西电数字信号处理上机实验报告

数字信号处理上机实验报告姓名学号12目录数字信号处理上机实验报告...................................................................................................0实验一：信号、系统及系统响应...........................................................................................3实验目的...............................................................................................................................3实验原理与方法...................................................................................................................3实验内容及步骤...................................................................................................................3实验结果记录.......................................................................................................................4实验思考题分析.................................................................................................................11实验二：用FFT作谱分析.....................................................................................................11实验目的.............................................................................................................................11实验内容及步骤.................................................................................................................11实验结果记录.....................................................................................................................12实验思考题分析.................................................................................................................19实验三：用窗函数法设计FIR数字滤波器..........................................................................19实验目的.............................................................................................................................19实验内容及步骤.................................................................................................................19实验结果记录.....................................................................................................................20实验思考题分析.................................................................................................................223实验一：信号、系统及系统响应实验目的(1)熟悉连续信号经理想采样前后的频谱变化关系，加深对时域采样定理的理解。(2)熟悉时域离散系统的时域特性。(3)利用卷积方法观察分析系统的时域特性。(4)掌握序列傅里叶变换的计算机实现方法，利用序列的傅里叶变换对连续信号、离散信号及系统响应进行频域分析。实验原理与方法(1)时域采样。(2)LTI系统的输入输出关系。实验内容及步骤(1)认真复习采样理论、离散信号与系统、线性卷积、序列的傅里叶变换及性质等有关内容，阅读本实验原理与方法。(2)编制实验用主程序及相应子程序。①信号产生子程序，用于产生实验中要用到的下列信号序列：a.xa(t)=A*e^-at*sin(Ω0t)u(t)b.单位脉冲序列：xb(n)=δ(n)c.矩形序列：②系统单位脉冲响应序列产生子程序。本实验要用到两种FIR系统。a.ha(n)=R10(n);b.hb(n)=δ(n)+2.5δ(n-1)+2.5δ(n-2)+δ(n-3)③有限长序列线性卷积子程序用于完成两个给定长度的序列的卷积。可以直接调用MATLAB语言中的卷积函数conv。conv用于两个有限长度序列的卷积，它假定两个序列都从n=0开始。调用格式如下：y=conv(x,h)4实验结果记录①分析采样序列的特性。a.取采样频率fs=1kHz,，即T=1ms。b.改变采样频率，fs=300Hz，观察|X(e^jω)|的变化，并做记录(打印曲线)；进一步降低采样频率，fs=200Hz，观察频谱混叠是否明显存在，说明原因，并记录(打印)这时的|X(e^jω)|曲线。程序代码A=444.128;a=50*sqrt(2)*pi;m=50*sqrt(2)*pi;fs1=1000;%此时，取采样频率fs=1kHz，之后，改变采样频率分别为200Hz，300Hzfs2=300;fs3=200;T1=1/fs1;T2=1/fs2;T3=1/fs3;N=100;n=[0:N-1];x1=A*exp(-a*n*T1).*sin(m*n*T1);x2=A*exp(-a*n*T2).*sin(m*n*T2);x3=A*exp(-a*n*T3).*sin(m*n*T3);w=linspace(-pi,pi,10000);%设置w的范围X1=x1*exp(-j*n'*w);%对x1(n)做DTFT变换X2=x2*exp(-j*n'*w);%对x2(n)做DTFT变换X3=x3*exp(-j*n'*w);%对x3(n)做DTFT变换figure(1)subplot(1,3,1)plot(w/pi,abs(X1));%绘制x1(n)的幅度谱xlabel('\omega/π');ylabel('|H(e^j^\omega)|')title('采样频率为1000Hz时的幅度谱');subplot(1,3,2)plot(w/pi,abs(X2));%绘制x2(n)的幅度谱xlabel('\omega/π');ylabel('|H(e^j^\omega)|')title('采样频率为300Hz时的幅度谱');subplot(1,3,3)plot(w/pi,abs(X3));%绘制x3(n)的幅度谱xlabel('\omega/π');ylabel('|H(e^j^\omega)|')5title('采样频率为200Hz时的幅度谱');②时域离散信号、系统和系统响应分析。a.观察信号xb(n)和系统hb(n)的时域和频域特性；利用线性卷积求信号xb(n)通过系统hb(n)的响应y(n)，比较所求响应y(n)和hb(n)的时域及频域特性，注意它们之间有无差别，绘图说明，并用所学理论解释所得结果。b.观察系统ha(n)对信号xc(n)的响应特性。程序代码xbn=[1];xcn=ones(1,10);han=ones(1,10);hbn=[1,2.5,2.5,1];yn=conv(xbn,hbn);%计算信号xb(n)通过系统hb(n)的响应y(n)n1=0:length(yn)-1;n2=0:length(hbn)-1;subplot(2,1,1);stem(n1,yn,'.')%绘制y(n)的时域特性曲线xlabel('n');ylabel('y(n)')title('y(n)的时域特性曲线')subplot(2,1,2);stem(n2,hbn,'.')%绘制hb(n)的时域特性曲线xlabel('n');ylabel('hb(n)')title('hb(n)的时域特性曲线')figure(2)%用于分析y(n)的频域特性n1=[0:length(yn)-1];w=linspace(-pi,pi,10000);%限制w的范围6Y=yn*exp(-j*n1'*w);%对y(n)做DTFT变换subplot(2,1,1);%绘制y(n)的幅度和相位曲线plot(w/pi,abs(Y));xlabel('\omega/π');ylabel('幅度')title('DTFT[y(n)]的幅度');subplot(2,1,2);plot(w/pi,angle(Y));xlabel('\omega/π');ylabel('相位')title('DTFT[y(n)]的相位');figure(3)%用于分析hb(n)的频域特性n2=[0:length(hbn)-1];w=linspace(-pi,pi,10000);%限制w的范围Hb=hbn*exp(-j*n2'*w);%对hb(n)做DTFT变换subplot(2,1,1);%绘制hb(n)的幅度和相位曲线plot(w/pi,abs(Hb));xlabel('\omega/π');ylabel('幅度')title('DTFT[hb(n)]的幅度');subplot(2,1,2);plot(w/pi,angle(Hb));xlabel('\omega/π');ylabel('相位')title('DTFT[hb(n)]的相位');zn=conv(xcn,han);%观察系统ha(n)对信号xc(n)的响应特性figure(4)n3=[0:length(zn)-1];w=linspace(-pi,pi,10000);%限制w的范围Z=zn*exp(-j*n3'*w);%对z(n)做DTFT变换subplot(2,1,1);%绘制z(n)的幅度和相位曲线plot(w/pi,abs(Z));xlabel('\omega/π');ylabel('幅度')title('DTFT[zn]的幅度');subplot(2,1,2);plot(w/pi,angle(Z));xlabel('\omega/π');ylabel('相位')title('DTFT[zn]的相位');789③卷积定理的验证。程序代码x1=[1,3,4,0,2];x2=[3,2,0,0,1,5];n1=0:length(x1)-1;n2=0:length(x2)-1;y1=conv(x1,x2);%时域卷积计算y1(n)m1=0: