數(shù)字信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)報(bào)告09-10-2.doc

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《數(shù)字信號(hào)處理》實(shí)驗(yàn)報(bào)告 專 業(yè) 學(xué) 號(hào) 姓 名 實(shí)驗(yàn)一 卷積實(shí)驗(yàn) 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? （1） 通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步理解卷積定理，了解卷積的過(guò)程； （2） 掌握應(yīng)用線性卷積求解離散時(shí)間系統(tǒng)響應(yīng)的基本方法； （3） 了解MATLAB中有關(guān)卷積的子函數(shù)及其應(yīng)用方法。 二、 實(shí)驗(yàn)原理 對(duì)于線性移不變離散時(shí)間系統(tǒng)的響應(yīng)為輸入信號(hào)和系統(tǒng)的沖激響應(yīng)的卷積，其表示如下： 三、 實(shí)驗(yàn)儀器 微型計(jì)算機(jī)、MATLAB 四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 （1）已知一個(gè)因果系統(tǒng)的差分方程為 滿足初始條件，在該系統(tǒng)的輸入端加一個(gè)矩形脈沖序列，其脈沖寬度與周期的比例為1：4，一個(gè)周期取16 個(gè)采樣點(diǎn)，求該系統(tǒng)的響應(yīng)。 (2) 已知兩個(gè)序列為，求兩序列的卷積和。 五、 實(shí)驗(yàn)程序 六、 試驗(yàn)結(jié)果分析 七、 思考題 MATLAB中提供的conv卷積子函數(shù)，使用中需要滿足什么條件？若不滿足，應(yīng)如何處理？ 實(shí)驗(yàn)二 離散系統(tǒng)的頻率響應(yīng) 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? （4） 加深對(duì)離散系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性基本概念的理解； （5） 了解離散系統(tǒng)的零極點(diǎn)與頻響特性之間的關(guān)系； （6） 熟悉MATLAB中進(jìn)行離散系統(tǒng)分析頻響特性的常用子函數(shù)，掌握離散系統(tǒng)幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)的求解方法。 二、 實(shí)驗(yàn)原理 已知穩(wěn)定系統(tǒng)傳遞函數(shù)的零極點(diǎn)增益模型為 則系統(tǒng)的頻響函數(shù)為 其中：系統(tǒng)的幅頻特性為： 系統(tǒng)的相頻特性為： 三、 實(shí)驗(yàn)儀器 微型計(jì)算機(jī)、MATLAB 四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 (1) 已知離散時(shí)間系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)為 求該系統(tǒng)在頻率范圍內(nèi)，歸一化的絕對(duì)幅度頻率響應(yīng)、相對(duì)幅度頻率響應(yīng)、相位頻率響應(yīng)和零極點(diǎn)分布圖。 (2) 已知一階離散系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，假設(shè)系統(tǒng)的零點(diǎn)在原點(diǎn)，極點(diǎn)分別取0.2，0.5，0.8，比較它們的幅頻響應(yīng)曲線。 (3) 已知一階離散系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，假設(shè)系統(tǒng)的極點(diǎn)在原點(diǎn)，零點(diǎn)分別取0.2，0.5，0.8，比較它們的幅頻響應(yīng)曲線。 五、 實(shí)驗(yàn)程序 六、 試驗(yàn)結(jié)果分析 1. 離散系統(tǒng)的極點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)幅頻響應(yīng)有何影響？ 2. 離散系統(tǒng)的零點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)幅頻響應(yīng)有何影響？ 