A,fs) ：双线性变换，返回值为数字滤波器的系数。 H w=freqz(b,a)：由滤波器分母多项式系数构成的a向量和分子多项式系数构成的b向量求系统频响。 截图 试验体会 这次的试验让这让我看到了理论与实践相结合的优势与用处，让我受益匪浅。我相识到了自己理论学问的不足，也相识到了我们学习的基础学问原委能运用于什么领域，如何运用。我们在老师的耐性指导下调试电路，直到得到要求的效果。让我们在学习电路、信号等理论学问的同时，明白如何把这些应用于实际。 数字信号处理试验二 数字信号处理试验 数字信号处理试验5 数字信号处理试验4 数字信号处理试验讲稿 数字信号处理试验教案 数字信号处理试验报告 数字信号处理试验报告 数字信号处理试验报告 数字信号处理教案 本文来源：网络收集与整理，如有侵权，请联系作者删除，谢谢！第8页 共8页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页