数字信号处理课程设计
数字信号处理课程设计报告_3
目录1.设计概述（目的和要求） 32.设计任务 33.设计题目（简要描述三个题目） 44.内容及结果 45.思考及体会14一、课程设计目的及要求数字信号处理是一门理论性和实践性都很强的学科，通过课程设计可以加深理解掌握基本理论，培养学生分析问题和解决问题的综合能力，为将来走向工作岗位奠定坚实的基础，因此做好课程设计是学好本课程的重要教学辅助环节。
本指导书结合教材《数字信号处理教程》的内容，基于MATLAB程序语言提出课程设计的题目及要求，在做课程设计之前要求学生要尽快熟悉MATLAB语言，充分预习相关理论知识，独立编写程序，以便顺利完成课程设计。
二、课程设计任务课程设计的过程是综合运用所学知识的过程。
课程设计主要任务是围绕数字信号的频谱分析、特征提取和数字滤波器的设计来安排的。
根据设计题目的具体要求，运用MATLAB语言完成题目所规定的任务及功能。
设计任务包括：查阅专业资料、工具书或参考文献，了解设计课题的原理及算法、编写程序并在计算机上调试，最后写出完整、规范的课程设计报告书。
课程设计地点在信息学院机房，一人一机，在教师统一安排下独立完成规定的设计任务。
三、课程设计题目根据大纲要求提供以下三个课程设计题目供学生选择，根据实际情况也可做其它相关课题。
1.DFT在信号频谱分析中的应用1. 用MATLAB语言编写计算序列x(n)的N点DFT的m函数文件dft.m。
并与MA TLAB中的内部函数文件fft.m作比较。
2. 对离散确定信号()cos(0.48)cos(0.52)x n n n ππ=+ 作如下谱分析：(1) 截取()x n 使()x n 成为有限长序列N(0≤≤n N -1)，(长度N 自己选)写程序计算出()x n 的N 点DFT ()X k ,并画出相应的幅频图()~X k k 。
(2) 将 (1)中()x n 补零加长至M 点（长度M 自己选），编写程序计算()x n 的M 点DFT 1()X k ,并画出相应的图1()~X k k 。
(完整word版)数字信号处理课程设计
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-------------------------------------------------------------- 5 3.2对应的详细程序清单及程序注释说明------------------------------------------ 6第4章调试分析过程描述---------------------------------------- 10 4.1测试数据、测试输出结果--------------------------------------------------- 10 4.2程序调试过程中存在的问题以及对问题的思考--------------------------------- 13第5章总结-------------------------------------------------------- 15第1章需求分析1.1设计题目在Matlab 环境中，利用编程方法对FDMA通信模型进行仿真研究1.2设计要求1.2.1 Matlab支持麦克风，可直接进行声音的录制，要求至少获取3路语音信号。
数字信号处理课程设计
数字信号处理课程设计2022年12月24日目录一、设计任务与要求............................................................. ...........31.1设计任务............................................................. ...................31.2设计要求............................................................. ..................3二、设计原理及过程............................................................. ...........42.1设计原理............................................................. ..................42.2三种典型序列的表达式及程序...........................................52.3时移、频移与傅里叶变换原理...........................................5三、设计内容及结果............................................................. ...........63.1时域波形............................................................. ..................63.2幅度谱及相位谱............................................................. ......83.3时移、频移及特性实现.....................................................113.4自行设计一个序列—单位冲击序列 (16)四、心得与体会............................................................. .................18参考文献.. (18)一、设计任务与要求1.1设计任务1.1.1对于三种典型序列------单位采样序列、实指数序列、矩形序列，要求：1.画出以上序列的时域波形图；2.求出以上序列的傅里叶变换；3.画出以上序列的幅度谱及相位谱，并对相关结果予以理论分析；4.对以上序列分别进行时移，画出时移后序列的频谱图，验证傅里叶变换的时移性质；5.对以上序列的频谱分别进行频移，求出频移后频谱所对应的序列，并画出序列的时域波形图，验证傅里叶变换的频移性质。
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index=1; while n<=N IND(n)=index; index=index+k; index=mod(index, 2^Bits); n=n+1; end m=IND; IND=IND+1; y=LUT(IND); subplot(212) plot(t,y) figure(1); axis([0 endtime-1.2 1.2]); grid on 3、测试结果 ⑴输入 dds(10,100,10,0.5)，输出波形图如图 2
结论：实验测得输出频率为 10Hz,与理论值相符，实验正确。
题目二
数字锁相环的 MATLAB 实现 及仿真
一、 设计目的
1、理解数字锁相环的原理，熟悉实现流程。 2、学会用 MATlab 进行一些信号分析
二、 数字锁相环原理
1、数字锁相环简介 锁相环 (phase-locked loop)为无线电发射中使频率较为稳定的一种方法， 主要有 VCO（压控振荡器）和 PLL IC （锁相环集成电路）,压控振荡器给出一个 信号,一部分作为输出，另一部分通过分频与 PLL IC 所产生的本振信号作相位比 较，为了保持频率不变，就要求相位差不发生改变，如果有相位差的变化，则 PLL IC 的电压输出端的电压发生变化，去控制 VCO,直到相位差恢复，达到锁频 的目的， 是一种能使受控振荡器的频率和相位均与输入信号保持确定关系的闭环 电子电路。 锁相环的用途是在收、 发通信双方建立载波同步或位同步，分为模拟锁相环 和数字锁相环两种。 随着数字电路技术的发展，数字锁相环以其独有的优势在调 制解调、频率合成、FM 立体声解码、彩色副载波同步、图象处理等各个方面得 到了广泛的应用。 数字锁相环不仅吸收了数字电路可靠性高、体积小、价格低 等优点， 还解决了模拟锁相环的直流零点漂移、器件饱和及易受电源和环境温度 变化等缺点， 此外还具有对离散样值的实时处理能力，已成为锁相技术发展的方 向。 2、DPLL 基本模型和原理 全数字锁相环包括数字鉴相鉴频器（PFD） 、数字滤波器（LPF） 、数字振荡 器（NCO）三部分，如下图所示：
数字信号处理课程设计 1
（一）用窗函数法设计FIR数字滤波器一、设计题目用窗函数法设计FIR数字低通滤波器二、设计目的1. 熟悉设计线性相位数字滤波器的一般步骤。
2. 掌握用窗函数法设计FIR数字滤波器的原理和方法。
3. 熟悉各种窗函数的作用以及各种窗函数对滤波特性的影响。
4. 学会根据指标要求选取合适的窗函数。
三、设计原理窗函数法又称为傅里叶级数法，FIR数字滤波器的设计问题就是要所设计的FIR数字滤波器的响应H(ejw)去逼近所要求的理想滤波器的响应Hd(ejw)。
从单位取样响应序列来看，就是使所设计的滤波器的h(n)逼近理想单位取样响应序列hd(n)。
而且Hd(ejw)=逐段恒定的，且在频带边界处有不连续点，因此序列hd(n)是无限长的，通过直接截取无限长序列以得到有限长序列的办法，可以形象的比喻为h(n)通过一个窗口所看到的一段hd(n)。
因此，h(n)也可以表达为hd(n)和一个窗函数w(n)的乘积，h(n)=w(n)hd(n)。
这里的窗函数就是矩形序列RN(n)。
四、实现方法用MATLAB编程实现给定指标要求的滤波器设计五、设计内容及要求1、各窗函数图（假设N=67;）N=67;n=0:N-1;wn1=ones(1,N); stem(n, wn1);矩形窗figure;wn2=hamming(N); stem(n, wn2);海明窗figure;wn3=BARTLETT(N); stem(n, wn3);巴特列特figure;wn4= Hanning(N); stem(n, wn4);汉宁窗将窗函数分别画出来2、计算理想低通滤波器单位冲激响应的源程序function[hd]=ideal(wc,N) q=(N-1)/2;n=0:N-1;m=n-q+eps;hd=sin(wc*m)./(pi*m);3、计算频率响应的源程序function[H]=fr(b,a,w);m=0:length(b)-1;l=0:length(a)-1;num=b*exp(-j*m'*w);den=a*exp(-j*l'*w);H=num./den;4、低通滤波器设计程序wp=0.2*pi;ws=0.3*pi;width=ws-wp;N=ceil(6.6*pi/width)+1;n=0:N-1;a=[1];wc=(ws+wp)/2;hd=ideal(wc,N);wn=(hamming(N))';h=hd.*wn;k=0:500;w=(pi/500)*k;[H]=fr(h,a,w);mag=abs(H);db=-20*log10((mag+eps)/max(mag)); wth=pi/500;rp=max(db(1:1:wp/wth+1))as=round(min(db(ws/wth+1:1:500))) subplot(2,2,1);stem(n,hd);title('理想冲激响应');axis([0 N-1 -0.1 0.3]);ylabel('hd');subplot(2,2,2);stem(n,wn);title('海明窗');axis([0 N-1 0 1.1]); ylabel('wn');subplot(2,2,3);stem(n,h);title('实际冲激响应'); axis([0 N-1 -0.2 0.3]); xlabel('n');ylabel('h');subplot(2,2,4);plot(w/pi,-db);title('幅度响应（dB）'); axis([0 1 -100 10]); grid;xlabel('以pi为单位的频率') ylabel('分贝数');六、各种窗函数：矩形窗海宁窗：汉宁窗：三角形窗：1.理想冲激响应、海明窗、实际冲激响应及幅度响应波形图七、回答思考题1.设计线性相位数字滤波器的一般步骤。
fundamentalsofdigitalsignalprocessing课程设计
Fundamentals of Digital Signal Processing 课程设计一、课程设计的目的和意义数字信号处理是电子信息专业的重要课程之一，是掌握现代信号处理技术的必修课程。
本次课程设计旨在巩固和深化同学们对于数字信号处理的理解和实践能力。
通过课程设计，可以帮助学生更好地理解数字信号处理的基本概念、原理和方法，提高学生的实际操作能力，培养工程实践能力和团队协作能力，提高学生的综合素质。
二、课程设计的主要内容1. 实验器材1.电脑一台2.程序集成开发环境Keil uVision53.万用表和示波器一台2. 实验内容1.基本信号的时间和频域分析目的：了解基本信号的结构与特性，建立时间域和频域分析方法，为后续信号处理打下基础。
步骤：（1）构造三种基本信号：方波，三角波和正弦波。
（2）利用示波器测量信号的时间轴，（3）利用万用表测量信号的电压幅值，（4）在Keil uVision5中计算出信号的频谱分布。
2.数字滤波器去噪实验目的：利用数字滤波器对带有噪声的信号进行去噪。
步骤：（1）生成1000Hz正弦波作为原始信号。
（2）在信号中加入高斯白噪声进行干扰。
（3）利用FIR滤波器去除干扰后输出滤波后的信号。
（4）测量滤波前、滤波后的信号电压幅值，并对滤波前、滤波后信号的频谱分布进行比较。
3.信号变换实验目的：理解傅里叶变换和其在实际信号分析中的应用。
步骤：（1）利用Keil uVision5中的FFT工具对1000Hz正弦波进行傅里叶变换。
（2）观察输出结果并解释其意义。
（3）对另外两种基本波形进行傅里叶变换，并比较其与正弦波的差异。
（4）以实际信号为例，进行复杂信号的频域分析。
4.数字信号编码与解码实验目的：了解数字信号编码与解码的基本原理和方法。
步骤：（1）将一个信号利用模拟调制方式（例如AM、FM、PM等）进行调制，并输出模拟信号。
（2）利用AD转换器将模拟信号转换成数字信号。
（3）将数字信号解调还原成模拟信号。
数字信号处理课程设计
