2023年数字处理实验报告.pdf

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1、南京邮电大学通达学院实 验 报 告实验名称 熟悉M A T L A B 环境快速傅里叶变换及其应用II R 数字滤波器的设计F I R 数字滤波器的设计课程名称 数字信号解决A班级学号_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _姓 名_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _开课时间 2023/2 0 2 3 学年，第 二学期实验一 熟悉MATLAB环境一、实验目的(1)熟悉M A T L AB的重要操作命令。(2)学会简朴的矩阵输入和数据读写。(3)掌握简朴的绘图命令。(4)用M A T L A B编程并学

2、会创建函数。(5)观测离散系统的频率响应。二、实验内容(1)数组的加、减、乘、除和乘方运算。输入A=L L 2 3 4 ,B=3,4,5 ,6 ,求C=A+B,D=A-B,E=A.*B,F=A./B,G=A.AB。并用 s t e m 语句画出 A、B、C、D、E、F、G o实验程序cle a rn=0:1:3;A=l 2 3 4 ;s ub p lot(3,1,1)stem(n,A)xlab elfn1)y labe 1 (A)B=3,4,5,6;subplot(3,l,2)stem(n,B)x 1 abe 1(h)ylabelfB1)C=A+B；subp 1 ot(3,1,3)s t em

3、(n,C)xlabel Cn)y 1 ab e 1 (C)fi g ureD=A-BE=A.*BF=A./BG=A.A BQ Figure 1I。回运营的数据结果和图形(2)用M A TLAB实现下列序列:a)x()=0.8n 0 4 n 4 15cl e arCLOSE A L Ln=0:1:15;X 1=0.8.入n;s t e m (n,xi)x l a be 1(n )y la b e l(1 X (n)t i t l e(2(a)Q Figure 110回 汉b)x(n)=e(0-2+3y)M 0n15n=0:1:15;i=s q r t(-1);a=0.2+3*i;x2=exp(a

4、*n);figuresubp 1 o t(1,2,1)stem(n,real(x 2)x 1 a b el(7 n)ylab e l-x(n)实部)s ubplot(1 ,2,2)stem(n,i mag(x 2)x label,n()y I abel(，x(n)虚部)c)x(n)=3cosa125、n+0.2z)+2sin(0.25/rn+0la0IAHIA15nHo二二5)X3H3*C OS(0.125*p i*n+02*p i)+2*sm(。.2 5 pi*n+07pi)；s t e m(F X 3)x l a be l(3-)yl ab e l(-x(n)-)(5)给定一因果系统H(z

5、)=(l+&z-i+z-2)/(l-0.6 7ZT+0.9Z-2),求出并绘制”(Z)的幅频响应和相频响应。c l e a rCL O S E A L Lk=5 1 2;n u m =1 2 A(1/2)1 ;d e n=l -0.6 7 0.9 ;W =0 :p 1 /k:p i;h=f r e q z(n u m,d e n,w)；su b p lo t(2,2,1)；p 1 o t(w/p i,r e a l(h);g r 1 d1 1 t i e (Ep21)x l a b e l(o m e g a/p i*)；y la b e l(1-u5IE 1)sub p l o t (2,2

6、,2);p lo t(w/p i,im ag (h);g r 1 dt l t l e(D e2e)x i a b e i (1 o m e g a/p i )；y i a b e i(-UGIE*);su b p lo t(2,2,3)；p 1 0 t (w/p i,abs(h);g rid;t i t 1 e(1-uSEA：x 1);x 1 ab 6 1(1 O m eg a/p i );y la b e l(f-uSlE 1);S ub p lo t(2,2,4);p lo t(w/p i,a n g le (h);g r 1 d；t 1 1 1 e(1Ia t x1)；X 1 a be

7、 1(om e g a/p i1);y l a b e!(1 Ia i (ra d)1);相位谱210 0-10实部0.5WJC幅度谱20-200oO-2-4(pals亚57 1o.w30.5兀w(6)计算序列-2-1 2 3 和序歹|J 2果。c l e a rCL O S E A L LX=8,-2,-1,2,3 ;k x=0:4 ；h =2,3,-1 ,-3；k h=0:3;y=c O n V (xz h );k =k x(1 )+k h(1):k X (e n d)+k hs t e m(k,y);3-13 的离散卷积，并作图表达卷积结(e n d);xl a b e1(1 n1);y

8、 1 a b e l(1 y(2015-10-5 0-5-10-15-(L|-20-25-2-2-2-2-二-:-0 1 2 3 4 5 6 7n(7)求以下差分方程所描述系统的单位脉冲响应力()，0 V v5 0,并求出系统的零极点,绘制零极点图。y()+O.l j(n-l)-0.0 6 j(n -2)=x(/t)2x(n-1)c l e a rC l o S e a 1 1N=51;a=1-2 ;b=1 0.1-0.6 ;x=1 ze r o s(1,N-1);k=0 :1:N-l;y=f l iter(a,b,x)；s t e m (k,y)；X 1 a b 6 1 (1 n 1)；y

