西南交大数字信号处理报告
xjtu数字信号处理“实验报告”
数字信号处理实验报告实验1 常见离散信号的MATLAB产生和图形显示【实验目的】加深对常用离散信号的理解；【实验内容】（1）单位抽样序列（取100个点）程序设计：N=100;x=[1 zeros(1,N-1)];stem(0:N-1,x)结果（2）单位阶跃序列（取100个点）程序设计：N=100;x=ones(1,N);stem(0:99,x);axis([0 100 0 2])结果102030405060708090100（3） 正弦序列（取100个点） 程序设计： N=100; n=0:99; f=100; Fs=1000; fai=0.2*pi; A=2;x=A*sin(2*pi*f*n/Fs+fai); stem(n,x); grid 结果0102030405060708090100（4）复正弦序列（取100个点）程序设计：N=100;n=0:99;w=0.2*pi;x=exp(j*w*n);stem(n,x);结果（5）复指数序列（取41个点）程序设计：>> n=0:40;>> c=-0.02+0.2*pi*i;>> x=exp(c*n);>> subplot(2,1,1);>> stem(n,real(x));>> subplot(2,1,2);>> stem(n,imag(x));结果05101520253035400510152025303540（上部为实部，下部为虚部）（6）指数序列（取100个点）程序设计：>> n=0:99;>> a=0.5;>> x=a.^n;>> stem(n,x);结果：【实验要求】讨论复指数序列的性质。
由（5）的图形结果可以看出，复指数序列实部和虚部均为按指数衰减（上升）的序列，两者的均是震荡的，实部震荡周期与指数的实部有关，虚部震荡周期与指数的实虚部有关。
西交大数字信号处理实验报告
数字信号处理实验报告学院：班级：姓名：学号：西安交通大学实验报告课程 数字信号处理 实验日期 年 月 日专业班号 交报告日期 年 月 日 姓名 学号 共 21 页 第 1 页 实验1 常见离散信号的MATLAB 产生和图形显示 一、实验内容1.编制程序产生上诉5种信号（长度可自行输入确定），并绘出其图形。
2.讨论复指数序列的性质。
二、实验结果及源代码1.单位抽样序列⎩⎨⎧=01)(n δ≠=n n 在MATLAB 中可以利用ZEROS()函数实现。
;1)1();,1(==x N zeros x如果)(n δ在时间轴上延迟了K 个单位，得到)(k n -δ即：⎩⎨⎧=-01)(k n δ0≠=n kn （1）单位抽样序列源程序： n1=-10; n2=10;k=0; %延时k 个单位 n=n1:n2;N=length(n);%N 为序列长度 nk=abs(k-n1)+1; x=zeros(1,N); x(nk)=1;stem(n,x,'fill');axis([n1,n2,0,1.1*max(x)]); title('单位脉冲序列'); xlabel('时间'); ylabel('幅度');实验结果：（2）延时后的单位脉冲序列源程序：n1=-10;n2=10;k=input('k='); %延时k个单位 n=n1:n2;N=length(n);%N为序列长度nk=abs(k-n1)+1;x=zeros(1,N);x(nk)=1;stem(n,x,'fill');axis([n1,n2,0,1.1*max(x)]); title('单位脉冲序列');xlabel('时间');ylabel('幅度');实验结果（延时k=5）：2．单位阶跃序列⎩⎨⎧01)(n u 00<≥n n在MATLAB 中可以利用ones()函数实现。
西南交大信号与系统实验
信号与系统实验报告班级:__轨道三班___学号:_ 20131747___姓名:__袁亚辉____课程教师：__王小川___实验一 连续时间信号的采样一、实验目的进一步加深对采样定理和连续信号傅立叶变换的理解。
二、实验原理采样定理如果采样频率s F 大于有限带宽信号)(t x a 带宽0F 的两倍，即02F F s > （1）则该信号可以由它的采样值)()(s a nT x n x =重构。
否则就会在)(n x 中产生混叠。
该有限带宽模拟信号的02F 被称为乃魁斯特频率。
在)(t x a 被采样以后，)(n x 表示的最高模拟频率为2/s F Hz （或πω=）。
三、实验内容（1）通过例一熟悉用MATLAB 语言实现描绘连续信号的频谱的过程，并在MATLAB 语言环境中验证例1的结果；例1 令t a e t x 1000)(-=，求出并绘制其付利叶变换。