山东工商学院数字信号处理课程设计题目：有限冲击响应数字滤波器设计姓名：李迎学号：联系方式：指导老师：目录目录 --------------------------------------------- 01 摘要 --------------------------------------------- 02 关键词 --------------------------------------------- 04 引言 --------------------------------------------- 05 正文1．常见窗体函数简介 -------------------------------- 06 1.1．海明窗函数 ---------------------------------- 06 1.2．布莱克曼窗函数 ------------------------------ 071.3．凯塞窗 --------------------------------- 082.数字滤波器设计的基本步骤 ------------------------- 113.窗函数法设计FIR滤波器的MATLAB仿真 -------------- 114.具体FIR低通滤波器的设计4.1．用海明窗设计 -------------------------------- 13 4.2．用布拉克曼窗设计 ---------------------------- 144.3．用凯塞窗设计 -------------------------------- 155.结论 --------------------------------------------- 166.参考文献 ----------------------------------------- 16摘要现代图像、语音、数据通信对线性相位的要求是普遍的。
数字信号处理课程设计
设计题目语音信号的数字滤波—FIR数字滤波器的矩形窗函数法设计一、课程设计的目的通过对常用数字滤波器的设计和实现，掌握数字信号处理的工作原理及设计方法；掌握利用数字滤波器对信号进行滤波的方法。
并能够对设计结果加以分析。
二、设计步骤2.1语音信号的采集2.1.1 用windows系统采集（1）在“开始—所有程序—附件—娱乐”找录音机（2）打开录音机，用麦克风开始录音，录音长度长达4s（3）单击“文件——另存为”，将文件保存在matlab工作的目录下“work”文件夹，文件名保存为lishuang.wav，语音信号的属性为12kHz,8位，单声道，11kb/s图1原始语音信号的采集2.2 语音信号的频谱分析（1）双击桌面上的matlab图标，打开matlab软件（2）在菜单栏中选择“File－＞new－＞M-File”打开M文件编辑器（3）在M文件编辑器中编写代码：1）导入语音信号“lishuang.wav”，即使用[s,fs] = wavread('lishuang.wav');2）下面代码用于产生信号的时域波形，波形如图2里的1n = 0:length(s)-1;subplot(411);plot(n,s);title('声音信号的时域波形');3）由上图可看出，此声音信号在0到1s内基本为空白，即没录上声音，故将其截去，截短后的声音信号的代码如下，声音信号的截短如图2里的2，代码如下：L = 2^floor(log2(length(s)));s1=s(10000:10000+L-1);wavwrite(s1,fs,'s1.wav');n = 0:length(s1)-1;subplot(412);plot(n,s1);title('截短的声音信号的时域波形');图2 原始语音信号的时域图及截短后的时域及频域图4）下面代码用于产生声音信号的频谱，从图中可以看出信号的主要能量分布，如图2的3s1 = fft(s1);L1 = 2^floor(log2(length(s1)));k = 0:L1-1;subplot(413);plot(k,abs(s1));5）下面代码用于产生信号的单边谱，即取上图中的一半，此图是确定滤波频率范围的参考图，如图2的4s2 = awgn(s1,27);wavwrite(s2,fs,'s2.wav');detf = fs/L1;subplot(414);plot(k(1:L1/2)*detf,abs(S1(1:L1/2)));title('单边谱');（4） 由图2的2可以看出，所截取的语音信号的长度为N = 35000，由图2的4可以看出语音信号的能量主要频段为fL = 200Hz,fH = 1100Hz ；2.3 滤波器的设计2.3.1确定滤波器的参数（1）确定参数：根据 2.2中的（4）可知语音信号的主要能量分布的频段为=200fp Hz ，=1100fst Hz ,=750fz Hz ,通带截止频率为p ω，阻带截止频率为st ω;模拟角频率：22200400(/sec)p fp r πππΩ==⨯=2211002200(/sec)st fst r πππΩ==⨯=221200024000(/sec)s fs r πππΩ==⨯=数字角频率：()2(40024000)20.03(/)p p s r sam ωππππ=Ω÷Ω⨯=÷⨯=()2(110024000)20.18(/)st st s r sam ωππππ=Ω÷Ω⨯=÷⨯=0.5()0.105(/)c p st r sam ωωω=+=（2）数字滤波器类型的选择：数字滤波器从实现方法上可以分为有限长冲激响应FIR 数字滤波器和无限长冲激响应IIR 数字滤波器IIR 滤波器的单位冲激响应h(n)是无限长的，即n 趋于无穷大。
