数字信号处理课程设计

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 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 。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clearalln=-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([-102001.2]);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([-102001.2]);grid;x3=(n==4);figure(2)subplot(2,1,1)stem(n,x3);xlabel('n');ylabel('x2(n)');title('单位脉冲序列');axis([-102001.2]);grid;x4=(n>=0)-(n-5>=0);subplot(2,1,2)stem(n,x4);xlabel('n');ylabel('x4(n)');title('矩形窗函数');axis([-102001.2]);grid;y1=conv(x1,x2);M=length(y1)-1;n=0:1:M;figure(3)subplot(2,1,1)stem(n,y1);y2=conv(x1,x3);subplot(2,1,2)M=length(y2)-1;n=0:1:M;stem(n,y2);2、序列的傅立叶变化（1）设x(n)是有限长的因果序列，编写求x(n)傅里叶变换X（ejw）的函数：function[X]=dtft(x,w)（2）验证傅里叶变换的时移和频移性质。function[X]=dtft(x,w)N=128n=[0:1:(N-1)];x=0.8.^n;w=[0:(2*pi/N):(2*pi)];k=n'*w;X=x*exp(-j*k);figure(1)subplot(1,2,1)plot(w,abs(X),'linewidth',2);xlabel('w/rad');ylabel('幅度');title('幅频特性');subplot(1,2,2)plot(w,angle(X),'linewidth',2);xlabel('w/rad');ylabel('相位');title('相频特性');x1=0.8.^(n+2);X1=x1*exp(-j*k);figure(2)subplot(2,2,1)plot(w,abs(X),'-',w,abs(X1),'-.','linewidth',2);xlabel('w/rad');ylabel('幅度');title('幅频特性');legend('x(n)','x(n+5)',2);subplot(2,2,2)plot(w,angle(X),'-',w,angle(X1),'-.','linewidth',2);xlabel('w/rad');ylabel('相位');title('相频特性');legend('x(n)','x(n+5)',2);w0=pi/2;x2=exp(j*w0*n).*x;X2=x2*exp(-j*k);subplot(2,2,3)plot(w,abs(X),'-',w,abs(X2),'-.','linewidth',2);xlabel('w/rad');ylabel('幅度');title('幅频特性');legend('X(w)','X(w-w0)');subplot(2,2,4)plot(w,angle(X),'-',w,angle(X2),'-.','linewidth',2);xlabel('w/rad');ylabel('相位');title('相频特性');legend('X(w)','X(w-w0)',4);3、运用DFT分析信号的频谱（1）对矩形窗序列x1(n)=Rs(n)进行频谱分析，截取长度N=64，记录幅频特性曲线和相频特性曲线；（2）选取截取长度N为周期序列周期的整数倍，对以下周期序列进行频谱分析：x2(n)=cos(π/2*n)+cos(π/4*n)+cos(π/8*n),请画出x2(n)的幅频特性曲线，记下最大峰点的高度和位置；改变N值，观测峰点位置及高度变化，并与理论结果相比较。（3）截取长度为N改为周期的非整数倍，再次分析x2(n)幅频特性，与（2）的结果作比较，说明有何区别。（4）观测截取长度N=250时，在分别对x2(n)加矩形窗和加海明窗两种情况下，x2(n)的扶贫特性曲线，记录曲线的大致形状，并分析两种情况下的频谱泄漏的程度。N=64;n=-50:1:500;x1=(n>=0)-(n-8>=0);X1=fft(x1,N);figure(1)subplot(1,2,1)k=0:1:(N-1);plot(k,abs(X1),'linewidth',2);xlabel('k');ylabel('幅度');title('幅频特性');subplot(1,2,2)plot(k,angle(X1),'linewidth',2);xlabel('k');ylabel('相位');title('相频特性');%R8的幅频和相频特性x2=cos(pi/2*n)+cos(pi/4*n)+cos(pi/8*n);X2=fft(x2,N);k=0:1:(N-1);figure(2)subplot(3,1,1)plot(k,abs(X2),'linewidth',2);xlabel('k');ylabel('幅度');title('幅频特性N=64');%N=64N=128;X3=fft(x2,N);k=0:1:(N-1);subplot(3,1,2)plot(k,abs(X3),'linewidth',2);xlabel('k');ylabel('幅度');title('幅频特性N=128');%N=128N=70;X4=fft(x2,N);k=0:1:(N-1);subplot(3,1,3)plot(k,abs(X4),'linewidth',2);xlabel('k');ylabel('幅度');title('幅频特性N=70');%N=70N=250;W1=boxcar(N);W2=hamming(N);n=0:1:(N-1);x2=cos(pi/2*n)+cos(pi/4*n)+cos(pi/8*n);y1=W1'.