數(shù)字信號處理課程設(shè)計

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文檔簡介

1、　　《數(shù)字信號處理課程設(shè)計》　　課程設(shè)計說明書　　系 (部) 電子與通信工程系 　　專業(yè)(班級) 　　姓名

2、 　　摘要　　關(guān)鍵詞:信號處理、離散時間信號、數(shù)字濾波器、Matlab　　1、任務(wù)與要求　　09級數(shù)字信號處理課程設(shè)計任務(wù)書<p&g

3、t;　　系(部):電子與通信工程系專業(yè): 光電信息工程指導(dǎo)教師: 陳英黃飛江馮璐 2012-5-16 　　2、程序設(shè)計與實驗仿真結(jié)果圖　　2.1離散時間信號的表示及運算　　2.1.1 畫出序列 x(n)={0,5,7,9,6,3,2,1}，-1<=n<=6。

4、　　程序： n=-1:6;　　x=[0,5,7,9,6,3,2,1];　　stem(n,x,'fill'),xlabel('n'),grid on　　axis([-3 9 -1 10]);　　運行結(jié)果

5、圖：　　圖2.1.1 序列 x(n)波形圖　　2.1.2 試用 MATLAB 命令分別繪出下列各序列的波形圖。　?。?）　　程序： n=0:10;a1=2;x1=a1.^n;stem(n,x1,'

6、;fill'),grid onxlabel('n'),title('x(n)=2^{n}') 　　運行結(jié)果圖：　　圖2.1.2（1）波形圖　　(2) <

7、p>　　程序： n=0:40;　　x=sin(0.01*n).*impDT(n);　　stem(n,x,'fill'),xlabel('n'),grid on　　axis([-5 5 -1.2 1.2])　　運行結(jié)果

8、圖：　　圖2.1.2 (2) 　　(3) 　　程序： n=-30:30;　　x=cos(pi*n/10-pi/5);　　stem(n,x,'.'),xla

9、bel('n'),grid on　　axis([-30 30 -1.2 1.2])　　運行結(jié)果圖：　　圖2.1.2 (3) 　　(4)

10、;　　程序：n=-30:30;　　x=cos(-pi*n/10+pi/5);　　stem(n,x,'.'),xlabel('n'),grid on　　axis([-30 30 -1.2 1.2])　　運行結(jié)果圖：</

11、b>　　圖2.1.2 (4) 波形圖　　2.2離散時間信號的頻域分析　　2.2.1：求指數(shù)序列的離散時間傅立葉變換；　　程序： N=100;　　n=0:1:N-1;　　xn=0.

12、8.^n;　　k=0:1:N-1;　　WN=exp(-j*2*pi/N);　　nk=n'*k;　　WNnk=WN.^nk;　　Xk=xn*WNnk;<p&

13、gt;　　subplot(2,1,1)　　stem(n,xn,'.');　　subplot(2,1,2)　　stem(k,abs(Xk),'.'); 　　運行結(jié)果圖：<p&

14、gt;　　圖2.2.1 序列　　2.2.2 試用 MATLAB 命令對函數(shù)進(jìn)行部分分式展開，并求出其z反變換。　　程序： B=[1];　　A=[1,-4,5,-2];　　[R,P,K]=residuez(B,A)

15、;　　運行結(jié)果：　　R = 4.0000 　　-2.0000 - 0.0000i　　-1.0000 + 0.0000i　　P = 2.0

16、000 　　1.0000 + 0.0000i　　1.0000 - 0.0000i　　K =　　[]　　2.3離散時間LTI系統(tǒng)的時域分析

17、　　2.3.1 試用 MATLAB 命令求解以下離散時間系統(tǒng)的單位取樣響應(yīng)。　?。?）　　程序： a=[3 4 1];　　b=[1 1];

18、;　　n=0:30;　　impz(b,a,30),grid on　　title('系統(tǒng)單位取樣響應(yīng)h(n) ')　　運行結(jié)果圖：　　圖2.3.1 （1）單位取樣響應(yīng)圖<

19、p>　　(2)　　程序：a=[5/2 6 10];　　b=[1];　　n=0:30;　　impz(b,a,30),grid on

20、　　title('系統(tǒng)單位取樣響應(yīng)h(n) ')　　運行結(jié)果圖：　　圖2.3.1 (2) 單位取樣響應(yīng)圖　　2.3.2 已知某系統(tǒng)的單位取樣響應(yīng)為，試用MATLAB求當(dāng)激勵信號為時，系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)。

21、;　　程序： nx=-1:5; 　　nh=-2:10; 　　x=uDT(nx)-uDT(nx-5);　　h=(7/8).^nh.*(uDT(nh)-uDT(nh-10));　　y=conv(x,h);　　ny1=nx(1)+

22、nh(1);　　ny=ny1+(0:(length(nx)+length(nh)-2));　　subplot(311)　　stem(nx,x,'.'),grid on　　xlabel('n'),title('x(n)')&l

23、t;/p>　　axis([-4 16 0 3])　　subplot(312)　　stem(nh,h','.'),grid on　　xlabel('n'),title('h(n)')　　ax