用MATLAB 实现例1的程序如下：clear all; close all; clc;% 模拟信号Dt=0.00005; t=-0.005:Dt:0.005; xa=exp(-1000*abs(t)); %连续时间傅立叶变换 Wmax=2*pi*2000; K=500; k=0:1:K;W=k*Wmax/K; Xa=xa*exp(-j*t'*W)*Dt; Xa=real(Xa); W=[-fliplr(W),W(1:500)];%频率从-Wmax to WmaxXa=[fliplr(Xa),Xa(1:500)];%Xa 介于 -Wmax 和 Wmax 之间 subplot(2,1,1);plot(t*1000,xa);xlabel('t 毫秒'); ylabel('xa(t)'); title('模拟信号')subplot(2,1,2);plot(W/(2*pi),Xa*1000);xlabel('频率（单位：Hz)'); ylabel('Xa(jW)*1000') title('连续时间傅立叶变换')图1 例1中的曲线（2）仿照例2用MATLAB 语言实现对连续信号1000210000.512()()tta a x t ex t e--==和的采样；并验证采样定理。
西交大数字信号处理课件-0绪论
• 绪论 • 信号与系统 • 数字信号处理的基本原理 • 数字信号处理的实现方法 • 数字信号处理的发展趋势与展望
01
绪论
数字信号处理简介
数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）是一门涉及多 学科的交叉学科，主要研究如何利用数 字方法对信号进行采集、变换、分析和
将Z平面上的复数映射回时域，得到原始的 离散信号。
离散时间系统的稳定性
系统对输入信号的响应是否随时间无限增 长的性质。
离散时间系统的因果性和稳定性 关系
因果性保证系统对过去和现在输入的响应 只影响未来输出，稳定性则保证系统对输 入的响应不会无限增长。
离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT）
傅里叶变换
将时域信号转换为频域信号，用于分析信号 的频域特性。
离散傅里叶变换（DFT）
对有限长度的离散信号进行傅里叶变换，得 到信号的频谱。
快速傅里叶变换（FFT）
高效计算DFT的算法，大幅度减少了计算量。
DFT和FFT的应用
频谱分析、滤波器设计、信号去噪等。
04
数字信号处理的实现方法
数字信号处理器的结构与特点
离散信号与系统
离散信号
在时间或数值上取样点的集合，通常由数字或符号表示。
离散系统
在离散时间点上对输入信号进行处理并产生输出信号的数学模型。
离散信号的特性
幅度、频率和相位。
离散系统的特性
线性、时不变性和因果性。
Z变换与离散时间系统
Z变换
逆Z变换
将离散信号映射到复平面上的数学工具， 用于分析信号的频域特性。
嵌入式应用
数字信号处理技术在嵌入式系 统中的应用越来越广泛，推动 了智能硬件的发展。
数字信号处理实验报告全.doc
数字信号处理实验报告全实验一、离散时间系统及离散卷积1、单位脉冲响应源程序function pr1 定义函数pr1 a[1,-1,0.9]; 定义差分方程yn-yn-10.9yn-2xn b1; ximpseq0,-40,140; 调用impseq函数n-40140; 定义n从-40 到140 hfilterb,a,x; 调用函数给纵座标赋值figure1 绘图figure 1 冲激响应stemn,h; 在图中绘出冲激title 冲激响应; 定义标题为冲激响应xlabel n ; 绘图横座标为n ylabel hn ; 绘图纵座标为hn figure2 绘图figure 2 [z,p,g]tf2zpb,a; 绘出零极点图zplanez,p function [x,n]impseqn0,n1,n2声明impseq函数n[n1n2]; x[n-n00]; 结果Figure 1 Figure 2 2、离散系统的幅频、相频的分析源程序function pr2 b[0.0181,0.0543,0.0543,0.0181]; a[1.000,-1.76,1.1829,-0.2781]; m0lengthb-1; m从0 到 3 l0lengtha-1; l从0 到3 K5000; k1K; wpi*k/K; 角频率w Hb*exp-j*m *w./a*exp-j*l *w;对系统函数的定义magHabsH; magH为幅度angHangleH; angH为相位figure1 subplot2,1,1; 在同一窗口的上半部分绘图plotw/pi,magH; 绘制wpi-magH 的图形grid; axis[0,1,0,1]; 限制横纵座标从0到1 xlabel wpi ; x座标为wpi ylabel |H| ; y座标为angleH title 幅度，相位响应; 图的标题为幅度，相位响应subplot2,1,2; 在同一窗口的下半部分绘图plotw/pi,angH; 绘制wpi-angH的图形grid;为座标添加名称xlabel wpi ; x座标为wpi ylabel angleH ; y 座标为angleH 结果3、卷积计算源程序function pr3 n-550; 声明n从-5到50 u1stepseq0,-5,50; 调用stepseq函数声用明u1un u2stepseq10,-5,50; 调用stepseq函数声用明u2un-10 输入xn和冲激响应hn xu1-u2; xnun-un-10 h0.9.n.