数字信号处理实验指导书思考题答案实验图.doc

《数字信号处理实验指导书思考题答案实验图.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字信号处理实验指导书思考题答案实验图.doc（12页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、目 录实验一 Matlab与数字信号处理基础 2实验二 离散傅里叶变换与快速傅里叶变换 4实验三 数字滤波器结构 6注释 9主要参考文献 9实验一 Matlab与数字信号处理基础 一、 实验目的和任务 1、 熟悉Matlab的操作环境 2、学习用Matlab建立基本序列的方法； 3、学习用仿真界面进行信号抽样的方法。二、 实验内容1、基本序列的产生：单位抽样序列、单位阶跃序列、矩形序列、实指数序列和复指数序列的产生2、用仿真界面进行信号抽样练习：用simulink建模仿真信号的抽样三、 实验仪器、设备及材料 计算机、Matlab软件四、 实验原理序列的运算、抽样定理五、 主要技术重点、难点Ma

2、tlab的各种命令与函数、建模仿真抽样定理六、 实验步骤1、 基本序列的产生：单位抽样序列(n): n=-2:2; x=0 0 1 0 0; stem(n,x);单位阶跃序列u(n)： n=-10:10; x=zeros(1,10) ones(1,11); stem(n,x);矩形序列RN(n)： n=-2:10; x=0 0 ones(1,5) zeros(1,6);stem(n,x);实指数序列0.5n： n=0:30; x=0.5.nstem(n,x);复指数序列e(-0.2+j0. 3)n：n=0:30; x=exp(-0.2+j*0.3)*n); 模：stem(n,abs(x)； 幅

3、角：stem(n,angle(x)；2、用仿真界面进行信号抽样练习：（1）在Matlab命令窗口中输入 simulink 并回车，以打开仿真模块库；（2）按CTRL+N，以新建一仿真窗口；在仿真模块库中用鼠标点击Sources（输入源模块库），从中选择sine wave（正弦波模块）并将其拖至仿真窗口；（3）在仿真模块库中用鼠标点击Discrete（离散模块库），从中选择Zero-Order Hold（零阶保持器模块）并将其拖至仿真窗口；（4）在仿真模块库中用鼠标点击Sinks（显示模块库），从中选择Scope（示波器模块）并将其拖至仿真窗口；（5）在仿真窗口中把上述模块依次连接起来；（6）用

4、鼠标双击Scope模块，以打开示波器的显示界面；（7）用鼠标点击仿真窗口工具条中的图标开始仿真，结果显示在示波器中；（8）用鼠标双击Zero-Order Hold模块，打开其参数设置窗口，改变sample time参数值，例如1、0.5、0.1、0.05，用鼠标点击仿真窗口工具条中的图标开始仿真，比较示波器显示结果（选三个参数值，得三个结果）；（9）在仿真模块库中用鼠标点击Sinks（显示模块库），从中选择To Workspace（输出到当前工作空间的变量模块）并将其拖至仿真窗口；（10）用鼠标双击To Workspace模块，打开其参数设置窗口，改变variable name参数值为x ；同

5、时把save format参数值设置为Array ；（11）在仿真窗口中先用鼠标点击Zero-Order Hold模块与Scope模块的连线，然后按住CTRL键，从选中连线的中部引出一条线到To Workspace模块；（12）用鼠标双击Zero-Order Hold模块，打开其参数设置窗口，改变sample time参数值，例如1、0.5、0.1、0.05，用鼠标点击仿真窗口工具条中的图标开始仿真，并返回命令窗口，用stem(x)作图，比较序列图显示结果（选三个参数值，得三个结果）；七、 实验报告要求1、实验步骤按实验内容指导进行； 2、对于实验内容1和2的数据必须给出的离散图，其相关参数应

6、在图中注明； 3、具有关联性和比较性的图形最好用subplot()函数，把它们画在一起； 4、实验报告按规定格式填写，要求如下：（1）实验步骤根据自己实际操作填写；（2）各小组实验数据不能完全相同，否则以缺席论处； 5、实验结束，实验数据交指导教师检查，得到允许后可以离开，否则以缺席论处；八、 实验注意事项1、Matlab编程、文件名、存盘目录均不能使用中文。Matlab要区分英文大小写。2、实验结果要保存，打印后贴在实验报告上。3、拷图技巧stem(n,x)得到的Figure （1）在Figure界面下，先把整个窗口缩小； （2）在Figure界面下，点击菜单Edit / Copy Figu

