数字信号处理课程设计报告2

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1、数字信号处理课程设计报告班级：学号：姓名：设计一 正余弦信号的谱分析【一】 设计要求1.对一个频率为10Hz的连续余弦信号，以采样频率为64Hz得到离散余弦序列，对此余弦序列进行32点进行谱分析，画出其频谱图；若将信号频率改为11Hz，其他参数不变，重新画出该序列的频谱图，观察频谱泄漏现象，分析原因。2考察DFT的长度对双频率信号频谱分析的影响。设待分析的信号为 （1.2） 令两个长度为16的正余弦序列的数字频率为及。取N为四个不同值16，32，64，128。画出四个DFT幅频图，分析DFT长度对频谱分辨率的影响。3. 在上题中若把两个正弦波的频率取得较近，令，试问怎样选择FFT参数才能在频谱

2、分析中分辨出这两个分量？【二】 设计原理【三】 源程序清单1N=input(输入谱分析的长度)n=0:N-1;T=1/64;x1=cos(20*pi*n*T);subplot(2,2,1);stem(n,x1); xlabel(n);ylabel(x1(n); %绘制序列的波形title(余弦序列);X1=abs(fft(x1,N); %求余弦序列的N点FFTsubplot(2,2,2)k=0:N-1;stem(k,X1) %绘制序列的幅频特性曲线xlabel(k);ylabel(X(k); string=num2str(N),点FFT幅频曲线;title(string);x2=cos(22*

3、pi*n*T);subplot(2,2,3);stem(n,x2);xlabel(n);ylabel(x1(n); %绘制序列的波形title(余弦序列);X2=abs(fft(x2,N); %求余弦序列的N点FFTsubplot(2,2,4)k=0:N-1;stem(k,X2) %绘制序列的幅频特性曲线xlabel(k);ylabel(X(k); string=num2str(N),点FFT幅频曲线;title(string);2.f1=0.22;f2=0.34;n=0:16;x=0.5*sin(2*pi*f1*n)+sin(2*pi*f2*n);X1=abs(fft(x,16); subp

4、lot(2,2,1),stem(n,x), xlabel(n);ylabel(x1(n); k=0:15;stem(k,X1) %绘制序列的幅频特性曲线xlabel(k);ylabel(X(k); string=num2str(16),点FFT幅频曲线;title(string);X2=abs(fft(x,32); subplot(2,2,2),stem(n,x), xlabel(n);ylabel(x1(n); k=0:31;stem(k,X2) %绘制序列的幅频特性曲线xlabel(k);ylabel(X(k); string=num2str(32),点FFT幅频曲线;title(stri

5、ng);X3=abs(fft(x,64); subplot(2,2,3),stem(n,x), xlabel(n);ylabel(x1(n); k=0:63;stem(k,X3) %绘制序列的幅频特性曲线xlabel(k);ylabel(X(k); string=num2str(64),点FFT幅频曲线;title(string);X4=abs(fft(x,128); subplot(2,2,4),stem(n,x), xlabel(n);ylabel(x1(n); k=0:127;stem(k,X4) %绘制序列的幅频特性曲线xlabel(k);ylabel(X(k); string=num

6、2str(128),点FFT幅频曲线;title(string);【四】设计结果1.2.【五】结果分析 设计二 数字滤波器的设计及实现【一】 设计要求1调用信号产生函数mstg产生由三路抑制载波调幅信号相加构成的复合信号st，观察st的时域波形和幅频特性曲线；2要求将st中的三路调幅信号分离，通过观察st的幅频特性曲线，分别确定可以分离st中三路抑制载波单频调幅信号的三个滤波器（低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器）的通带截止频率和阻带截止频率，要求滤波器的通带最大衰减为0.1dB，阻带最小衰减为60dB；3编程调用MATLAB滤波器设计函数分别设计这三个数字滤波器，并绘图显示其幅频特性曲线；4

7、调用滤波函数filter，用所设计的三个滤波器分别对复合信号st进行滤波，分离出st中的三路不同载波频率的调幅信号，并绘图显示滤波后信号的时域波形和频谱，观察分离效果。【二】 设计原理【三】 源程序清单%产生信号序列st，并显示st的时域波形和频谱%st=mstg返回三路调幅信号相加形成的混合信号，长度N=800N=800; %信号长度N为800Fs=10000;T=1/Fs;Tp=N*T; %采样频率Fs=10kHz，Tp为采样时间t=0:T:(N-1)*T;k=0:N-1;f=k/Tp; fc1=Fs/10; %第1路调幅信号载波频率fc1=1000Hzfm1=fc1/10; %第1路调幅

8、信号的调制信号频率fm1=100Hzfc2=Fs/20; %第2路调幅信号载波频率fc2=500Hzfm2=fc2/10; %第2路调幅信号的调制信号频率fm2=50Hzfc3=Fs/40; %第3路调幅信号载波频率fc3=250Hzfm3=fc3/10; %第3路调幅信号的调制信号频率fm3=25Hzxt1=cos(2*pi*fm1*t).*cos(2*pi*fc1*t); %产生第1路调幅信号xt2=cos(2*pi*fm2*t).*cos(2*pi*fc2*t); %产生第2路调幅信号xt3=cos(2*pi*fm3*t).*cos(2*pi*fc3*t); %产生第3路调幅信号st=x

9、t1+xt2+xt3; %三路信号相加，得到复合信号fxt=fft(st,N); %计算信号st的频谱%以下为绘图命令figure(1)subplot(4,2,1);plot(t,st);grid;xlabel(t/s);ylabel(s(t);axis(0,Tp,min(st),max(st);title(a)s(t)的波形)figure(1)subplot(4,2,2);stem(f,abs(fxt)/max(abs(fxt),.);grid;title(b)s(t)的频谱)axis(0,Fs/8,0,1.2);xlabel(f/Hz);ylabel(幅度);%低通滤波器fp=300;fs

10、=320;wp=2*fp/Fs;ws=2*fs/Fs;rp=0.1;rs=60; %DF指标（低通滤波器的通、阻带边界频）N,wp=ellipord(wp,ws,rp,rs); %调用ellipord计算椭圆DF阶数N和通带截止频率wpB,A=ellip(N,rp,rs,wp); %调用ellip计算椭圆带通DF系统函数系数向量B和Ay1t=filter(B,A,st); %滤波器软件实现y1=fft(y1t);% 绘图部分figure(2)subplot(311)H,W=freqz(B,A,800);plot(W*Fs/2/pi,abs(H);xlabel(Hz);ylabel(H(w);t

11、itle(低通滤波器);axis(0,2000,0,1.2);grid;figure(1)subplot(4,2,3);plot(t,y1t);xlabel(t);ylabel(y(t);title(分离出的250Hz的波形);figure(1)subplot(4,2,4);stem(f,abs(y1)/max(abs(y1),.);xlabel(Hz);ylabel(|H|);title(250Hz的频谱);axis(0,1200,0,1);grid;%带通滤波器fpl=400;fpu=580;fsl=300;fsu=700;wp=2*fpl/Fs,2*fpu/Fs;ws=2*fsl/Fs,

12、2*fsu/Fs;rp=0.1;rs=60; N,wp=ellipord(wp,ws,rp,rs); %调用ellipord计算椭圆DF阶数N和通带截止频率wpB,A=ellip(N,rp,rs,wp); %调用ellip计算椭圆带通DF系统函数系数向量B和Ay2t=filter(B,A,st); %滤波器软件实现y2=fft(y2t);%绘图部分figure(2)subplot(312)H,W=freqz(B,A,800);plot(W*Fs/2/pi,abs(H);xlabel(Hz);ylabel(H(w);title(带通滤波器);axis(0,2000,0,1.2);grid;fig

