数字信号处理课程设计滤波器

数字信号处理实验指导书（修订版1）

数字信号处理（本科）实验指导书

（修订版1）

戴 虹 编

2010年6月

1

数字信号处理实验指导书（修订版1）

目 录

实验一 信号、 系统及系统响应 实验二 FFT频谱分析 实验三 IIR数字滤波器设计 实验四 FIR数字滤波器设计

实验五 离散系统的时域及复频域分析

综合实验 双音多频（DTMF）通信设计的MATLAB仿真 附录 实验报告格式

2

数字信号处理实验指导书（修订版1）

实验一 信号、 系统及系统响应

一、 实验目的

1. 掌握典型序列的产生方法。

2. 掌握DFT的实现方法，利用DFT对信号进行频域分析。

3. 熟悉连续信号经采样前后频谱的变化，加深对时域采样定理的理解。

4. 分别利用卷积和DFT分析信号及系统的时域和频域特性，验证时域卷积定理。 二、实验环境

1． Windows2000操作系统 2． MATLAB6.0 三、实验原理 1. 信号采样

对连续信号xa(t)=Aesin(Ω0t)u(t)进行采样，采样周期为T,采样点0≤n<50，得采样序列xa(n)= 。 2. 离散傅里叶变换(DFT) 设序列为x(n),长度为N,则

X(e

2πMjωk

N?1-at

)=DFT[x(n)]=?n?0x(n) e-jωk

n

,

jωk

其中ωk=k(k=0,1,2,…

大连理工大学实验报告

学院（系）： 专业： 班级：

姓 名： 学号： 组： ___

实验时间： 实验室： 实验台： 指导教师签字： 成绩：

实验三 滤波器设计

一、实验结果与分析

IIR部分：

1.用buttord和butter函数，直接设计一个巴特沃兹高通滤波器，要求通带截止频率为0.6?，通带内衰减不大于1dB，阻带起始频率为0.4?，阻带内衰减不小于15dB，观察其频谱响应的特点： clc,clear

wp=0.6*pi/pi; ws=0.4*pi/pi; ap=1,as=15;

[N,wn]=buttord(wp,ws,ap,as); [bz,az]= butter(N,wn,'high'); [H,W]=freqz(bz,az);

plot(W,20*log10(abs(H))); grid on;

xlabel('频率

大连理工大学实验报告

学院（系）： 专业： 班级：

姓 名： 学号： 组： ___

实验时间： 实验室： 实验台： 指导教师签字： 成绩：

实验三 滤波器设计

一、实验结果与分析

IIR部分：

1.用buttord和butter函数，直接设计一个巴特沃兹高通滤波器，要求通带截止频率为0.6?，通带内衰减不大于1dB，阻带起始频率为0.4?，阻带内衰减不小于15dB，观察其频谱响应的特点： clc,clear

wp=0.6*pi/pi; ws=0.4*pi/pi; ap=1,as=15;

[N,wn]=buttord(wp,ws,ap,as); [bz,az]= butter(N,wn,'high'); [H,W]=freqz(bz,az);

plot(W,20*log10(abs(H))); grid on;

xlabel('频率

本文分析了国内外数字滤波技术的应用现状与发展趋势，介绍了数字滤波器的基本结构，在分别讨论了IIR与FIR数字滤波器的设计方法的基础上，指出了传统的数字滤波器设计方法过程复杂、计算工作量大、滤波特性调整困难的不足，提出了一种利用MATLAB信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）快速有效的设计由软件组成的常规数字滤波器的设计方法。给出了使用MATLAB语言进行程序设计和利用信号处理工具箱的FDATool工具进行界面设计的详细步骤。利用MATLAB设计滤波器，可以随时对比设计要求和滤波器特性调整参数，直观简便，极大的减轻了工作量，有利于滤波器设计的最优化。本文还介绍了如何利用MATLAB环境下的仿真软件Simulink对所设计的滤波器进行模拟仿真。

1.1 数字滤波器的研究背景与意义

当今，数字信号处理[1] (DSP：Digtal Signal Processing)技术正飞速发展，它不但自成一门学科，更是以不同形式影响和渗透到其他学科：它与国民经济息息相关，与国防建设紧密相连；它影响或改变着我们的生产、生活方式，因此受到人们普遍的关注。