7、re ； （3）在Word界面下，用粘贴命令Scope显示的图（1）键盘上按Prt Screen键（2）打开Windows附件-画图-编辑-粘贴（3）选画图板左边工具栏虚线方框按钮，用鼠标在图中选定所需区域,按CTRL+c (4) 在Word文档中按CTRL+v九、 思考题 1、已知离散系统的输入x(n)和冲激响应h(n)如下，求相应的响应y(n)，在计算前估算y(n)的长度。x(n)=1,4,3,5,1,2,3,5 h(n)=4,2,4,0,4,2 提示：卷积命令c=conv(f,h);2、实验步骤2中的奈奎斯特频率是多少？ 1/3Hz实验二 离散傅里叶变换与快速傅里叶变换 一、实验目的和任

8、务 1、练习M文件（函数）的编写； 2、学习DFT、FFT的初步应用；二、实验内容1、编写离散傅里叶变换式的M文件：2、自编函数dft、idft与工具函数fft、ifft的比较：用simulink建模仿真信号的抽样三、 实验仪器、设备及材料 计算机、Matlab软件四、 实验原理DFT、IDFT、FFT、IFFT五、 主要技术重点、难点Matlab的各种命令与函数、分别绘出DFT、IDFT的实部和虚部六、 实验步骤1、编写自己的离散傅里叶变换式：说明：离散傅里叶变对表达式如下编写M文件（函数）的具体步骤（1） 用鼠标点击Matlab主界面工具条上的New M-File图标，打开M文件编辑窗口；

9、（2） 在编辑框中输入以下程序后以文件名“dft.m”存盘（请不要改变路径设置）;DFT.m程序程序说明function Xk=dft(xn)定义函数dft，xn为参数xn为需要进行DFT的序列if nargin1 error(need x(n)!); enddft需要参数N=length(xn);取序列的点数n=0:N-1;k=0:N-1;WN=exp(-j*2*pi/N);计算nk=n*k;WNnk=WN.nk;Xk=xn*WNnk;（3） 重复步骤（1），在编辑框中输入以下程序后以文件名“idft.m”存盘;IDFT.m程序代码程序说明function xn=idft(Xk)定义函数df

10、t，xn为参数xn为需要进行DFT的序列if nargin1 error(need X(k)!); enddft需要参数N=length(Xk);取序列的点数n=0:N-1;k=0:N-1;WN=exp(-j*2*pi/N);计算nk=n*k;WNnk=WN.(-nk);xn=Xk*WNnk/N;2、自编函数dft、idft与工具函数fft、ifft的比较：（1） 在命令窗口中建立一序列x（6点）； x=5 2 1 组号 *（2） 分别用dft和fft对x进行离散傅立叶变换（X1=dft(x); X2=fft(x);），比较结果；（3） 分别用idft和ifft进行逆离散傅立叶变换（x1=id

11、ft(X1); x2=ifft(X2);），比较结果（x1、x2与原序列x进行比较，x1和x2相互比较）；3、DFT的应用：（1） 在Matlab主界面中，用鼠标点击菜单File / Import Data；（2） 在文件对话框中选择数据文件dsp01.mat，导入信号x；（x为512点的序列）（3） 对信号进行fft变换，作出幅度谱和相位谱。程序代码程序说明N=length(x);取得信号点数n=0:N-1;X=fft(x);进行DFTmX=abs(X);取模aX=angle(X);取幅角w=2*pi*n/N;计算各点频率subplot(2,1,1);plot (w(1:256),mX(1:

12、256);作幅度谱（线图）subplot(2,1,2);plot (w(1:256),aX(1:256);作相位谱（线图）七、 实验报告要求1、实验步骤按实验内容指导进行； 2、对于实验内容1要给出程序； 3、对于实验内容2要给出对比数据和相关结论； 4、对于实验内容3要给出相关谱线； 5、实验报告按规定格式填写，要求如下：（1）实验步骤根据自己实际操作填写；（2）各小组实验数据不能完全相同，否则以缺席论处； 6、实验结束，实验数据交指导教师检查，得到允许后可以离开，否则以缺席论处。八、 实验注意事项1、Matlab编程、文件名、存盘目录均不能使用中文。2、实验结果要保存，打印后贴在实验报告上

13、。3、 拷图技巧 （1）在Figure界面下，先把整个窗口缩小； （2）在Figure界面下，点击菜单Edit / Copy Figure ； （3）在Word界面下，用粘贴命令九、 思考题 1、在离散幅度谱中本已分开的谱线，用线图表示时却没有分开，为什么？提示：stem与plot命令的区别实验三 数字滤波器结构 一、实验目的和任务 1、学习Matlab的离散仿真环境； 2、学习用Matlab建立离散系统的方法； 3、通过实验操作熟悉滤波器结构；二、实验内容1、用Matlab仿真离散系统：2、用直接型结构实现滤波器：3、用直接型结构实现滤波器：4、用级联型结构实现滤波器（选作）：三、实验仪器、