9、1 a be l (1 幅度 1);f i g u r ezp l a n e (b,a);n u m=0 1 -2 ;d e n=1 0.1-0.6；h=i m p z(n u m,d e n );f i g U r eS t e m(h);xl a b e1(1n1);yl a be 1 (幅度)；11 t i e (1 I p U 1 S e R e s p o n e *)10-0.5,EedAJZ6CUE_0.50 0.5 1Real PartQ小焚05代 的 无esc包&江 汉 转GQQ9?G-oQ-2.5-1-1-1-1-1-10 10 20 30 40 50 60n匕Od-o-

10、eO+实 验 二 快速傅里叶变换及其应用一、实验目的(1)在理论学习的基础上，通过本实验，加深对F F T 的理解，熟 悉 MATLA B 中的有关函数。(2)应用F F T 对典型信号进行频谱分析。(3)了解应用FFT 进行信号频谱分析过程中也许出现的问题，以便在实际中对的应用FFT。(4)应用FFT实现序列的线性卷积和相关。二、实验内容实验中用到的信号序列a)高斯序列(n-p)2%()=q 0 n l50 其他b)衰减正弦序列0 n 15其他C)三角波序列n 0 n 3xc(n)=8-n 4 n 7 0 其他d)反三角波序列4-n 0 n 3xd(n)=n-4 4 n 70 其他(1)观测

11、高斯序列的时域和幅频特性，固定信号4()中参数p=8,改变q的值，使q分别等于 2,4,8,观测它们的时域和幅频特性，了解当?取不同值时，对信号序列的时域幅频特性的影响;固定令=8,改变。，使 p分别等于8,1 3,1 4,观测参数p变化对信号序列的时域及幅频特性的影响，观测p等于多少时，会发生明显的泄漏现象，混叠是否也随之出现?记录实验中观测到的现象，绘出相应的时域序列和幅频特性曲线。(3)观测三角波和反三角波序列的时域和幅频特性，用 N=8 点 F F T 分析信号序列尤,()和xd(n)的幅频特性,观测两者的序列形状和频谱曲线有什么异同?绘出两序列及其幅频特性曲线。在 x,()和乙()末

12、尾补零，用 N=3 2点 F F T 分析这两个信号的幅频特性，观测幅频特性发生了什么变化？两种情况的F F T 频谱尚有相同之处吗?这些变化说明了什么？(5)用 F F T 分别实现x“()(p=8,q=2)和/()(a=0.1 ,片0 .0 6 2 5)的 1 6 点循环卷积和线性卷积。实 验 三IIR数字滤波器的设计一、实验目的(1)掌握双线性变换法及脉冲响应不变法设计I I R数字滤波器的具体设计方法及其原理,熟悉用双线性变换法及脉冲响应不变法设计低通、高通和带通HR数字滤波器的计算机编程。(2)观测双线性变换及脉冲响应不变法设计的滤波器的频域特性，了解双线性变换法及脉冲响应不变法的特

13、点。(3)熟悉巴特沃思滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器的频率特性。二、实验内容(1 )P 1 6 8 例 4.4设采样周期7=2 5 0 4 5(采 样 频 率=4 1 1),分别用脉冲响应不变法和双线性变换法设计一个三阶巴特沃思低通滤波器，其 3 d B 边界频率为工=l k H z。(2 ),=0.2 k H z,5 =l d B,/；=0.3 k H z,/l u 2 5 d B,T=l m s ;分别用脉冲响应不变法及双线性变换法设计一巴特沃思数字低通滤波器，观测所设计数字滤波器的幅频特性曲线,记录带宽和衰减量,检查是否满足规定。比较这两种方法的优缺陷。(3)运用双线性变换法设计满足

14、下列指标的巴特沃思数字低通滤波器，并作图验证设计结果：fc=l.2 k H z ,8 4 0 d B,fs=8k H z。实 验 四F IR数字滤波器的设计一、实验目的(1)掌握用窗函数法，频率采样法及优化设计法设计F I R滤波器的原理及方法，熟悉相应的计算机编程；(2)熟悉线性相位F1R滤波器的幅频特性和相频特性；(3)了解各种不同窗函数对滤波器性能的影响。二、实验内容(I)N=4 5,计算并画出矩形窗、汉明窗、布莱克曼窗的归一化的幅度谱。(2)用矩形窗设计一个N=2 1的线性相位低通FIR数字滤波器，截止频率Wc=0.25兀，求出滤波器系数,并绘出滤波器的幅频特性。修改程序，分别得到N=41,61的滤波器，并显示其各自的幅频曲线。a)在上面所得的几幅图中，在截止频率两边可以观测到幅频响应的波动。请问波纹的数量与滤波器脉冲响应的长度之间有什么关系？b)最大波纹的高度(肩峰值)与滤波器脉冲响应的长度之间有什么关系？数字信号解决实验小结及心得体会: