T数字信号处理(MATLAB版)上机实验操作【DOC精选】Word文档格式.docx
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25;
x=（t>
=0）;
s=filter（b,a,x）;
stem（n,s）
StepResponse'
ylabel（'
s（n）'
3.>
a=[1,-0.5,0.06];
b=[1,1];
n=-20:
120;
x1=exp（-0.05*n）.*sin（0.1*pi*n+pi/3）;
s1=filter（b,a,x1）;
%分子分母系数ba构成的滤波器对矢量x1滤波
stem（n,s1）;
;
xlabel（'
s1（n）'
4．>
h=impz（b,a,n）;
y=conv（x1,h）;
m=-50:
length（y）-51;
stem（m,y）;
title（'
系统响应'
m'
y（m）'
实验二离散信号与系统的连续频域分析
1、掌握离散时间信号的DTFT的MATLAB实现；
2、掌握离散时间系统的DTFT分析；
3、掌握系统函数和频率相应之间的关系。
1、自定义一个长度为8点的信号，信号幅度值也由自己任意指定，对该信
号作DTFT，分别画出幅度谱和相位谱
2、已知离散时间系统差分方程为y（n）-0.5y（n-1）+0.06y（n-2）=x（n）+x（n-1），求出并画出其频率响应
3、求该系统系统函数，并画极零点图，并通过freqz函数求频率响应。
上机操作
1
n=0:
7;
x=（0.9*exp（j*pi/3））.^n;
w=-pi:
pi/200:
pi;
X=x*exp（-j）.^（n'
*w）;
magX=abs（X）;
angX=angle（X）;
subplot（2,1,1）;
plot（w/pi,magX）;
w/pi'
幅度|X|'
subplot（2,1,2）;
plot（w/pi,angX）;
相位（rad/π）'
2
b=[1,1,0];
m=0:
length（b）-1;
l=0:
length（a）-1;
w=0:
pi/500:
num=b*exp（-j*m'
den=a*exp（-j*l'
H=num./den;
magH=abs（H）;
angH=angle（H）;
H1=freqz（b,a,w）;
magH1=abs（H1）;
angH1=angle（H1）;
subplot（2,2,2）;
plot（w/pi,angH/pi）;
grid;
w（frequencyinpiunits）'
subplot（2,2,1）;
plot（w/pi,magH）;
幅度|H|'
subplot（2,2,3）;
plot（w/pi,magH1）;
幅度|H1|'
subplot（2,2,4）;
plot（w/pi,angH1/pi）;
相位（rad/π）'
axis（[0,1,-0.8,0]）;
figure
（2）;
zplane（b,a）;
实验3 离散信号与系统的离散频域分析（DFT）
1、掌握离散时间系统的DFT的MATLAB实现；
2、熟悉DTFT和DFT之间的关系。
3、了解信号不同变形的DFT与原信号DFT之间的关系
自定义一个长为8点的信号；
1、对信号分别做8点、16点、32点DFT，分别与DTFT合并作图并比较
DFT与DTFT之间的关系。
2、在信号后加零扩展至八点，每两个相邻样本之间插入一个零值，扩充为
16点序列，作DFT，画出幅度谱和相位谱，并与原序列的DFT进行比较。
3、将信号以8为周期扩展，得到长为16的两个周期，作DFT，画出幅度谱和相位谱，并与原序列的DFT进行比较。
1.
x1=[xzeros（1,8）];
x2=[x1zeros（1,16）];
Xk=dft（x,8）;
Xk1=dft（x1,16）;
Xk2=dft（x2,32）;
2*pi;
magXk=abs（Xk）;
angXk=angle（Xk）;
magXk1=abs（Xk1）;
angXk1=angle（Xk1）;
magXk2=abs（Xk2）;
angXk2=angle（Xk2）;
subplot（4,2,1）;
gridon;
subplot（4,2,2）;
subplot（4,2,3）;
stem（0:
7,magXk）;
k'
幅度|X（k）|'
axis（[0,8,0,6]）;
subplot（4,2,4）;
7,angXk）;
axis（[0,8,-2,2]）;
subplot（4,2,5）;
15,magXk1）;
幅度|X1（k）|'
axis（[0,16,0,6]）;
subplot（4,2,6）;
15,angXk1）;
axis（[0,16,-2,2]）;
subplot（4,2,7）;
31,magXk2）;
幅度|X2（k）|'
axis（[0,32,0,6]）;
subplot（4,2,8）;
31,angXk2）;
axis（[0,32,-2,2]）;
function[Xk]=dft（xn,N）
n=0:
N-1;
k=0:
Wn=exp（-j*2*pi/N）;
nk=n'
*k;
Xk=xn*（Wn.^nk）;
2.
fori=1:
8 %将原序列每两个相邻样本之间插入一个零值，扩展为长为16的序列y1（2*i-1:
2*i）=[x（i）0];
end
Yk1=dft（y1,16）;
Warning:
FunctioncalldftinvokesinexactmatchD:
\MATLAB7\work\DFT.M.
magYk1=abs（Yk1）;
angYk1=angle（Yk1）;
y2=[xx];
%将信号以8为周期扩展，得到长为16的两个周期
Yk2=dft（y2,16）;
magYk2=abs（Yk2）;
angYk2=angle（Yk2）;
subplot（3,2,1）;
subplot（3,2,2）;
subplot（3,2,3）;
15,magYk1）;
幅度|Y1（k）|'
subplot（3,2,4）;
15,angYk1）;
subplot（3,2,5）;
15,magYk2）;
幅度|Y2（k）|'
subplot（3,2,6）;
15,angYk2）;
对照：
63;
x=（0.9*exp（j*pi/3））.^n;
fori=1:
64 %将原序列每两个相邻样本之间插入一个零值，扩展为长为128的序列y1（2*i-1:
Yk1=dft（y1,128）;
n2=0:
127;
y2=（0.9*exp（j*pi/3））.^n2;
%信号长为128
Yk2=dft（y2,128）;
Xk=dft（x,64）;
subplot（3,2,1）;
63,magXk）;
subplot（3,2,2）;
63,angXk）;
subplot（3,2,3）;
127,magYk1）;
subplot（3,2,4）;
127,angYk1）;
subplot（3,2,5）;
127,magYk2）;
subplot（3,2,6）;
127,angYk2）;
实验四 IIR滤波器设计
1、掌握各种模拟原型滤波器的滤波特性；
2、掌握模数滤波器变换时的脉冲响应不变法和双线性变换法；
3、掌握低通滤波器变换成其他类型滤波器的方法；
4、能够根据指标选择合适的原型滤波器和合适的方法设计IIR滤波器。
1、自定设计指标（通带截止频率、通带波纹、阻带截止频率、阻带衰减），选择合适的模拟原型低通滤波器和合适的设计方法（脉冲响应不变法或双线性变换法），设计符合要求的
IIR滤波器；
并验证设计好的滤波器是否满足要求。
2、将此低通滤波器映射为高通、带通或带阻滤波器，并验证变换后的滤波器是否满足指标。
3、求输入x（n）=[cos（w1n）+cos（w2n）]u（n）经过系统后的输出y（n）。
其中w1位于通带内，w2位于阻带内，要求做一个两行两列的子图，第一个做x的时域波形，第二个做x的幅度谱，第三个做y的时域波形，第四个做y的幅度谱。
MATLAB集成系统四、设计流程：
此处写个人自己的设计流程
五、程序清单：
此处写程序内容
此处写程序的执行结果和实验过程中的调试经过、出现的错误和对应的解决方法七、教师评语与成绩评定
此处由老师填写
模拟原型Butterworth滤波器：
wp=0.4*pi;
ws=0.6*pi;
Rp=0.5;
As=50;
[b,a]=afd_butt（wp,ws,Rp,As）;
***ButterworthFilterOrder=17
[db,mag,pha,w]=freqs_m（b,a,pi）;
[ha,x,t]=impulse（b,a,100）;
plot（w/pi,mag）;
w'
|H|'
gridon
plot（w/pi,pha）;
相位'
gridon
plot（w/pi,db）;
db'
plot（t,ha）;
t'
ha（t）'
axis（[0,100,-0.2,0.4]）;
双线性变换法求得的数字Butterworth低通滤波器：
T=2;
OmegaP=（2/T）*tan（wp/2）;
OmegaS=（2/T）*tan（ws/2）;
N=ceil（（log10（（10^（Rp/10）-1）/（10^（As/10）-1）））/（2*log10（OmegaP/OmegaS）））;
OmegaC=OmegaP/（（10^（Rp/10）-1）^（1/（2*N）））;