数字化、智能化和网络化是当代信息技术发展的大趋势，而数字化是智能化和网络化的

[n,wn,bta,ftype]=kaiserord([0.3 0.45 0.65 0.75],[0 1 0],[0.01 0.1087 0.01]);%用kaiserord函数估计出滤波器阶数n和beta参数

h1=fir1(n,wn,ftype,kaiser(n+1,bta),'noscale'); [hh1,w1]=freqz(h1,1,256); figure(1)

subplot(2,1,1)

plot(w1/pi,20*log10(abs(hh1))) grid

xlabel('归一化频率w：曾慧');ylabel('幅度/db'); subplot(2,1,2)

plot(w1/pi,angle(hh1)) grid

xlabel('归一化频率w：曾慧');ylabel('相位/rad');

图一

[n,wn,bta,ftype]=kaiserord([0.3 0.45 0.65 0.75],[0 1 0],[0.01 0.1087 0.01]);%用kaiserord函数估计出滤波器阶数n和beta参数

h1=fir1(n,wn,ftype,kaiser(n+1,bta),'noscale'); [hh1,w1]=freqz(

数字信号处理课程设计(综合实验)

班 级：姓 名：学 号：指导教师：设计时间：成 绩：

评 语：

电子信息工程1202X

X X 1207050227

XXX

2014.12.22-2015.1.4

实验一 时域采样与频域采样定理的验证实验

1. 时域采样理论与频域采样理论是数字信号处理中的重要理论。要求掌握模拟信号采样前后频谱的变化，以及如何选择采样频率才能使采样后的信号不丢失信息；

2. 要求掌握频率域采样会引起时域周期化的概念，以及频率域采样定理及其对频域采样点数选择的指导作用。

二、程序运行结果

1.时域采样定理验证结果：

2.频域采样定理验证结果：

三、参数与结果分析

1. 时域采样参数与结果分析：对模拟信号

xa(t)以T进行时域等间隔理想采样，形成

的采样信号的频谱会以采样角频率Ωs（Ωs=2π/T）为周期进行周期延拓。采样频率Ωs必

须大于等于模拟信号最高频率的两倍以上，才能使采样信号的频谱不产生频谱混叠。

xa(t)的最高截止频率为500HZ，而因为采样频率不同，得到的x1(n)、x2(n)、x3(n)的长度不同。频谱分布也就不同。x1(n)、x2(n)、x3(n)分

数字信号处理 课程设计报告

题 目： 典型序列的谱分析及特性 学 院： 培黎工程技术学院 班 级： 电信111本 学 号： 20110602050105 姓 名： 董新伟 联系方式： 18309464272 指导教师： 石 蕊 报告成绩：

2014年 12月24日

目录

一、设计任务与要求 ........................................................................ 3 1.1设计任务 ................................................................................ 3 1.2 设计要求 ............................................................................... 3 二、设计原理及过程

数字信号处理 课程设计报告

题 目： 典型序列的谱分析及特性 学 院： 培黎工程技术学院 班 级： 电信111本 学 号： 20110602050105 姓 名： 董新伟 联系方式： 18309464272 指导教师： 石 蕊 报告成绩：

2014年 12月24日

目录

一、设计任务与要求 ........................................................................ 3 1.1设计任务 ................................................................................ 3 1.2 设计要求 ............................................................................... 3 二、设计原理及过程

一、课程设计要求

1.熟练掌握MATLAB语言的编程方法；

2.熟悉用于一维数字信号处理的MATLAB主要函数的应用； 3.记录实验结果（包括波形和数据），撰写课程设计报告。 二、课程设计内容

1.序列的产生

（1）编写程序产生以下序列x1(n)=(0.8)nu(n),x2(n)=u(n+2)-u(n-2),x3(n)=δ(n-4), X4(n)=R4(n),并画出波形；

（2）求卷积x1(n)* x2(n),.x1(n)*x3(n),画出波形 程序如下 clear all n=-20:20; a1=(0.8.^n) x1=a1.*(n>=0); figure(1) subplot(2,1,1) stem(n,x1);

xlabel('n');ylabel('x1(n)'); title('单位采样序列'); axis([-10 20 0 1.2]); grid;

x2=(n+2>=0)-(n-2>=0); subplot(2,1,2) stem(n,x2);

xlabel('n');ylabel('x2(n)'); title('单位阶跃序列'); axis([-10 20 0 1.2]); grid; x3=(n==4); figure(

目 录

第1章 需求分析----------------------------------------------------- 3 1.1设计题目------------------------------------------------------------------ 3 1.2设计要求------------------------------------------------------------------ 3 1.3系统功能分析-------------------------------------------------------------- 3

第2章 原理分析和设计-------------------------------------------- 4 2.1理论分析和计算------------------------------------------------------------ 4

第3章 详细设计----------------------------------------------------- 5 3.1算法设计思路------------------------