*u1; hn0.9n*un figure1 subplot3,1,1; 绘制第一个子图stemn,x; 绘制图中的冲激axis[-5,50,0,2]; 限定横纵座标的范围title 输入序列; 规定标题为输入序列xlabel n ; 横轴为n ylabel xn ; 纵轴为xn subplot3,1,2; 绘制第二个子图stemn,h; 绘制图中的冲激axis[-5,50,0,2]; 限定横纵座标的范围title 冲激响应序列; 规定标题为冲激响应序列xlabel n ; 横轴为n ylabel hn ; 纵轴为hn 输出响应[y,ny]conv_mx,n,h,n; 调用conv_m函数subplot3,1,3; 绘制第三个子图stemny,y; axis[-5,50,0,8]; title 输出响应; 规定标题为输出响应xlabel n ; ylabel yn ; 纵轴为yn stepseq.m子程序实现当nn0时xn的值为1 function [x,n]stepseqn0,n1,n2 nn1n2; x[n-n00]; con_m的子程序实现卷积的计算function [y,ny]conv_mx,nx,h,nh nybnx1nh1; nyenxlengthxnhlengthh; ny[nybnye]; yconvx,h; 结果实验二、离散傅立叶变换与快速傅立叶变换1、离散傅立叶变换（DFT）源程序function pr4 F50; N64; T0.000625; n1N; xcos2*pi*F*n*T; xncospi*n/16 subplot2,1,1; 绘制第一个子图xn stemn,x; 绘制冲激title xn ; 标题为xn xlabel n ; 横座标为n Xdftx,N; 调用dft函数计算xn的傅里叶变换magXabsX; 取变换的幅值subplot2,1,2; 绘制第二个子图DFT|X| stemn,X; title DFT|X| ; xlabel fpi ; 横座标为fpi dft的子程序实现离散傅里叶变换function [Xk]dftxn,N n0N-1; k0N-1; WNexp-j*2*pi/N; nkn *k; WNnkWN.nk; Xkxn*WNnk; 结果F50,N64,T0.000625时的波形F50,N32,T0.000625时的波形2、快速傅立叶变换（FFT）源程序function pr5 F50;N64;T0.000625; n1N; xcos2*pi*F*n*T; xncospi*n/16 subplot2,1,1;plotn,x; title xn ;xlabel n ; 在第一个子窗中绘图xn Xfftx;magXabsX; subplot2,1,2;plotn,X; title DTFT|X| ;xlabel fpi ; 在第二个子图中绘图xn的快速傅里叶变换结果3、卷积的快速算法源程序function pr6 n015; x1.n; h4/5.n; x16320; h16320; 到此xn1, n015; xn0,n1632 hn4/5n, n015; hn0,n1632 subplot3,1,1; stemx; title xn ; axis[1,32,0,1.5]; 在第一个子窗绘图xn横轴从1到32,纵轴从0到1.5 subplot3,1,2; stemh; title hn ; axis[1,32,0,1.5]; 在第二个子窗绘图hn横轴从1到32,纵轴从0到1.5 Xfftx; Xn为xn的快速傅里叶变换Hffth; Hn为hn的快速傅里叶变换YX.*H; YnXn*Hn Yconvx,h; yifftY; yn为Yn的傅里叶反变换subplot3,1,3 在第三个子窗绘图yn横轴从1到32,纵轴从0到6 stemabsy; title ynxn*hn ; axis[1,32,0,6]; 结果实验三、IIR数字滤波器设计源程序function pr7 wp0.2*pi;ws0.3*pi; Rp1; As15; T1; Fs1/T; OmegaP2/T*tanwp/2; OmegaPw2*tan0.1*pi OmegaS2/T*tanws/2; OmegaSw2*tan0.15*pi epsqrt10Rp/10-1; Ripplesqrt1/1ep.2; Attn1/10As/20;Nceillog1010Rp/10-1/10As/10-1/2*log10OmegaP/OmegaS; OmegaCOmegaP/10.Rp/10-1.1/2*N; [cs,ds]u_buttapN,OmegaC; [b,a]bilinearcs,ds,Fs; [mag,db,pha,w]freqz_mb,a; subplot3,1,1; 在第一个子窗绘制幅度响应的图形plotw/pi,mag; title 幅度响应; xlabel wpi ; ylabel H ; axis[0,1,0,1.1]; setgca, XTickmode , manual , XTick ,[0,0.2,0.35,1.1]; setgca, YTickmode , manual , YTick ,[0,Attn,Ripple,1]; grid; subplot3,1,2; 在第二个子窗以分贝为单位绘制幅度响应的图形plotw/pi,db; title 幅度响应dB ; xlabel wpi ; ylabel H ; axis[0,1,-40,5]; setgca, XTickmode , manual , XTick ,[0,0.2,0.35,1.1]; setgca, YTickmode , manual , YTick ,[-50,-15,-1,0]; grid; subplot3,1,3; 在第三个子窗绘制相位响应的图形plotw/pi,pha; title 相位响应; xlabel wpi ; ylabel pi unit ; axis[0,1,0,1.1]; setgca, XTickmode , manual , XTick ,[0,0.2,0.35,1.1]; setgca, YTickmode , manual , YTick ,[-1,0,1]; grid; function [b,a]u_buttapN,OmegaC [z,p,k]buttapN; pp*OmegaC; kk*OmegaC.N; Brealpolyz; b0k; bk*B; arealpolyp; function [mag,db,pha,w]freqz_mb,a[H,w]freqzb,a,1000, whole ; HH1501 ; ww1501 ; magabsH; db20*log10mageps/maxmag; phaangleH; 结果实验四、FIR数字滤波器的设计源程序function pr8 wp0.2*pi; ws0.3*pi; tr_widthws-wp; Mceil6.6*pi/tr_width1; n0M-1; wcwswp/2; alphaM-1/2; mn-alphaeps; hdsinwc*m./pi*m; w_hamhammingM ; hhd.*w_ham; [mag,db,pha,w]freqz_mh,[1]; delta_w2*pi/1000; Rp-mindb1wp/delta_w1; As-roundmaxdbws/delta_w1501; subplot2,2,1; stemn,hd; title 理想冲激响应; axis[0,M-1,-0.1,0.3]; ylabel hdn ; subplot2,2,2; stemn,h; title 实际冲激响应; axis[0,M-1,-0.1,0.3]; ylabel hn ; subplot2,2,3; plotw/pi,pha; title 滤波器相位响应; axis[0,1,-pi,pi]; ylabel pha ; setgca, XTickmode , manual , XTick ,[0,0.2,0.3,1.1]; setgca, YTickmode , manual , YTick ,[-pi,0,pi]; grid; subplot2,2,4; plotw/pi,db; title 滤波器幅度响应; axis[0,1,-100,10]; ylabel Hdb ; setgca, XTickmode , manual , XTick ,[0,0.2,0.3,1.1]; setgca, YTickmode , manual , YTick ,[-50,-15,0]; function [mag,db,pha,w]freqz_mb,a [H,w]freqzb,a,1000, whole ; HH1501 ; ww1501 ; magabsH; db20*log10mageps/maxmag; phaangleH; 结果。
数字信号处理
数字信号处理实验班级：信息02学号：2010052028姓名：甘晓勤西安交通大学实验报告课程数字信号处理实验 实验名称 快速傅里叶变换 第 1 页 共 5页 系 别 电信 专业班号信息02姓名甘晓勤 学号 10052028 实验日期 2012年10月 30日教师审批签字 交报告日期 2012年10月 实验名称 快速傅里叶变换一．实验目的1 在理论学习的基础上，通过本实验加深对快速傅立叶变换的理解；2 熟悉并掌握按时间抽取FFT 算法的程序；3 了解应用FFT 进行信号频谱分析过程中可能出现的问题，例如混淆、泄漏、栅栏效应等，以便在实际中正确应用FFT 。
二.实验要求1 记录下实验内容中各种情况下的X (k)值，做出频谱图并深入讨论结果，说明参数的变化对信号频谱产生哪些影响。
频谱只做模特性，模的最大值＝1，全部归一化；2 打印出用C 语言（或MATLAB 语言）编写的FFT 源程序，并且在每一小段处加上详细的注释说明；3 用C 语言（或MATLAB 语言）编写FFT 程序时，要求采用人机界面形式：N , T , f 变量均由键盘输入，补零或不补零要求设置一开关来选择。
三.实验内容1.仔细分析教材第六章‘时间抽取法FFT ’的算法结构，编制出相应的用FFT 进行信号分析的C 语言（或MATLAB 语言）程序；2.用FFT 程序计算有限长度正弦信号()s i n (2**)[()()],0y t f t u t u t N T t N T π=--<< 分别在以下情况下所得的DFT 结果并进行分析和讨论：a ） 信号频率f ＝50Hz ，采样点数N=32,采样间隔T=0.000625sb ） 信号频率f ＝50Hz ，采样点数N=32,采样间隔T=0.005sc ） 信号频率f ＝50Hz ，采样点数N=32,采样间隔T=0.0046875sd ） 信号频率f ＝50Hz ，采样点数N=32,采样间隔T=0.004se ） 信号频率f ＝50Hz ，采样点数N=64,采样间隔T=0.000625s f ） 信号频率f ＝250Hz ，采样点数N=32,采样间隔T=0.005sg）将c）信号后补32个0，做64点FFT 四．实验结果分析（源代码及结果分析）（a）n=32;%采样点数f=50;%信号频率T=0.000625;%采样间隔flag=0;%flag=0/1补零/不补零t=linspace(0,(n-1)*T,n);xn=sin(2*pi*f*t);if flag==1;M=nextpow2(length(xn)+32);%补零elseM=nextpow2(length(xn));endN=2^M;for m=0:N/2-1;%旋转因子指数范围WN(m+1)=exp(-j*2*pi/N)^m;%计算旋转因子endA=[xn,zeros(1,N-length(xn))];%数据输入disp('输入到各存储单元的数据：'),disp(A);%数据倒序操作J=0;%给倒序数赋初值for I=0:N-1;%按序交换数据和算倒序数if I<J;%条件判断及数据交换Q=A(I+1);A(I+1)=A(J+1);A(J+1)=Q;end%算下一个倒序数K=N/2;while J>=K;J=J-K;K=K/2;endJ=J+K;enddisp('倒序后各存储单元的数据：'),disp(A);%分级按序依次进行蝶形运算for L=1:M;%分级计算disp('运算级次：'),disp(L);B=2^(L-1);for R=0:B-1;%各级按序蝶算P=2^(M-L)*R;for K=R:2^L:N-2;%每序依次计算Q=A(K+1)+A(K+B+1)*WN(P+1);A(K+B+1)=A(K+1)-A(K+B+1)*WN(P+1);A(K+1)=Q;endenddisp('本级运算后各存储单元的数据：'),disp(A);enddisp('输出各存储单元的数据：'),disp(A);figure;y=abs(A)/max(abs(A));for x=1:1:Ni=x;stem(x-1,y(i),'o');hold on;end信号的频率为50Hz，采样周期为0.000625s，经过计算得采样频率为1600Hz，在数字域，采样频率对应的是2*pi，由于sin信号的频谱为在pi/16和-pi/16上的冲激，所以时域采样后，在频域以2*pi为周期进行周期延拖。
数字信号处理实验报告(西南交通大学)
实验三
用窗函数法设计 FIR 数字滤波器
一、实验目的 1.熟悉用双线性变换法设计 FIR 数字滤波器的原理与方法； 2.掌握数字滤波器的计算机仿真方法 二、实验内容 1.用 MATLAB 产生各种窗函数 2.利用窗函数设计 FIR 滤波器 设计具有下列指标(p=0.25(,Rp=0.25dB，(s=0.3(,Rp=50dB 的低通数字滤波 器。 要求： 1)、选择合适的窗函数; 2)、画出滤波器的频率特性
