《数字信号处理 Digital Signal Processing》课程教学资源（PPT课件讲稿）第10章 上机实验

第10章上机实验 第10章上机实验 10.1引言 10.2关于实验用计算机语言 10.3实验一:信号、系统及系统响应 10.4实验二:用FFT作谱分析 105实验三:用双线性变换法设计IR数字滤波器 10.6实验四:用窗函数法设计FIR数字滤波器

第10章 上 机实验 第10章 上 机实验 10.1 引言 10.2 关于实验用计算机语言 10.3 实验一： 信号、 系统及系统响应 10.4 实验二： 用FFT作谱分析 10.5 实验三： 用双线性变换法设计IIR数字滤波器 10.6 实验四： 用窗函数法设计FIR数字滤波器

第10章上机实验 10.1引言 第一、二章是全书的基础内容。 第三、四章DFT、FFT是数字信号处理的重要数 学工具,它有广泛的使用内容

第10章 上 机实验 10.1 引言 第一、 二章是全书的基础内容。 第三、 四章DFT、 FFT是数字信号处理的重要数 学工具， 它有广泛的使用内容

第10章上机实验 102关于实验用计算机语言 MATLAB是一种交互式的以矩阵为基本数据结构 的系统。在生成矩阵对象时,不要求明确的维数说明。 所谓交互式,是指 MATLAB的草稿纸编程环境。 与C语言或 FORTRON语言作科学数值计算的程序 设计相比较,利用 MATLAB可节省大量的编程时间

第10章 上 机实验 10.2 关于实验用计算机语言 MATLAB是一种交互式的以矩阵为基本数据结构 的系统。 在生成矩阵对象时， 不要求明确的维数说明。 所谓交互式， 是指MATLAB的草稿纸编程环境。 与C语言或FORTRON语言作科学数值计算的程序 设计相比较， 利用MATLAB可节省大量的编程时间

第10章上机实验 10.3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

第10章 上 机实验 10.3 实验一： 信号、 系统及系统响应 1. 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

第10章上机实验 2.实验原理与方法 采样是连续信号数字处理的第一个关键环节 对一个连续信号x(t)进行理想采样的过程可用 (10.3.1)式表示 xa(t)=x(op(t) (10.3.1) 其中x(t)为x(t)的理想采样,p(t)为周 期冲激脉冲,即 ∑(t-m7) (10.3.2) n=-00 x(t)的傅里叶变换x(jg2)为 Xa(2)=∑Xj(9-mg2,)(103)

第10章 上 机实验 2. 实验原理与方法 采样是连续信号数字处理的第一个关键环节。 对一个连续信号xa (t)进行理想采样的过程可用 (10.3.1)式表示。 ^ a ( ) ( ) ( ) a x t x t p t = (10.3.1) 其中 (t)为xa (t)的理想采样， p(t)为周 期冲激脉冲， 即 ^ x ( ) ( ) n p t t nT   =− = −  (10.3.2) (t)的傅里叶变换 (jΩ)为 ^ x ^ X a 1 a ( ) [ ( )] a s m X j X j m T   =−  =  −   (10.3.3)

第10章上机实验 将(10.3.2)式代入(10.3.1)式并进行傅里叶变换, X(A)=[x(∑(-mnje 1=-00 ∑∫x(0)(-mT)=t x (nl e j Q2t (10.34 n=-0 式中的x(nT)就是采样后得到的序列x(n),即 (n=x,(n x(n)的傅里叶变换为 X(e) x(ne ryon (10.3.5)

第10章 上 机实验 将(10.3.2)式代入(10.3.1)式并进行傅里叶变换， ^ ( ) [ ( ) ( )] ( ) ( ) ( ) j t a a n j t a n j t a n X j x t t nT e dt x t t nT e dt x nT e dt     −  − =−   −  − =−  −  =−  = − = − =      式中的xa (nT)就是采样后得到的序列x(n)， 即 ( ) ( ) a x n x nT = x(n)的傅里叶变换为 (10.3.4) ( ) ( ) j j n n X e x n e    − =− =  (10.3.5)

第10章上机实验 比较(1035)和(10.34)可知 Xa(jQ2)=x(e) (10.36) 在数字计算机上观察分析各种序列的频域特性, 通常对X()在[0,2]上进行M点采样来观察分 析。对长度为N的有限长序列x(n),有 X(e)=∑ Xue 2丌 其中k=,k,k=0,1,…,M-1 一个时域离散线性非移变系统的输入/输出关系为 y(m)=x(n)*h(n)=∑x(m)h(n-m)(1038

第10章 上 机实验 比较(10.3.5)和(10.3.4)可知 ^ ( ) ( ) j a X j X e T   = = (10.3.6) 在数字计算机上观察分析各种序列的频域特性， 通常对X(ejω)在［0, 2π］上进行M点采样来观察分 析。 对长度为N的有限长序列x(n), 有 1 0 ( ) ( ) 2 , 0,1, , 1 k N j k j n n k X e x m e k k M M     − − = = = =  −  一个时域离散线性非移变系统的输入/输出关系为 其中 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) m y n x n h n x m h n m  =− =  = −  (10.3.8)

第10章上机实验 上述卷积运算也可以在频域实现 Y(e)= X(e)H(e) (103.9) 3.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: xa(t=Ae-at sin(Q2otu(t

第10章 上 机实验 上述卷积运算也可以在频域实现 3. 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： xa (t)=Ae-at sin(Ω0 t)u(t) ( ) ( ) ( ) j j j Y e X e H e    = (10.3.9)

第10章上机实验 进行采样,可得到采样序列 xa(n)=xa(nT)=Ae-anl sin(@ T)u(n), 0<n<50 其中A为幅度因子,a为衰减因子,Ω是模拟角频 率,T为采样间隔。这些参数都要在实验过程中由键 盘输入,产生不同的x(和x(n) b.单位脉冲序列:xn)=6(m c.矩形序列:x!(n)=R(n),N=10 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=Rio(n) bhn)=6(n)+2.56(n-1)+256(n2)+6(n-3)

第10章 上 机实验 进行采样， 可得到采样序列 xa (n)=xa (nT)=Ae-anT sin(Ω0nT)u(n), 0≤n<50 其中A为幅度因子， a为衰减因子， Ω0是模拟角频 率， T为采样间隔。 这些参数都要在实验过程中由键 盘输入， 产生不同的xa (t)和xa (n)。 b. 单位脉冲序列： xb (n)=δ(n) c. 矩形序列： xc (n)=RN(n), N=10 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)

第10章上机实验 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 conyo 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)

第10章 上 机实验 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)