實(shí)驗(yàn)三 用雙線性變換法設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? （7） 加深對(duì)雙線性變換法設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器的基本原理的理解； （8） 掌握用雙線性變換法設(shè)計(jì)數(shù)字低通、高通、帶通濾波器的設(shè)計(jì)； （9） 了解MATLAB有關(guān)雙線性變換法設(shè)計(jì)的常用子函數(shù)。 二、 實(shí)驗(yàn)原理 1. 設(shè)計(jì)思想 s平面與z平面之間滿足以下映射關(guān)系： s平面的虛軸單值地映射于z平面的單位圓上，s平面的左半平面完全映射到z平面的單位圓內(nèi)。雙線性變換不存在混疊問(wèn)題。 雙線性變換時(shí)一種非線性變換，這種非線性引起的幅頻特性畸變可通過(guò)預(yù)畸而得到校正。 2. 設(shè)計(jì)步驟 （(1)確定數(shù)字濾波器的性能指標(biāo)：通帶臨界頻率、阻帶臨界頻率；通帶內(nèi)的最大衰減；阻帶內(nèi)的最小衰減； (2)確定相應(yīng)的數(shù)字角頻率； (3)計(jì)算經(jīng)過(guò)預(yù)畸的相應(yīng)模擬低通原型的頻率； (4)根據(jù)計(jì)算模擬低通原型濾波器的階數(shù)N，并求得低通原型的傳遞函數(shù)； (5)用上面的雙線性變換公式代入，求出所設(shè)計(jì)的傳遞函數(shù)； (6)分析濾波器特性，檢查其指標(biāo)是否滿足要求。 三、 實(shí)驗(yàn)儀器 微型計(jì)算機(jī)、MATLAB 四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 (1) 采用雙線性變換法設(shè)計(jì)一個(gè)巴特沃斯數(shù)字低通濾波器，要求：通帶截止頻率，阻帶截止頻率，濾波器的采樣頻率，并畫(huà)出濾波器的幅頻響應(yīng)曲線和相頻響應(yīng)曲線以及零極點(diǎn)圖。 五、 實(shí)驗(yàn)程序 六、 試驗(yàn)結(jié)果分析 七、 思考題 使用雙線性變換法時(shí)，數(shù)字頻率與模擬頻率有何關(guān)系？會(huì)帶來(lái)什么影響？如何解決？ 實(shí)驗(yàn)四 用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? （10） 加深對(duì)窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器的基本原理的理解； （11） 學(xué)習(xí)用MATLAB語(yǔ)言的窗函數(shù)法編寫(xiě)設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器的程序； （12） 了解MATLAB有關(guān)窗函數(shù)法設(shè)計(jì)的常用子函數(shù)。 二、 實(shí)驗(yàn)原理 1. 設(shè)計(jì)思想 從時(shí)域從發(fā)，設(shè)計(jì)逼近理想。設(shè)理想濾波器的單位脈沖響應(yīng)為。一般是無(wú)限長(zhǎng)的，且是非因果的，不能直接作為FIR濾波器的單位脈沖響應(yīng)。要想得到一個(gè)因果的有限長(zhǎng)的濾波器h(n)，最直接的方法是截?cái)?，即截取為有限長(zhǎng)因果序列，并用合適的窗函數(shù)進(jìn)行加權(quán)作為FIR濾波器的單位脈沖響應(yīng)。 2. 設(shè)計(jì)步驟 （1）根據(jù)過(guò)渡帶和阻帶衰減設(shè)計(jì)指標(biāo)選擇窗函數(shù)的類型，并估算濾波器的階數(shù)： （2）由數(shù)字濾波器的理想頻率響應(yīng)求出理想的單位沖激響應(yīng)。 （3）計(jì)算數(shù)字濾波器的單位沖激響應(yīng)。 （4）檢查設(shè)計(jì)出的濾波器是否滿足技術(shù)指標(biāo)。 若不滿足技術(shù)指標(biāo)，則需重新選擇或調(diào)整窗函數(shù)的類型，估算濾波器的階數(shù)，再重復(fù)前面的四個(gè)步驟，直到滿足指標(biāo)為止。 三、 實(shí)驗(yàn)儀器 微型計(jì)算機(jī)、MATLAB 四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 選擇合適的窗函數(shù)設(shè)計(jì)FIR數(shù)字低通濾波器。要求：通帶截止頻率，阻帶截止頻率，描繪實(shí)際濾波器的脈沖響應(yīng)、窗函數(shù)及濾波器的幅頻響應(yīng)曲線和相頻響應(yīng)曲線。 五、 實(shí)驗(yàn)程序 六、 試驗(yàn)結(jié)果分析