x(n) cos(0.48n) cos(0.52n)
(1) 取 x(n)(n=0:9)时，画出 x(n)的频谱 X(k) 的幅度； (2) 将（1）中的 x(n)以补零的方式，使 x(n)加长到(n:0~99)时，画出 x(n)的频谱 X(k) 的幅度； (3) 取 x(n)(n:0~99)时，画出 x(n)的频谱 X(k) 的幅度。 利用 FFT 进行谱分析。 2.1 MATLAB 结果输出：
图 1.31
不同采样点数对应的幅值曲线
结果分析：随着采样点数的增加，幅值曲线越来越清晰，更能准确反应幅值 随时间的变化规律。
实验二 用双线性变换法设计 IIR 数字滤波器
一、实验目的 1.熟悉用双线性变换法设计 IIR 数字滤波器的原理与方法； 2.掌握数字滤波器的计算机仿真方法； 3.通过观察对实际心电图的滤波作用，获得数字滤波器的感性知识。 二、实验内容 1.用双线性变换法设计一个巴特沃斯低通 IIR 滤波器，设计指标参数为：在通 带内频率低于 0.2π时，最大衰减小于 1dB；在阻带内[0.3π,π]频率区间 上，最小衰减大于 15dB 2.以 0.2π为采样间隔，打印出数字滤波器在频率区 间[0, 0.2π]上的幅值 响应曲线。 3. 用 所 设 计 的 滤 波 器 对 实 际 的 心 电 图 信 号 采 样 序 列 x(n)=[-4,-2,0,-4,-6,-4,-2,-4,-6,-6,-4,-4,-6,-6,-2,6,12,8,0,-16,-38,-6 0,-84,-90,-66,-32,-4,-2,-4,8,12,12,10,6,6,6,4,0,0,0,0,0,-2,-4,0,0,0,2,-2,0,0,-2,-2,-2,-2,0];） 进行仿真滤波处理，并分别打印出滤波前后的心电 图信号波形图，观察总结滤波作用与效果。 三、MATLAB 结果输出 1.模拟滤波器和数字滤波器幅度特性的比较
数字信号处理课程设计报告实验三
数字信号处理课程设计报告实验三目录1. 实验三概述 (2)1.1 实验目的 (2)1.2 实验要求 (3)1.3 实验内容 (4)2. 实验原理 (5)2.1 数字信号处理的简介 (6)2.2 数字滤波器的类型 (6)2.3 FIR和IIR滤波器的区别 (7)3. 实验软件与硬件环境 (9)3.1 软件环境 (10)3.2 硬件环境 (12)3.3 实验设备介绍 (13)4. 实验步骤 (14)4.2 设计数字滤波器 (15)4.3 滤波器实现与调试 (16)4.4 实验数据分析 (17)5. 实验设计 (18)5.1 数字滤波器的设计方法 (19)5.2 滤波器参数的选择 (20)5.3 滤波器实现代码实现 (21)6. 实验结果 (22)6.1 滤波前后的信号对比 (24)6.2 滤波效果分析 (25)6.3 滤波器性能指标评价 (26)7. 实验讨论 (27)7.1 实验中发现的问题 (29)7.2 解决问题的方法与思考 (29)8. 实验心得 (32)8.1 数字信号处理的理解加深 (33)8.2 编程能力的提升 (34)8.3 对实验中遇到的挑战的看法 (35)1. 实验三概述本实验课题为“数字滤波器设计与分析”，旨在使学生深入理解数字滤波器的原理及设计方法，并掌握使用仿真工具进行实际滤波器设计与性能分析的能力。
实验通过MATLAB平台，分别实现低通、高通及带通滤波器的设计与模拟，并进行频率响应分析、时域响应分析以及信号处理效果的评价。
不同类型的数字滤波器设计方法原理介绍，包括IIR和FIR滤波器。
不同设计方法的优缺点分析，并结合实际应用场景选择合适的滤波器类型。
使用MATLAB自带函数和滤波器设计工具包进行滤波器设计，以及根据不同指标对滤波器参数进行调整。
通过完成本实验，学生将能掌握数字滤波器的理论知识和应用技能，并对其优缺点及应用场景有更深入的理解。
1.1 实验目的加载、分析和可视化语音信号:学生需学会使用高级软件工具加载语音信号数据，并运用绘图工具展示信号的时域波形及频谱图。
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信息科学与技术学院本科三年级数字信号处理实验报告2011 年12 月21日实验一 序列的傅立叶变换实验目的进一步加深理解DFS,DFT 算法的原理;研究补零问题;快速傅立叶变换（FFT ）的应用。
实验步骤1. 复习DFS 和DFT 的定义，性质和应用；2. 熟悉MATLAB 语言的命令窗口、编程窗口和图形窗口的使用；利用提供的程序例子编写实验用程序；按实验内容上机实验，并进行实验结果分析；写出完整的实验报告，并将程序附在后面。
实验内容1. 周期方波序列的频谱试画出下面四种情况下的的幅度频谱,并分析补零后，对信号频谱的影响。
