信号处理及应用实验说明书(2)
信号分析与处理实验指导书
实验一时域分析实验一.实验目的(1)熟悉MATLAB开发环境。
(2)掌握MATLAB各种表达式的书写规则以及常用函数的使用。
(3)熟悉MATLAB的基本操作(4)熟悉MATLAB中产生信号和绘制信号的基本命令。
(5)熟悉序列的简单运算，如：加法、标量乘法、时间反转、延时、乘法等。
二.实验原理MATLAB (矩阵实验室的简称)是一种专业的计算机程序，用于工程科学的矩阵数学运算。
但在以后的几年内，它逐渐发展为一种极其灵活的计算体系，用于解决各种重要的技术问题。
MA TLAB程序执行MATLAB语言，并提供了一个极其广泛的预定义函数库，这样就使得技术工作变得简单高效。
三.实验任务及步骤1、学习了解MATLAB的实验环境：在Windows桌面上，双击MA TLAB图标，即可进入MA TLAB系统命令窗口。
图1-1 MATLAB系统命令窗口当MA TLAB运行时，有多种类型的窗口，有的用于接收命令，有的用于显示信息。
三个重要的窗口有命令窗口；图像窗口；编辑/调试窗口；它们的作用分别为输入命令；显示图形；充许使用者创建和修改MATLAB程序。
在本节课中我们将会看到这三个窗口的例子。
当MA TLAB程序启动时，一个叫做MATLAB桌面的窗口出现了。
默认的MATLAB桌面结构如图1-1所示。
在MA TLAB集成开发环境下，它集成了管理文件、变量和应用程序的许多编程工具。
在MA TLAB桌面上可以得到和访问的窗口主要有：■命令窗口（The Command Window）■命令历史窗口（The Command History Window）■启动平台（Launch Pad）■编辑调试窗口（The Edit/Debug Window）■工作台窗口和数组编辑器（Workspace Browser and Array Editor）■帮助空间窗口（Help Browser）■当前路径窗口（Current Directory Browser）1.1 命令窗口MA TLAB桌面的右边是命令窗口。
信号处理实验报告
一、实验目的本次实验旨在通过MATLAB软件平台，对数字信号处理的基本概念、原理和方法进行学习和实践。
通过实验，加深对以下内容的理解：1. 离散时间信号的基本概念和性质；2. 离散时间系统及其特性；3. 离散傅里叶变换（DFT）及其性质；4. 离散傅里叶逆变换（IDFT）及其应用；5. 窗函数及其在信号处理中的应用。
二、实验内容1. 离散时间信号的产生与性质（1）实验步骤：1.1 利用MATLAB生成以下离散时间信号：- 单位脉冲序列：δ[n]；- 单位阶跃序列：u[n]；- 矩形序列：R[n]；- 实指数序列：a^n；- 复指数序列：e^(jωn)。
1.2 分析并比较这些信号的性质，如自相关函数、功率谱密度等。
（2）实验结果：实验结果显示，不同类型的离散时间信号具有不同的性质。
例如，单位脉冲序列的自相关函数为δ[n]，功率谱密度为无穷大；单位阶跃序列的自相关函数为R[n]，功率谱密度为有限值；矩形序列的自相关函数为R[n]，功率谱密度为无穷大；实指数序列和复指数序列的自相关函数和功率谱密度均为有限值。
2. 离散时间系统及其特性（1）实验步骤：2.1 利用MATLAB构建以下离散时间系统：- 线性时不变系统：y[n] = x[n] a^n；- 非线性时不变系统：y[n] = x[n]^2；- 线性时变系统：y[n] = x[n] (1 + n)。
2.2 分析并比较这些系统的特性，如稳定性、因果性、线性时不变性等。
（2）实验结果：实验结果显示，不同类型的离散时间系统具有不同的特性。
例如，线性时不变系统的输出与输入之间存在线性关系，且满足时不变性；非线性时不变系统的输出与输入之间存在非线性关系，但满足时不变性；线性时变系统的输出与输入之间存在线性关系，但满足时变性。
3. 离散傅里叶变换（DFT）及其性质（1）实验步骤：3.1 利用MATLAB对以下离散时间信号进行DFT变换：- 单位脉冲序列：δ[n]；- 单位阶跃序列：u[n]；- 矩形序列：R[n]。
信号处理实验指导书
信号处理实验指导书北京科技大学信息工程学院测控技术与仪器系2006年10月目录实验一典型连续时间信号及其频谱分析 (2)实验二方波信号中时域参数的改变对频谱的影响 (4)实验三周期非正弦信号的分解与合成 (5)实验四信号的抽样及恢复 (7)实验五一阶电路的暂态响应 (9)实验六二阶电路的暂态响应 (11)实验七滤波器特性分析 (12)实验八滤波器设计及性能分析 (15)附录信号与系统模块组成介绍 (18)实验一典型连续时间信号及其频谱分析一．实验目的1．掌握利用傅立叶级数进行频谱分析的方法；2．熟悉典型连续时间信号的时域波形和频域频谱；3．建立信号在时域与频域之间的联系。