*x2;y2=W2'.*x2;k=length(y1);Y1=fft(y1,k);Y2=fft(y2,k);K=0:1:(k-1);figure(3)plot(K,abs(fftshift(Y1)),'-',K,abs(fftshift(Y2)),'-.','linewidth',2);xlabel('k');ylabel('幅度');title('加窗后幅频特性N=250');legend('矩形窗','汉明窗')；4、取样定理的验证（1）自选一费周期性的模拟信号Xa(t),画出该模拟信号的波形及幅度频谱。（2）对Xa(t)进行取样，构成x(n),画出当取样频率取大小不同的值时，x(n)的幅度谱，分析不同采样频率时频谱混叠程度，并对采样定理进行验证。t=-10:0.1:40;N=1000;w=0:N-1;xa=(t>=0)-(t-10>=0);figure(1)subplot(2,1,1)plot(t,xa,'linewidth',2);xlabel('t');ylabel('xa');title('信号波形');axis([-1040-0.51.5]);s=exp(-j*2*pi/length(w));skn=s.^(w'*t);%代公式F=xa*skn';%对原函数进行傅里叶变换,subplot(2,1,2)plot(w,abs(F),'linewidth',2);xlabel('w');ylabel('幅度');title('幅频特性');T=1;%采样周期为1t=-10:T:40;N=1000;w=0:N-1;xa=(t>=0)-(t-10>=0);s=exp(-j*2*pi/length(w));skn=s.^(w'*t);%代公式F=xa*skn';%对原函数进行傅里叶变换,figure(2)subplot(2,1,1)plot(w,abs(F),'linewidth',2);xlabel('w');ylabel('幅度');title('幅频特性T=1');T=1.5;%采样周期为1.5t=-10:T:40;N=1000;w=0:N-1;xa=(t>=0)-(t-10>=0);s=exp(-j*2*pi/length(w));skn=s.^(w'*t);%代公式F=xa*skn';%对原函数进行傅里叶变换,subplot(2,1,2)plot(w,abs(F),'linewidth',2);xlabel('w');ylabel('幅度');title('幅频特性T=1.5');5.离散LTI系统的分析已知某离散系统的差分方程为：y(n)-3.1836y(n-1)+4.6223y(n-2)-3.7795y(n-3)+1.8136y(n-4)-0.48y(n-5)+0.0544y(n-6)=0.0004x(n)+0.0022x(n-1)+0.0056x(n-2)+0.0075x(n-3)+0.0056x(n-4)+0.0022x(n-5)+0.0004x(n-6),（1）画出该系统的幅频响应曲线；判断该系统有何功能？（2）画出单位序列响应的波形，并记录其前十个点的值；（3）求出系统的零点，并画出零极点图，判断系统是否稳定；（4）已知受工业高频干扰的某人体心电图信号为：X={-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,-4,8,12,12,10,6,6,4,0,0,0,0,0,-2,-2,0,0,-2,-2,-2,-2,-0},求该信号通过上述系统后的响应y（n），并比较x(n)和y（n）的波形有何区别。程序与图形：N=256;a=[0.00040.00220.00560.00750.00560.00220.0004];b=[1-3.18364.6223-3.77951.8136-0.480.0544];w=0:2*pi/N:2*pi;H=freqz(a,b,w);figure(1)plot(w/(2*pi),abs(H));xlabel('归一化频率');ylabel('幅度');title('系统函数')grid;n=0:N-1;h=impz(a,b,N);figure(2)stem(n,h);xlabel('n');ylabel('幅度');title('单位脉冲响应');axis([050-0.10.14]);figure(3)zplane(a,b);x=[-4-20-4-6-4-2-4-6-6-4-4-6-6-261280-16-38-60-84-90-66-32-4-2-4812121066400000-2-200-2-2-2-20];k=0:length(x)-1;figure(4)subplot(2,1,1)stem(k,x);xlabel('k');ylabel('幅度');y=conv(x,h);k1=0:(length(x)+length(h)-2);subplot(2,1,2)stem(k1,y);xlabel('k');ylabel('幅度');title('输出波形');axis([050-5050]);6、IIR滤波器的设计（1）分别设计切比雪夫II型和巴特沃什低通数字滤波器，满足一下技术指标：通带边界角频率Wp=0.2π处，幅度最大衰减为1dB；阻带截止角频率Ws=0.5π处，幅度最小衰减为70dB。求滤波器的最小阶数、通带（3dB）截止角频率和滤波器的系数，并画出幅频响应曲线；（2）设计一个二阶的巴特沃斯数字低通滤波器，要求其3dB处截止角频率为π/2(rad),取样频率为4KHZ。分别应用脉冲响应不变法和双线性变换法设计，求出数字滤波器的系数并画出其幅频响应曲线，同时比较采用哪种变换法可以更好地满足技术指标。（3）模拟低通滤波器的系统函数为，运用双线性变换法设计3dB截止角频率Wc=0.4π（rad）的高通数字滤波器，取样间隔为1秒。