实验结果：60,7)4(;60,5)3(;40,5)2(;20,5)1()](~[)(~,2,1,01)1(,01,1)(~=========±±=⎩⎨⎧-+≤≤+-+≤≤=N L N L N L N L n x DFS k X m N m n L m N L m N n m N n x )52.0cos()48.0cos()(n n n x ππ+=2. 有限长序列x(n)的DFT（1） 取x(n)(n=0:10)时，画出x(n)的频谱X(k) 的幅度；（2） 将（1）中的x(n)以补零的方式，使x(n)加长到(n:0~100)时，画出x(n)的频谱X(k) 的幅度；（3） 取x(n)(n:0~100)时，画出x(n)的频谱X(k) 的幅度。
利用FFT 进行谱分析已知：模拟信号 以t=0.01n(n=0:N-1)进行采样，求N 点DFT 的幅值谱。
请分别画出N=45; N=50;N=55;N=60时的幅值曲线。
实验结果：)8cos(5)4sin(2)(t t t x ππ+=X（n）补零后：以t=0.01n(n=0:N-1)进行采样，N点DFT的幅值谱：实验代码：%内容1%L=5;N=20;L=5;N=20;n=1:N;xn=[ones(1,L),zeros(1,N-L)];Xk=dfs(xn,N);magXk=abs([Xk(N/2+1:N) Xk(1:N/2+1)]);k=[-N/2:N/2];figure(1)subplot(2,1,1);stem(n,xn);xlabel('n');ylabel('xtide(n)'); title('DFS of SQ.wave:L=5,N=20');subplot(2,1,2);stem(k,magXk);axis([-N/2,N/2,0,16]);xlabel('k');ylabel('Xtide(k)');%L=5;N=40;L=5;N=40;n=1:N;xn=[ones(1,L),zeros(1,N-L)];Xk=dfs(xn,N);magXk=abs([Xk(N/2+1:N) Xk(1:N/2+1)]);k=[-N/2:N/2];figure(2)subplot(2,1,1);stem(n,xn);xlabel('n');ylabel('xtide(n)'); title('DFS of SQ.wave:L=5,N=40');subplot(2,1,2);stem(k,magXk);xlabel('k');ylabel('Xtide(k)');%L=5;N=60;L=5;N=60;n=1:N;xn=[ones(1,L),zeros(1,N-L)];Xk=dfs(xn,N);magXk=abs([Xk(N/2+1:N) Xk(1:N/2+1)]);k=[-N/2:N/2];figure(3)subplot(2,1,1);stem(n,xn);xlabel('n');ylabel('xtide(n)'); title('DFS of SQ.wave:L=5,N=60');subplot(2,1,2);stem(k,magXk);axis([-N/2,N/2,0,16]);xlabel('k');ylabel('Xtide(k)');%L=5;N=20;L=7;N=60;n=1:N;xn=[ones(1,L),zeros(1,N-L)];Xk=dfs(xn,N);magXk=abs([Xk(N/2+1:N) Xk(1:N/2+1)]);k=[-N/2:N/2];figure(4)subplot(2,1,1);stem(n,xn);xlabel('n');ylabel('xtide(n)'); title('DFS of SQ.wave:L=7,N=60');subplot(2,1,2);stem(k,magXk);axis([-N/2,N/2,0,16]);xlabel('k');ylabel('Xtide(k)');%内容2xn=cos(0.48*pi*n)+cos(0.52*pi*n);%²»²¹ÁãM=10;N=10;n=1:M;n1=[0:1:N-1];y1=[xn(1:1:M),zeros(1,N-M)]; figure(1)subplot(2,1,1);stem(n1,y1);xlabel('n');title('signal x(n) ,0<=n<=100');Y1=fft(y1);magY1=abs(Y1(1:1:N/2+1));k1=0:1:N/2;w1=2*pi/N*k1;subplot(2,1,2);title('Samples of DTFT Magnitude');stem(w1/pi,magY1);axis([0,1,0,10]);xlabel('frequency in pi