wn=2/pi*atan（OmegaC*T/2）;
[b,a]=butter（N,wn）;
[db,mag,pha,grd,w]=freqz_m（b,a）;
100;
axis（[0,1,0,1.15]）;
axis（[0,1,-4,4]）;
axis（[0,1,-140,20]）;
stem（n,h）;
由前面的数字Butterworth低通滤波器映射得到的高通滤波器：
接上面的程序
wp1=ws;
ws1=wp;
[N1,wn1]=buttord（wp1/pi,ws1/pi,Rp,As）;
[b1,a1]=butter（N1,wn1,'
high'
[db1,mag1,pha1,grd1,w1]=freqz_m（b1,a1）;
h1=impz（b1,a1,n）;
plot（w1/pi,mag1）;
w1'
|H1|'
axis（[0,1,0,1.15]）;
plot（w1/pi,pha1）;
plot（w1/pi,db1）;
db1'
stem（n,h1）;
h1（n）'
信号x（n）通过数字Butterworth低通滤波器：
接上面程序
w1=0.3*pi;
w2=0.7*pi;
x=cos（w1*n）+cos（w2*n）;
[y,ny]=conv_m（x,n,h'
n）;
X=dtft（x,n,w）;
Y=dtft（y,ny,w）;
magY=abs（Y）;
figure
（2）;
stem（n,x）;
x（n）'
stem（ny,y）;
y（n）'
plot（w/pi,magY）;
幅度|Y|'
实验五FIR滤波器设计方法
1、掌握不同窗函数的性能指标；
2、根据指标选择窗函数设计FIR滤波器。
3、掌握频率采样法设计FIR滤波器
自定滤波器的类型（低通，高通或带通）、设计指标（通带截止频率、通带
波纹、阻带截止频率、阻带衰减）
1、根据指标选择合适的窗函数，用窗口设计法设计符合指标的FIR滤波器；
并验证其性能是否满足预定指标。
参考书上例题
2、根据指标选择合适的采样点数，用频率采样法设计符合指标的FIR滤波器；
并验证其性能是否满足预定指标。
求出通带内的Rp和阻带内的As，或者用两行两列的子图分别将结果列出
来。
其中w1位于通带内，w2位于阻带内，要求做一个两行两列的子图，第一个做x的时域波形，第二个做x的幅度谱，第三个做y的时域波形，第四个做y的幅度谱。
参考结果
设计指标：
wp=0.3*pi;
ws=0.4*pi;
Rp=1;
As=40;
要点：
设计指标要与结果图一致七、教师评语与成绩评定
窗口设计法：
上机操作
ws1=0.2*pi;
wp1=0.35*pi;
wp2=0.65*pi;
ws2=0.8*pi;
As=60;
tr_width=min（（wp1-ws1）,（ws2-wp2））;
M=ceil（11*pi/tr_width）+1M=
75
n=[0:
1:
M-1];
wc1=（ws1+wp1）/2;
wc2=（ws2+wp2）/2;
hd=ideal_lp（wc2,M）-ideal_lp（wc1,M）;
Functioncallideal_lpinvokesinexactmatchD:
\MATLAB7\work\IDEAL_LP.M.
w_bla=（blackman（M））'
h=hd.*w_bla;
[db,mag,pha,grd,w]=freqz_m（h,[1]）;
delta_w=2*pi/1000;
Rp=-min（db（wp1/delta_w+1:
wp2/delta_w））Rp=
0.0030
As=-round（max（db（ws2/delta_w+1:
501）））As=
stem（n,hd）;
hd（n）'
axis（[0,M-1,-0.4,0.5]）;
stem（n,w_bla）;
w（n）'
axis（[0,M-1,0,1.1]）;
axis（[0,M-1,-0.4,0.5）;
axis（[0,1,-139,10）;
接上面的程序：
w1=0.5*pi;
w2=0.1*pi;
x=c
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