二．实验仪器双踪示波器，信号与系统实验平台，计算机（虚拟仪表）三．实验要求1．复习周期信号的三角型傅立叶级数和指数型傅立叶级数的概念及变换公式2．正弦函数的傅立叶变换，复习出8n的各阶级数表达式<3．周期方波函数的傅立叶变换，复习出8n的各阶级数表达式<4．周期三角波函数的傅立叶变换，复习出8n的各阶级数表达式<5．周期半波函数的傅立叶变换，复习出8<n的各阶级数表达式6．周期全波函数的傅立叶变换，复习出8n的各阶级数表达式<四．实验内容1．将信号发生器设置为正弦函数波形，设定适当的幅值，频率从1KHz到50KHz变化，步距5KHz。
利用示波器观察时域波形并记录，在计算机上观察频谱并记录；连接方法：连接P702与P101（P101为毫伏表和DSP输入），并将示波器探头连接TP702。
2．将信号发生器设置为方波函数波形，设定适当的幅值，频率从1KHz到50KHz变化，步距5KHz。
利用示波器观察时域波形并记录，在计算机上观察频谱并记录；3．将信号发生器设置为三角函数波形，设定适当的幅值，频率从1KHz到50KHz变化，步距5KHz。
利用示波器观察时域波形并记录，在计算机上观察频谱并记录；4．将信号发生器设置为半波函数波形，设定适当的幅值，频率从1KHz到50KHz变化，步距5KHz。
信号分析与处理实验报告指导书
1
的波形图。
1.3 将 信 号 用 一 个 数 据 序列来表示
对于离散时间信号，还可以表示成一个数的序列，例如： x[n]={....， 0.1， 1.1， -1.2， 0， 1.3， ….} ↑n=0
上述三种信号的描述方法是经常要使用的。
2.MATLAB 及其操作简述 2.1 MATLAB 简介
即横轴和纵轴，因此，图像信号具有两个或两个以上的独立变量。
在《信号分析与处理》课程中，我们只关注这种只有一个独立变量
（Independent variable）的信号，并且把这个独立变量统称为时间变量（Time
variable），不管这个独立变量是否是时间变量。
在自然界中，大多数信号的时间变量都是连续变化的，因此这种信号被称为
（1）以直接列出元素的形式输入； （2）通过语句和函数产生； （3）建立在 M 文件中； （4）从外部的数据文件中装入。 在 MATLAB 语言中不必描述矩阵的维数和类型，它们是由输入的格式和内容来确 定的。 输入小矩阵最简单的方法是使用直接排列的形式，把矩阵的元素直接排列到 方括号中，每行内的元素用空格或逗号分开，行与行的内容用分号格开。例如输 入： A=[1 2 3；4 5 6；7 8 9] 或 A=[1，2，3；4，5，6；7，8，9] 都将得到同样的输出结果。 大的矩阵可以分行输入，用回车号代替分号。输入后矩阵 A 将一直保存在工 作空间中，除非被替代和清除，A 矩阵可以随时被调出来。若在命令末尾加上“；” 号，则表示结果不显示，除非再次调用。 2．矩阵的运算 如果一个矩阵 A 有 n 行、m 列元素，则称 A 矩阵为 n×m 矩阵，如果 n=m，则 称矩阵 A，又称为方阵。MATLAB 定义了下面各种矩阵的基本运算： （1）矩阵转置
(完整版)数字信号处理实验二
y = filter(num,den,x,ic);
yt = a*y1 + b*y2;
d = y - yt;
subplot(3,1,1)
stem(n,y);
ylabel('振幅');
title('加权输入: a \cdot x_{1}[n] + b \cdot x_{2}[n]的输出');
subplot(3,1,2)
%扫频信号通过2.1系统：
clf;
n = 0:100;
s1 = cos(2*pi*0.05*n);
s2 = cos(2*pi*0.47*n);
a = pi/2/100;
b = 0;
arg = a*n.*n + b*n;
x = cos(arg);
M = input('滤波器所需的长度=');
num = ones(1,M);
三、实验器材及软件
1.微型计算机1台
2. MATLAB 7.0软件
四、实验原理
1.三点平滑滤波器是一个线性时不变的有限冲激响应系统，将输出延时一个抽样周期，可得到三点平滑滤波器的因果表达式，生成的滤波器表示为
归纳上式可得
此式表示了一个因果M点平滑FIR滤波器。
2.对线性离散时间系统，若y1[n]和y2[n]分别是输入序列x1[n]和x2[n]的响应，则输入
plot(n, y);
axis([0, 100, -2, 2]);