units');%²¹ÁãºóM=10;N=100;n1=[0:1:N-1];y1=[xn(1:1:M),zeros(1,N-M)]; figure(2)subplot(2,1,1);stem(n1,y1);xlabel('n');title('signal x(n) ,0<=n<=100');axis([0,N,-2.5,2.5]);Y1=fft(y1);magY1=abs(Y1(1:1:N/2+1));k1=0:1:N/2;w1=2*pi/N*k1;subplot(2,1,2);title('Samples of DTFT Magnitude');stem(w1/pi,magY1);axis([0,1,0,10]);xlabel('frequency in pi units');%内容 3figure(1)subplot(2,2,1)N=45;n=0:N-1;t=0.01*n;q=n*2*pi/N;x=2*sin(4*pi*t)+5*cos(8*pi*t);y=fft(x,N);plot(q,abs(y))stem(q,abs(y))title('FFT N=45')%subplot(2,2,2)N=50;n=0:N-1;t=0.01*n;q=n*2*pi/N;x=2*sin(4*pi*t)+5*cos(8*pi*t);y=fft(x,N);plot(q,abs(y))title('FFT N=50')%subplot(2,2,3)N=55;n=0:N-1;t=0.01*n;q=n*2*pi/N;x=2*sin(4*pi*t)+5*cos(8*pi*t);y=fft(x,N);plot(q,abs(y))title('FFT N=55')%subplot(2,2,4)N=60;n=0:N-1;t=0.01*n;q=n*2*pi/N;x=2*sin(4*pi*t)+5*cos(8*pi*t);y=fft(x,N);plot(q,abs(y))title('FFT N=60')实验二用双线性变换法设计IIR数字滤波器一、实验目的1．熟悉用双线性变换法设计IIR数字滤波器的原理与方法；2．掌握数字滤波器的计算机仿真方法；3．通过观察对实际心电图的滤波作用，获得数字滤波器的感性知识。
二、实验内容1．用双线性变换法设计一个巴特沃斯低通IIR滤波器，设计指标参数为：在通带内频率低于0.2π时，最大衰减小于1dB；在阻带内[0.3π，π]频率区间上，最小衰减大于1 5dB 。
2．以0.2π为采样间隔，打印出数字滤波器在频率区间[0，0.2π]上的幅值响应曲线。
3．用所设计的滤波器对实际的心电图信号采样序列x（n）（见教科书上254页实验二的第六部分）进行仿真滤波处理，并分别打印出滤波前后的心电图信号波形图，观察总结滤波作用与效果。
实验结果：滤波器幅频特性及相频特性图：滤波器幅值函数：滤波器工作效果：代码：figure(1)Wp=0.2;Rp=1;Ws=0.3;Rs=15;[n,Wn]=buttord(Wp,Ws,Rp,Rs);[b,a]=butter(n,Wn);freqz(b,a,512,2);[h,f]=freqz(b,a,25,1);figure(2)subplot(2,1,1)stem(f,h);xlabel('f(x*pi rad/sample)');ylabel('h');subplot(2,1,2);stem(f,abs(h));xlabel('f(x*pi rad/sample)');ylabel('|h|');%输入心电图数据xn=[-4,-2,0,-4,-6,-4,-2,-4,-6,-6,-4,-4,-6,-6,-2,6,12,8,0,-16,-38,-60, -84,-90,-66,-32,-4,-2,-4,8,12,12,10,6,6,6,4,0,0,0,0,0,-2,-4,0,0,0,-2, -2,0,0,-2,-2,-2,-2,0];N=length(xn);Xk=fft(xn);figure(3)subplot(2,2,1);stem(xn);title('滤波前心电图时域波形');subplot(2,2,2);stem(Xk);title('滤波前心电图频域波形');yn=filter(b,a,xn);Yk=filter(b,a,Xk);subplot(2,2,4);stem(Yk);title('滤波后心电图频域波形');subplot(2,2,3);stem(yn);title('滤波后心电图时域波形’);实验三用窗函数法设计FIR数字滤波器1.实验目的及原理方法参考（301~302）页2.实验内容●用MATLAB产生各种窗函数●利用窗函数设计FIR滤波器（1）用MATLAB实现各种窗函数1、矩形窗2、汉宁窗3、海明窗4、布莱克曼窗（2）利用窗函数设计FIR滤波器设计具有下列指标ωp=0.25π,Rp=0.25dB，ωs=0.3π,Rp=50dB的低通数字滤波器。