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数字信号处理实验报告设计题目：数字信号处理设计与仿真分析学院：电子工程学院专业：班级：学号：姓名：电子邮件：日期：成绩：指导教师：题目：数字信号处理设计与仿真分析1. 引言实验要求(1) 建立两个模拟信号的数学模型s a1(t)和s a2(t)，其中s a1(t)是有用信号，s a2(t)是干扰信号。
两个信号的中心频率、信号带宽等参数由学生自己选定，要求两个信号的频谱不重叠，s a2(t)的幅度比s a1(t)的幅度高20dB ，两个信号时域叠加得到合成信号x a (t)，即x a (t)= s a1(t)+ s a2(t)设计计算机程序仿真产生s a1(t)、s a2(t)、x a (t)信号，分别画出三个模拟信号的时域波形和频谱图；(2) 根据x a (t)的中心频率和带宽，按照奈奎斯特采样定理选择采样频率f s ，分别对信号s a1(t)、s a2(t)、x a (t)进行时域采样，得到离散信号s 1(n)、s 2(n)、x(n)。
利用FFT 算法分析离散信号的频谱，分别画出三个离散信号的时域波形和频谱图；(3) 设计数字滤波器H(z)，要求该滤波器对干扰信号s 2(n)的衰减大于40dB 。
提出滤波器的设计指标，并设计滤波器，给出滤波器的设计结果，绘制滤波器的幅频特性和相频特性曲线，验证滤波器的设计结果是否达到设计指标要求；(4) 选择实现数字滤波器H(z)的结构，画出结构信号流图；(5) 将合成信号x(n)输入数字滤波器H(z)，按照所选择的滤波器结构，设计计算机程序计算滤波器的输出响应y(n)，画出y(n)的时域波形和频谱图； (6) 分析、总结设计结果，提交课程设计报告。
实验目的(1) 深入理解信号的采样过程、模拟信号与离散信号的特点、时域采样定理。
(2) 熟悉数字滤波的基本概念、数字滤波器的主要技术指标及其物理意义。
(3) 了解模拟和数字滤波器的频率变换、IIR 数字滤波器的直接(优化)设计方法。
2. 基础原理(1) 采样定理采样是将一个信号（例如时间或空间上连续的函数）转换为数字序列（时间或空间上离散的函数）的过程。
在进行模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率s f 大于信号中最高频率m ax f 的2倍时(s f ≥m ax f )，采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息。
所以当对一个信号进行采样时, 采样频率必须大于该信号带宽的两倍以上才能确保从采样值完全重构原来的信号。
采样频率高于信号最高频率的两倍，这种采样被称为过采样。
采样频率低于信号最高频率的两倍，这种采样被称为欠采样。
(2) FFT 是一种DFT 的高效算法，称为快速傅立叶变换（fastFourier transform ），它根据离散傅氏变换的奇、偶、虚、实等特性，对离散傅立叶变换的算法进行改进获得的。
FFT 算法可分为按时间抽取算法和按频率抽取算法，先简要介绍FFT 的基本原理。
从DFT 运算开始，说明FFT数字滤波器由数字乘法器、加法器和延时单元组成的一种算法或装置。
数字滤波器的功能是对输入离散信号的数字代码进行运算处理，以达到改变信号频谱的目的。
利用MATLAB信号处理工具箱中的滤波器设计和分析工具可以很方便地设计出符合应用要求的未经量化的IIR数字滤波器。
线性移不变的数字滤波器包括无限长脉冲响应滤波器（IIR滤波器）和有限长脉冲响应滤波器（FIR滤波器）两种。
这两种滤波器的系统函数可以统一以Z 变换表示为：()()()MMNNzazazazbzbzbbzAzBzH------++++++++==221122111当时，M就是IIR滤波器的阶数，表示系统中反馈环的个数。
由于反馈的存在，IIR滤波器的脉冲响应为无限长，因此得名。
若，则系统的脉冲响应的长度为N+1，故而被称作FIR滤波器。
3.方案设计程序代码f1=20;f2=5;f3=40;f4=5;N=1600;Fs=1000;T=1/Fs;Tp=N*T;t=0:T:(N-1)*T;k=0:N-1;f=k/Tp;s1=cos(2.*pi.*f1.*t).*cos(2.*pi.*f2.*t);s2=10.*cos(2.*pi.*f3.*t).*cos(2.*pi.*f4.*t);xt=s1+s2;S1=fft(s1,N);S2=fft(s2,N);X=fft(xt,N);%%第一问；Fs1=100;T1=1/Fs1;Tp1=N*T1;t1=0:T1:(N-1)*T;f1n=k/Tp1;s1n=cos(2.*pi.*f1.*t1).*cos(2.*pi.*f2.*t1);;s2n=10.*cos(2.*pi.*f3.