数字信号处理实验指导书思考题答案实验图

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

Matlab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δ(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.^n

stem(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

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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。

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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 Figure ； （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

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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

DFTX(k)??x(n)en?0N?1?jnk2?N1IDFTx(n)?N?X(k)ek?0N?1jnk2?N

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； （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 nargin<1 error('need x(n)!'); end dft需要参数

N=length(xn); 取序列的点数

n=0:N-1;

k=0:N-1;

2?WN=exp(-j*2*pi/N); ?j计算eN 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dft，xn为参数 xn为需要进行DFT的序列 if nargin<1 error('need X(k)!'); end dft需要参数

N=length(Xk); 取序列的点数

n=0:N-1;

k=0:N-1;

2?WN=exp(-j*2*pi/N); ?j计算eN 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=idft(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）；

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思考题

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实验二实验三

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