13、ure(1)subplot(4,2,5);plot(t,y2t);xlabel(t);ylabel(y(t);title(分离出的500Hz的波形);figure(1)subplot(4,2,6);stem(f,abs(y2)/max(abs(y2),.);xlabel(Hz);ylabel(|H|);title(频谱);axis(0,1200,0,1);grid;%高通滤波器fp=800;fs=780;wp=2*fp/Fs;ws=2*fs/Fs;rp=0.1;rs=60; %DF指标（低通滤波器的通、阻带边界频）N,wp=ellipord(wp,ws,rp,rs); %调用ellipord计

14、算椭圆DF阶数N和通带截止频率wpB,A=ellip(N,rp,rs,wp,high); %调用ellip计算椭圆带通DF系统函数系数向量B和Ay3t=filter(B,A,st); %滤波器软件实现y3=fft(y3t);%绘图部分figure(2)subplot(313)H,W=freqz(B,A,800);plot(W*Fs/2/pi,abs(H);xlabel(Hz);ylabel(H(w);title(高通滤波器);axis(0,2000,0,1.2);grid;figure(1)subplot(4,2,7);plot(t,y3t);xlabel(t);ylabel(y(t);tit

15、le(分离出的1000Hz的波形);figure(1)subplot(4,2,8);stem(f,abs(y3)/max(abs(y3),.);xlabel(Hz);ylabel(|H|);title(频谱);axis(0,1200,0,1); grid;【四】 设计结果设计三 语音信号滤波处理【一】 设计要求1利用Windows下的录音机录制一段自己的话音，时间在1s内。然后在Matlab软件平台下，利用wavread函数对语音信号进行采样，记住采样频率和采样点数；2画出语音信号的时域波形，对采样后的语音信号进行快速傅立叶变换，得到信号的频谱特性，画出采样信号的时域波形和频谱图；3根据对语音

16、信号谱分析的结果，确定滤除噪声所需滤波器的技术指标，设计合适的数字滤波器，并画出滤波器的频域响应；4用所设计的滤波器对采集的信号进行滤波，在同一个窗口画出滤波前后信号的时域波形和频谱，并对滤波前后的信号进行对比，分析信号的变化 ；5回放语音信号；sound(x)6为使编制的程序操作方便，设计一个信号处理用户界面。在所设计的系统界面上可以选择滤波器的类型，输入滤波器的参数，显示滤波器的频率响应，选择信号等。【二】 设计原理【三】 源程序清单Fs =20000; %采样频率x,Fs=wavread(m1.wav);figure(1)subplot(2,2,1)plot(x,r); %做原始语音信号

17、的时域图形title(原语音信号);grid on;%sound(x,Fs);subplot(2,2,2)plot(abs(fft(x);%画出原始语音信号的频谱图title(原语音信号的频谱);grid on;y=rand(size(x)/5;y=x+y;subplot(2,2,3);plot(y); %做噪声语音信号的时域图形title(加噪后语音信号);xlabel(时间 n);ylabel(音量 n);%sound(y,Fs);subplot(2,2,4);y5=fft(y,length(y); %做length(y)点的FFTplot(abs(y5);%画出噪声语音信号的频谱图tit

18、le(加噪后语音信号的频谱);grid on;fs=20000;fc2=5000;wc2=2*pi*fc2/fs;wp2=2*pi*4800/fs;ws2=2*pi*5000/fs;N2=ceil(6.6*pi/(ws2-wp2)+1;%确定窗的长度Window=(hamming(N2);b2=fir1(N2-1,1/pi,0,Window);%利用窗函数法设计FIR滤波器H,W=freqz(b2,1,512);%数字滤波器频率响应H_db=20*log10(abs(H);figure(2);subplot(3,1,1)plot(W,H_db);title(低通滤波器);grid on;y_high = filter(b2,1,y);%对信号进行高通滤波subplot(3,1,2)plot(y_high);title(信号经过低通滤波器(时域);subplot(3,1,3)plot(abs(fft(y_high);title(信号经过低通滤波器（频域）);grid on;sound(y_high,Fs);【四】 设计结果【五】 结果分析【六】 收获、体会和建议【七】 参考资料