求高通数字滤波器的系数，并画出其幅频响应曲线。（提示：运用1p2hp函数先将模拟低通滤波器转换为模拟高通滤波器）程序与波形(1)Wp=0.2*pi;Ws=0.5*pi;Rp=1;Rs=70;[N,Wn]=buttord(Wp,Ws,Rp,Rs,'s');[z,p,k]=buttap(N);NWnk[B,A]=butter(N,Wn,'s');w=[0:pi];h=freqs(B,A,w);gain=20*log10(abs(h));figure(1)plot(w,gain);xlabel('w/rad');ylabel('幅度');title('巴特沃斯低通滤波器');[N,Wn]=cheb2ord(Wp,Ws,Rp,Rs,'s');[z,p,k]=cheb2ap(N,Rs);NWnk[B,A]=cheby2(N,Rp,Wn,'s');h=freqs(B,A,w);gain=20*log10(abs(h));figure(2)plot(w,gain);xlabel('w/rad');ylabel('幅度');title('切比雪夫2型低通录波器');（2）[z,p,k]=buttap(2);fs=4000;[B,A]=butter(2,fs/4,'s');[num1,den1]=impinvar(B,A,4000);[h1,w]=freqz(num1,den1);Wn=2*4000*tan(fs/8);[B,A]=butter(2,Wn,'s');[num2,den2]=bilinear(B,A,4000);[h2,w]=freqz(num2,den2);f=0:2*pi/(length(h1)-1):2*pi;plot(f,abs(h2),'-.',f,abs(h1),'-','linewidth',2);xlabel('w/rad');ylabel('幅度');title('2阶巴特沃斯低通滤波器');legend('脉冲响应','双线性变换');（3）num=[1];den=[11.411];wc=0.4*pi;[B,A]=lp2hp(num,den,wc);Wn=2/1*tan(0.4*pi/2);[num2,den2]=bilinear(B,A,1);[h2,w]=freqz(num2,den2);f=0:2*pi/(length(h2)-1):2*pi;plot(f,abs(h2),'linewidth',2);xlabel('w/rad');ylabel('幅度');title('低通滤波器设计高通滤波器');7、给予窗函数的FIR滤波器的设计（1）设计一个30阶、通带截止角频率为0.6π的FIR低通数字滤波器，分别画出在加汉明窗、矩形窗、布莱克曼窗三种情况下滤波器的归一化幅频响应曲线，比较三种情况下幅频响应曲线的差异，冰球幅频响应曲线在阻带内最低点的dB值；（2）设计一个30阶的带通数字滤波器，加汉明窗，通带截止角频率为[0.3π，0.6π]，画出单位序列响应和幅频响应曲线；（3）设计30阶的高通数字滤波器，加汉明窗，通带截止角频率为0.4π，画出单位序列响应和幅频响应曲线。程序与波性：(1)N=30;wc=0.6*pi/(2*pi);b=fir1(N,wc,hamming(N+1));c=fir1(N,wc,boxcar(N+1));d=fir1(N,wc,blackman(N+1));[h1,w]=freqz(b);[h2,w]=freqz(c);[h3,w]=freqz(d);w=0:2*pi/(length(h1)-1):2*pi;plot(w,abs(h1),'-.',w,abs(h2),'-',w,abs(h3),'.-.','linewidth',2);xlabel('w/rad');ylabel('幅度');title('窗口法设计FIR低通数字滤波器');legend('hamming','boxcar','blackman');（2）N=30;wc=[0.3*pi/(2*pi)0.6*pi/(2*pi)];b=fir1(N,wc,hamming(N+1));n=0:1:N;figure(1)stem(n,b);xlabel('n');ylabel('幅度');title('单位序列响应');[h1,w]=freqz(b);w=0:2*pi/(length(h1)-1):2*pi;figure(2)plot(w,abs(h1),'-','linewidth',2);xlabel('w/rad');ylabel('幅度');title('窗口法设计FIR带通数字滤波器');axis([0401.2])legend('hamming');（3）N=30;wc=0.4*pi/(2*pi);b=fir1(N,wc,'high',hanning(N+1));n=0:1:N;figure(1)stem(n,b);xlabel('n');ylabel('幅度');title('单位序列响应');[h1,w]=freqz(b);w=0:2*pi/(length(h1)-1):2*pi;figure(2)plot(w,abs(h1),'-','linewidth',2);xlabel('w/rad');ylabel('幅度');title('窗口法设计FIR高通数字滤波器');axis([0401.2])legend('hanning');三、 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 经过本次课程设计，让我熟悉了数字信号处理的基本知识，把课上的理论知识运用到实际中去，更近一步地巩固了课堂上所学的理论知识，并能很好地理解与掌握数字信号处理中的基本概念、基本原理、基本分析方法。因为学过数字信号处理这门课，但这只是理论知识，通过实验我们才能真正理解其意义。经过这次的课程设计，让我有机会将自己学到的理论知识运用到实际中，提高了自己的动手能力和思维能力。在课程设计中发现自己的不足，所以在今后的学习和生活中我们要更加努力，学习好我们的专业知识并要能运用到实际。