xlabel('时间序号 n'); ylabel('振幅');
信号处理的应用与实现实验报告
《信号处理的应用与实现》实验报告一、实验目的（1）理解和学会DFT频谱的分析。
（2）学会利用Chrip-z变换，对信号频谱进行分析。
（3）掌握时间抽选的FFT算法程序的设计。
二、实验环境硬件环境：PC一台开发环境：matlab 2007三、实验内容【1】实验一某信号含有50Hz和100Hz和200Hz三种频率。
设计一个实验，将这三个频率分量找出来。
要求：（1）产生该信号；（2）用DFT进行频谱分析并作图；（3）对结果进行简要分析。
1. 实验原理与分析根据序列x[n] 的DTFT定义：∑∞-∞=-=n jnωjωx[n]e)X(e以及N 点序列x[n] 的DFT 定义：∑∑-=-=-===101022][][)(][N n kn N N n kn N j k N j W n x en x e X k X ππ 在MATLAB 中，对如下形式为的DTDFTωωωωωωωjN N j jM M j j j j e d e d d e p e p p e D e p e X ----++++++==......)()()(1010可以用函数H=Freqz （num ，den ，w ）计算；可以用函数U=fft （u ，N ）和u=ifft （U ，N ）计算N 点序列的DFT 正、反变换。
因此，设置产生一个正弦波信号，该信号有含有50Hz 和100Hz 和200Hz 三种频率，如：y=cos(2*pi*50*ns*ts)+cos(2*pi*100*ns*ts)+cos(2*pi*200*ns *ts)，对此信号可进行时域和频域的显示和分析，通过对其进行傅里叶变换，可得到其的频谱图，并在处理分离显示出这三个独立的频谱分量。
2. 程序设计如下：%实验一DFT 频谱分析clc;fs=500; %设抽样频率为500Hzts=1/fs; %抽样周期T=1; %时间ns=1:T/ts; %序列长度y=cos(2*pi*50*ns*ts)+cos(2*pi*100*ns*ts)+cos(2*pi*200*ns*ts); %产生含三不同频率的信号N=length(y); %计算N点DFTn=0:1:N-1;k=n;WN=exp(-j*2*pi/N);nk=n'*k;WNnk=WN.^nk;xk=y*WNnk;figure; %绘图subplot(2,1,1)plot(ns*ts,y);title('图一该信号波形');xlabel('Time/s')ylabel('幅度')%figure;subplot(2,1,2)plot(1:N/2,xk(1:N/2));title('图二各频率分量（50Hz &100Hz & 200Hz）');xlabel('频率/Hz');ylabel('幅度');3. 产生图形如下：4. 试验总结:通过本次实验采用的抽样频率为600hz,本次实验图形主要是对信号y=cos(2*pi*50*ns*ts)+cos(2*pi*100*ns*ts)+cos(2*pi*200*ns*ts)进行时域和频域（傅里叶变换后的频谱图和三个频率分量50hz、100hz、200hz的频谱绝对值）进行图形显示，通过它们，我们可以认识到该正弦波信号的时域、频域特征。
信号处理仿真及应用实验指导书(最新)
信号处理仿真及应用实验指导书实验一 电路的建模与仿真——MATLAB 程序设计一、实验目的：1、熟悉MATLAB 命令和编辑、运行、调试环境；2、编写M 文件，实现电路仿真。
二、实验原理与方法：仿真RLC 电路的响应，要求运用电路分析知识编写M 文件，计算电流，并绘制出图形。
二、实验内容及步骤：方法一：采用函数文件形式进行仿真（参考教材P18例子）1、如下图所示电路的初始能量为零，t=0时刻，将一个25mA 的直流源作用到电路上，其中电容C=0.1F ，电感L=1H ，电阻R=4Ω，画出图中电感L 支路上电流i L 的图形。
列写出关于电感L 支路上电流i L 的微分方程 2、根据建模分析 3、进行MA TLAB 仿真建立M 文件，运行求解微分方程 4、绘制电感支路电流图形方法二、采用MA TLAB 函数dsolve 进行仿真1、运用电路分析知识建立电路模型如上图所示电路的初始能量为零，t=0时刻，将一个25mA 的直流源作用到电路上，其中电容C=25nF ，电感L=25mH ，电阻R=400Ω（注意该参数与前面的参数不同）。
