数字信号处理实践教学大纲Word文档下载推荐.docx
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通过实验进一步理解卷积定理,掌握应用线性卷积求解离散时间系统响应的基本方法。
二、考核知识点与考核要求
本实验的主要知识点是利用MATLAB产生数字信号处理的几种常用典型序列、数字序列的基本运算;
理解卷积运算、系统的单位脉冲响应、稳定性的概念;
重点是单位脉冲、单位阶跃、正(余)弦信号的产生;
卷积、系统单位脉冲响应的计算;
难点是MATLAB关系运算符“==、>
=”的使用相关MATLAB子函数的使用。
三、考核内容
1.利用逻辑关系式
来实现
序列,显示范围
,如右图所示。
并利用该函数实现序列:
;
。
2.用函数sin或cos产生正余弦序列,如:
3.利用内部函数conv来计算两个有限长序列的卷积。
如:
试求其卷积结果。
实验2离散时间信号与系统的频域分析
了解离散系统的零极点与系统因果性和稳定性的关系;
加深对离散系统的频率响应特性基本概念的理解;
熟悉MATLAB中进行离散系统零极点分析的常用子函数;
掌握离散系统幅频响应和相频响应的求解方法。
加深对有限长序列傅里叶变换性质的研究方法;
掌握用MATLAB语言进行离散傅里叶变换和逆变换的方法。
本章节的主要知识点是频率响应的概念、系统零极点对系统特性的影响、用FFT对信号进行频谱分析;
重点是频率响应的求解方法及FFT使用方法;
难点是MATLAB相关子函数的使用。
1.利用FFT对序列进行谱分析,如
,选择FFT的变换区间为8和16两种情况进行频谱分析。
2.已知离散时间系统的系统函数,
求该系统的零极点及零极点分布图,并判断系统的因果性、稳定性。
3.已知离散时间系统的系统函数如下,试分析系统的频率响应并画出图形。
(幅频、相频)
实验3IIR数字滤波器的设计
加深对脉冲响应不变法、双线性变换法设计IIRDF基本方法的理解;
学习使用模拟滤波器原型设计IIRDF的方法;
掌握相关MATLAB子函数的使用。
本章节的主要知识点是使用脉冲响应不变法、双线性变换法设计IIRDF;
重点是掌握利用脉冲响应不变法、双线性变换法设计数字低通、高通、带通、带阻滤波器的方法;
1.给出滤波器的设计要求,利用脉冲响应不变法完成该数字滤波器的设计。
利用脉冲响应不变法,用巴特沃斯滤波器原型设计一个低通滤波器,满足:
,采样频率为10000Hz。
2.给出滤波器的设计要求,利用双线性变换法完成该数字滤波器的设计。
设计巴特沃斯高通数字滤波器,满足:
通带边界频率为400Hz,阻带边界频率为200Hz,通带衰减小于3dB,阻带衰减大于15dB,采样频率为1000Hz。
实验4FIR数字滤波器的设计
加深对窗函数法、频率采样法设计FIRDF基本方法的理解;
学习使用MATLAB语言设计FIRDF的方法;
本章节的主要知识点是利用窗函数法、频率采样法设计FIRDF的基本原理;
重点是利用窗函数法、频率采样法设计FIRDF;
1.给出滤波器的设计要求,利用窗函数法完成该数字滤波器的设计。
2.给出滤波器的设计要求,利用频率采样法完成该数字滤波器的设计。
用频率采样法设计一高通数字滤波器,满足:
阻带边界频率
,通带边界频率
,设过渡带中的频率样本值为
第三部分有关说明与实施要求
一、指定教材
高西全,丁玉美.数字信号处理.西安:
西安电子科技大学出版社,2008.8
二、自学考试方法指导
1.认真阅读与钻研大纲与教材。
应考者应根据本大纲规定的考核目标,认真学习教材,全面系统地掌握教材所阐述的基本原理、基本方法和基本技能。
2.本课程的学习,都是在上机环境下完成,所以必须保证必要的学习时间。
自学者应根据课程的特点和自身实际情况,合理安排学习时间。
三、考核标准
以上考核内容均属考生必做的实验,要求每个实验均需提交相关程序和运行结果(要求:
以纸质形式提交),由主考学校审查合格后才能取得本课程的成绩。
考核采用百分制,60分合格。
附:
实验报模板
姓名
准考证号
一、实验目的
(1)了解MATLAB语言的主要特点及作用;
(2)熟悉MATLAB主界面,初步掌握MATLAB命令窗和编辑窗的操作方法;
(3)学习简单的数组赋值、数组运算、绘图的程序编写;
(4)了解常用时域离散信号及其特点;
(5)掌握MATLAB产生常用时域离散信号的方法。
二、知识点提示
本章节的主要知识点是利用MATLAB产生数字信号处理的几种常用典型序列、数字序列的基本运算;
=”的使用。
二、实验内容
1.在MATLAB中利用逻辑关系式
(函数命名为impseq(n0,n1,n2))并利用该函数实现序列:
1.%函数文件
functiony=impseq(n0,n1,n2)
n=n1:
1:
n2;
y=[(n-n0)==0];
stem(n,y);
%脚本文件
y=2*impseq(3,-3,10)+impseq(6,-3,10);
x=-3:
10;
stem(x,y)
n=0:
0.2:
20;
x=11*sin(0.3*pi*n+pi/5)+5*cos(0.3*pi*n)
stem(n,x)
x=[5936-8];
h=[18752011149];
y=conv(x,h);
M=length(y)-1;
n=-4:
M-4;
stem(n,y);
xlabel('
n'
);
ylabel('
幅度'
(1)加深对时域信号抽样与恢复的基本原理的理解;
(2)掌握应用线性卷积求解离散时间系统响应的基本方法;
(3)掌握求解离散时间系统冲击响应和频率响应程序的编写方法,了解常用子函数。
N=8;
N-1;
x4n=cos(pi*n*0.3);
X4k8=fft(x4n,8);
X4k16=fft(x4n,16);
figure(3);
f=2/N*(0:
N-1);
subplot(2,2,1);
stem(f,abs(X4k8),'
.'