*t1).*cos(2.*pi.*f4.*t1); xtn=s1n+s2n;S1n=fft(s1n,N);S2n=fft(s2n,N);X1n=fft(xtn,N);%%第二问；fp=28;fs=34;wp=2*fp/Fs1;ws=2*fs/Fs1;rp=1;rs=50;[N,Wc]=buttord(wp,ws,rp,rs);[Bz,Az]=butter(N,Wc);w=0:0.001:3;[H1,w]=freqz(Bz,Az,w);ytn=filter(Bz,Az,xtn);Y=fft(ytn,N);figure(1);title('模拟信号时域');subplot(3,1,1);plot(t,s1);title('s1(t)');xlabel('时间（s）');ylabel('幅度');grid;subplot(3,1,2);plot(t,s2);title('s2(t)');xlabel('时间（s）');ylabel('幅度');grid;subplot(3,1,3);plot(t,xt);title('x(t)');xlabel('时间（s）');ylabel('幅度');grid;figure(2);title('模拟信号频域');subplot(3,1,1);plot(f,abs(S1)/max(abs(S1)));title('s1(t)');xlabel('频率（f/Hz）');ylabel('幅度');axis([0 50 0 1.2]);grid;subplot(3,1,2);plot(f,abs(S2)/max(abs(S2)));title('s2(t)');xlabel('频率（f/Hz）');ylabel('幅度');axis([0 50 0 1.2]);grid;subplot(3,1,3);plot(f,abs(X)/max(abs(X)));title('x(t)');xlabel('频率（f/Hz）');ylabel('幅度');axis([0 50 0 1.2]);grid;figure(3);title('离散信号时域');subplot(3,1,1);stem(t1,s1n);title('s11(t)');xlabel('时间（s）');ylabel('幅度');grid;subplot(3,1,2);stem(t1,s2n);title('s22(t)');xlabel('时间（s）');ylabel('幅度');grid;subplot(3,1,3);stem(t1,xtn);title('x1(t)');xlabel('时间（s）');ylabel('幅度');grid;figure(4);title('离散信号频域');subplot(3,1,1);plot(f1n,abs(S1n)/max(abs(S1n)));title('s1(t)');xlabel ('频率（f/Hz）');ylabel('幅度');axis([0 50 0 1.2]);grid;subplot(3,1,2);plot(f1n,abs(S2n)/max(abs(S2n)));title('s2(t)');xlabel ('频率（f/Hz）');ylabel('幅度');axis([0 50 0 1.2]);grid;subplot(3,1,3);plot(f1n,abs(X1n)/max(abs(X1n)));title('x(t)');xlabel( '频率（f/Hz）');ylabel('幅度');axis([0 50 0 1.2]);grid;figure(5);title('滤波器时频域');subplot(2,1,1),plot(w/pi,20*log10(abs(H1)));xlabel('\omega/\pi');ylab el('|H1(e^j^\omega)|/dB');subplot(2,1,2),plot(w/pi,angle(H1)/pi);xlabel('\omega/\pi');ylabel('\ phi(\omega)/\pi');figure(6);title('ytn时频域');subplot(2,1,1);plot(ytn);title('yt(n)');xlabel('时间（s）');ylabel('幅度');subplot(2,1,2);plot(abs(Y)/max(abs(Y)));title('Y(n)');xlabel('频率（f/Hz）');ylabel('幅度');4.实验结果分析Figure 1 Figure 2Figure 3 Figure 4Figure 5 Figure 6(1) Figure 1为)(1t s 、)(2t s 、)(t x 三个模拟信号的时域波形图。
(2) Figure 2为)(1t s 、)(2t s 、)(t x 三个模拟信号的频谱图。
(3) Figure 3为)(1t s 、)(2t s 、)(t x 三个模拟信号采样后的离散信号时域波形图。