列写出关于电感L 支路上电流i L 的微分方程因为电路初始能量为0，而且电感上的电流不能突变，所以在开关打开瞬间电感上的电流),0(0)(==t t i L 电感上的电压),0(0)(==t t V L 又,/)(*)(dt i d L t V L L =所以：0)0(=+dtdi L （1）根据电路图及基尔霍夫电流定律可得：I i i i C R L =++ （2）其中，C R i i ,的表达式分别如下：RV i R =，dtdV Ci C = （3）在上式中，V 为电阻R 两端电压，同时也就是电容两端电压，又有如下式关系：dtdi LV L =22dti d LdtdV L = （4）将（3）式与（4）式依次代入（2）式，可得如下表达式：LCI LCi dtdi RC dti d L L L =++1222、进行MATLAB 仿真建立M 文件，运行求解微分方程 desolve ：求解微分方程符号的一般指令，其通用格式为： ('1,2,','1,2,r d s o l v e e q e q c o n d c o n d v=⋅⋅⋅⋅⋅⋅其中，eq1,eq2,…分别代表按序排列的不同微分方程，cond1、cond2分别代表微分方程式的初始条件，v 代表微分方程中的独立变量（其默认独立变量为t ）。
信号处理的实验报告
一、实验目的1. 理解信号处理的基本概念和方法。
2. 掌握信号时域和频域分析的基本方法。
3. 熟悉常用信号处理算法的应用。
4. 提高信号处理实验技能。
二、实验原理信号处理是研究信号的获取、传输、处理、分析和解释的一门学科。
本实验主要研究以下内容：1. 信号时域分析：通过对信号进行时域变换，分析信号的时域特性。
2. 信号频域分析：通过对信号进行频域变换，分析信号的频域特性。
3. 信号处理算法：学习常用的信号处理算法，如滤波、压缩、解调等。
三、实验内容1. 信号时域分析（1）实验目的：观察和分析信号的时域特性。
（2）实验步骤：① 利用MATLAB生成一个简单的信号（如正弦波、方波等）；② 绘制信号的时域波形图；③ 分析信号的时域特性，如幅度、频率、相位等。
2. 信号频域分析（1）实验目的：观察和分析信号的频域特性。
（2）实验步骤：① 对时域信号进行快速傅里叶变换（FFT）；② 绘制信号的频域谱图；③ 分析信号的频域特性，如频谱分布、带宽等。
3. 信号处理算法（1）实验目的：掌握常用信号处理算法的应用。
（2）实验步骤：① 对信号进行滤波处理，如低通滤波、高通滤波等；② 对信号进行压缩处理，如均方根压缩、对数压缩等；③ 对信号进行解调处理，如幅度解调、相位解调等。
四、实验结果与分析1. 信号时域分析结果（1）正弦波信号的时域波形图显示了信号的幅度、频率和相位。
（2）方波信号的时域波形图显示了信号的幅度、频率和相位。
2. 信号频域分析结果（1）正弦波信号的频域谱图显示了信号的频率成分。
（2）方波信号的频域谱图显示了信号的频率成分。
3. 信号处理算法结果（1）低通滤波处理后的信号降低了高频成分，保留了低频成分。
（2）均方根压缩处理后的信号降低了信号的动态范围，提高了信噪比。
（3）幅度解调处理后的信号恢复了原始信号的幅度信息。
五、实验结论通过本次实验，我们掌握了信号处理的基本概念和方法，熟悉了信号时域和频域分析的基本方法，了解了常用信号处理算法的应用。
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信号处理及应用实验说明书
实验二数字滤波器实验
1）实验目的
熟悉设计IIR数字滤波器的原理与方法，掌握用窗函数法设计FIR数字滤波器的原理与方法。
2）实验设备
①THKSS-E型信号与系统实验箱
②DSP仿真器及DSP模块
③示波器
④导线：2根长线、1根短线
3）实验原理
1．无限冲击响应和有限冲击响应数字滤波器的基础理论。
2．模拟滤波器原理
3．双线性变换的设计原理
4．数字滤波器系数的确定方法
4）实验步骤
1．将DSP实验模块放在实验箱的合适位置，并正确完成计算机、DSP仿真器和DSP实验模块（J101）、实验箱的连接，如下图所示。
2．运行CCS3.31软件。
用Project/Open打开IIR目录下的“ExpIIR.pjt”工程文件；双击“Source”可查看各源程序，认真阅读并理解各程序。
3．加载“Exp IIR.out”，单击“Run”运行程序。
4．用真有效值数字万用表观察测试点SIN 点的信号输入和OUT 点的信号输出幅值。
改变输入信号的频率和幅度观察实验结果，分析产生结果的原因。
（该滤波器截止频率为1k）
5．FIR实验的文件为“FIR”目录下的“ExpFIR.pjt”工程文件（该滤波器截止频率为1.2k）。
5）实验报告
1．用窗函数法设计FIR滤波器有哪几个步骤？
2．双线性变换法设计IIR滤波器与冲击响应不变法设计IIR滤波器的区别。