%绘制8点DFT的幅频特性图
title('
(4a)8点DFT[x_4(n)]'
ω/π'
ylabel('
subplot(2,2,3);
stem(f,abs(X5k8),'
(5a)8点DFT[x_5(n)]'
N=16;
subplot(2,2,2);
stem(f,abs(X4k16),'
(4a)16点DFT[x_4(n)]'
subplot(2,2,4);
stem(f,abs(X5k16),'
(5a)16点DFT[x_5(n)]'
b=[1,0,1];
a=[1,-1.414,0.64];
[H,w]=freqz(b,a,1000,'
whole'
plot(w/pi,abs(H));
|H|'
幅频特性'
plot(w/pi,angle(H));
相频特性'
(1)加深对脉冲响应不变法、双线性变换法、窗函数法和频率采样法的了解;
(2)掌握MATLAB进行滤波器设计的子函数。
1.利用脉冲响应不变法,用巴特沃斯滤波器原型设计一个低通滤波器,满足:
Fs=10000;
wp=0.2*pi;
ws=0.3*pi;
wp=tan(wp/2);
ws=tan(ws/2);
[N,wn]=buttord(wp,ws,0.5,40,'
s'
[z,p,k]=buttap(N);
[b,a]=zp2tf(z,p,k);
[B,A]=lp2lp(b,a,wp);
[bz,az]=bilinear(B,A,.5);
[h,w]=freqz(bz,az,256,Fs);
figure
plot(w,abs(h))
gridon
2.利用双线性变换法设计巴特沃斯高通数字滤波器,满足:
(提示信息:
利用函数buttord,butter)
fp=400;
fs=200;
Rp=3;
Rs=15;
wp=fp*2*pi;
ws=fs*2*pi;
FS=1000;
T=1/FS;
Wp=wp/(FS);
Ws=ws/(FS);
wp2=2*tan(Wp/2)/T;
ws2=2*tan(Ws/2)/T;
[N,Wn]=buttord(wp2,ws2,Rp,Rs,'
[z,p,k]=buttap(N);
[Bap,Aap]=zp2tf(z,p,k);
[Bbs,Abs]=lp2hp(Bap,Aap,Wn);
[Bbz,Abz]=bilinear(Bbs,Abs,FS);
[hw,w]=freqz(Bbz,Abz,512);
figure()
plot(w/pi,20*log10(abs(hw)));
grid
axis([0,1,-200,10]);
ButterworthTypeHighpassDigitalFileter'
)
w/pi'
幅度(dB)'
M=32;
%所需频率采样点个数
Wp=0.8*pi;
%通带截止频率
m=0:
M/2;
%阻频带上的采样点
Wm=2*pi*m./(M+1);
%阻带截止频率
mtr=ceil(Wp*(M+1)/(2*pi));
%向正方向舍入ceil(3.5)=4;
ceil(-3.2)=-3;
Ad=[Wm>
=Wp];
Ad(mtr)=0.28;
Hd=Ad.*exp(-j*0.5*M*Wm);
%构造频域采样向量H(k)
Hd=[Hdconj(fliplr(Hd(2:
M/2+1)))];
%fliplr函数实现矩阵的左右翻转conj是求复数的共轭
h=real(ifft(Hd));
%h(n)=IDFT[H(k)]
w=linspace(0,pi,1000);
%用于产生0,pi之间的1000点行矢量
H=freqz(h,[1],w);
%滤波器的幅频特性图
figure
(1)
plot(w/pi,20*log10(abs(H)));
%参数分别是归一化频率与幅值
axis([01-500]);
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- 数字信号 处理 实践 教学大纲