14、设备及材料 计算机、Matlab软件四、 实验原理FIR滤波器、IIR滤波器的各种结构五、 主要技术重点、难点用Matlab提供的模块组建各种滤波器。六、 实验步骤1、用Matlab仿真离散系统：已知某系统的差分方程为 y(n)=x(n)+2.5y(n-1)-y(n-2)，其冲激响应为 ，试用Matlab仿真差分方程，求其冲激响应，并把结果与h(n)比较。具体操作步骤：（1） 在Matlab命令窗口中输入 simulink 并回车，以打开仿真模块库；（2） 在该窗口中选择File / Open 菜单，打开IIR01.mdl文件；（3） 打开的窗口中已有所需模块，请按下图连接各模块；（4） 用鼠

15、标点击仿真窗口工具条中的图标开始仿真；（5） 回到Matlab命令窗口中，输入以下程序，比较结果：程序代码程序说明n=0:10;h=(4/3)*2.n-(1/3)*(0.5).n;求理论上的冲激序列subplot(2,1,1);stem(n,h);作出理论上的冲激序列subplot(2,1,2);stem(n,y);作出实验上的冲激序列2、用直接型结构实现滤波器：已知某滤波器的差分方程（见下），试用直接型结构实现该滤波器，求冲激响应。y(n)=x(n)+1.4x(n-1)+0.3x(n-2)-0.3y(n-1)+0.2y(n-2)，具体操作步骤：（4） 打开IIR02.mdl文件，窗口中已有所

16、需模块，请按下图连接各模块；（5） 用鼠标点击仿真窗口工具条中的图标开始仿真；（6）回到Matlab命令窗口中，输入以下程序，观察冲激响应序列；程序代码程序说明n=0:10;stem(n,y1);作出冲激序列3、用直接型结构实现滤波器：试用直接型结构实现内容2中的滤波器，求冲激响应。具体操作步骤：（1） 打开IIR03.mdl文件，窗口中已有所需模块，请按下图连接各模块；（2）用鼠标点击仿真窗口工具条中的图标开始仿真；（3）回到Matlab命令窗口中，输入以下程序，观察冲激响应序列（比较结果）；程序代码程序说明subplot(2,1,1);stem(n,y1);直接型冲激序列subplot(2

17、,1,2);stem(n,y2);直接型冲激序列4、用级联型结构实现滤波器（选作）：已知某滤波器的系统函数H(z)可进行如下分解，试用级联型结构实现该滤波器（1） 打开Filter04.mdl文件，点击图标进行仿真；（2） 回到Matlab命令窗口中，输入以下程序，观察冲激响应序列；程序代码程序说明stem(n,y3(1,1:11);级联型冲激序列（3） 打开Filter05.mdl文件(交换子系统的顺序)，点击图标进行仿真；（4） 回到Matlab命令窗口中，输入以下程序，观察冲激响应序列（比较结果）；程序代码程序说明subplot(2,1,1);stem(n,y3(1,1:11);subp

18、lot(2,1,2);stem(n,y4(1,1:11);七、 实验报告要求1、实验步骤按实验内容指导进行； 2、对于实验内容1、2和3的数据必须给出的仿真模块图和冲激响应图； 3、实验内容4仅作为练习，不用给出相关数据； 4、实验报告按规定格式填写，要求如下：（1）实验步骤根据自己实际操作填写；（2）各小组实验数据不能完全相同，否则以缺席论处； 5、实验结束，实验数据交指导教师检查，得到允许后可以离开，否则以缺席论处；八、 实验注意事项1、Matlab编程、文件名、存盘目录均不能使用中文。2、实验结果要保存，打印后贴在实验报告上。3、仿真模块图的拷贝 （1）在仿真界面下，先把整个窗口缩放到合

19、适的大小； （2）点击菜单Edit / Copy model to clipboard； （3）在Word界面下，进行粘贴操作；九、思考题 1、要得到一个方便调节零极点的IIR滤波器应用什么结构，为什么？采用级联结构的。从级联型结构中看到，它的每一个基本节只是关系到滤波器的某一对极点和一对零点，调整系数、只单独调整了滤波器第i对零点而不影响其他任何零点。同样，调整系数、也只单独调整了滤波器第i对极点。因此，这种结构便于准确地实现单节滤波器的零极点，也便于性能调整。然而从总体看，某频率成分在某一节阻断即表现为整体上的阻断，必须在每一节畅通才能表现为整体的畅通，所以，容易控制零点而难于调整极点。注释 无主要参考文献：1MATLAB符号运算及应用，黄忠霖编，国防工业出版社，2004实验一 思考题实验二实验三- 11 -