24、is([-4 16 0 3])　　subplot(313)　　stem(ny,y,'.'),grid on　　xlabel('n'),title('y(n)=x(n)*h(n)')　　axis([-4 16 0 3])<

25、;/p>　　運行結(jié)果圖：　　圖2.3.2 零狀態(tài)響應(yīng)圖　　2.4離散時間LTI系統(tǒng)的Z域分析　　試用MATLAB 畫出下列因果系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)零極點分布圖，并判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。　　程序： B=[2,-1.6

26、,-0.9];　　A=[1,-2.5,1.96,-0.48];　　zplane(B,A),grid on　　legend('零點','極點')　　title('零極點分布圖')<

27、;b>　　運行結(jié)果圖：　　圖2.4.1 （1）零極點分布圖　　由圖可知，極點不全分布在圓內(nèi)，所以系統(tǒng)不穩(wěn)定。　?。?）　　程序： B=[1,-1]; A=[1,-0.9,-0.65,0.873];</p

28、>　　zplane(B,A),grid on　　legend('零點','極點') title('零極點分布圖')　　運行結(jié)果圖：　　圖2.4.1（2）零極點分布圖<p&

29、gt;　　由圖可知，極點全分布在圓內(nèi)，所以系統(tǒng)不穩(wěn)定。　　2.4.2 試用 MATLAB 繪制系統(tǒng) 的頻率響應(yīng)曲線。　　程序： b=[1 0 0];　　a=[1 -3/4 1/8];　　[H,w]=freqz(b,a,400,'whole');</p

30、>　　Hm=abs(H);　　Hp=angle(H);　　subplot(211)　　plot(w,Hm),grid on　　xlabel('\omega(rad/s)'),ylabel('Magnitude')

31、　　title('離散系統(tǒng)幅頻特性曲線')　　subplot(212)　　plot(w,Hp),grid on　　xlabel('\omega(rad/s)'),ylabel('Phase')<

32、p>　　title('離散系統(tǒng)相頻特性曲線')　　運行結(jié)果圖：　　圖2.4.2 頻率響應(yīng)曲線圖　　2.5 IIR 數(shù)字濾波器的實現(xiàn)　　2.5.1 設(shè)計低通數(shù)字濾波器，要求在通帶內(nèi)頻率低于0.2πrad 時，允許

33、幅度誤差在1dB 以內(nèi)，在頻率0.3πrad 到πrad 之間的阻帶衰減大于15dB。用脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計數(shù)字濾波器。T＝1。求模擬濾波器采用切比雪夫濾波器原型。　　程序：wp=0.2*pi;　　ws=0.3*pi;　　Rp=1;&l

34、t;b>　　As=15;　　[N,wc]=buttord(wp,ws,Rp,As,'s');　　[b,a]= cheby1(N,Rp,wc,'s');　　[Bz,Az]=impinvar(b,a);　　freqz(

35、Bz,Az);　　運行結(jié)果圖：　　圖2.5.1 切比雪夫濾波器原型的IIR數(shù)字濾波器　　2.6 FIR 數(shù)字濾波器的實現(xiàn)　　2.6.1 根據(jù)下列技術(shù)指標(biāo)，設(shè)計一個數(shù)字FIR 高通濾波器。Wp=0.6π，Ap=0.25dB,Wr=0.4

36、π,Ar=40dB; 選擇一個恰當(dāng)?shù)拇昂瘮?shù)，確定單位脈沖響應(yīng)，繪出所設(shè)計的濾波器的幅度響應(yīng)。　　程序：Wp=0.6*pi;Ws=0.4*pi;Ap=0.25;Ar=40;　　Bt=Wp-Ws;　　N0=ceil(6.2*pi/Bt);

37、　　N=N0+mod(N0+1,2);　　Wc=(Wp+Ws)/2/pi;　　hn=fir1(N-1,Wc,'high',hanning(N));　　freqz (hn,n);　　運行結(jié)果圖：&

38、lt;p>　　圖2.6.1 FIR 高通濾波器　　2.6.2 用頻率采樣法1，設(shè)計I型FIR 低通濾波器，要求的技術(shù)指標(biāo)為Wp=0.3π，Ap=5dB，Wr=0.4π，Ar=40dB。　　程序：Wp=0.3*pi;Ap=5;Wr=0.4*pi;Ar=40;　　T=input('T=');&l

39、t;/p>　　Bt=pi/16;　　m=1;N=ceil(m+1)*2*(pi/Bt);　　N=N+mod(N+1,2);　　Np=fix(Wp/(2*pi/N));　　Ns=N-2*Np-1;</p

40、>　　Hk=[ones(1,Np+1),zeros(1,Ns),ones(1,Np)];　　Hk(Np+2)=T;Ak(N-Np)=T;　　thetak=-pi*(N-1)*(0:N-1)/N;　　Hdk=Hk.*exp(j*thetak);

41、　hn=real(ifft(Hdk));　　Hw=fft(hn,1024);　　wk=2*pi*[0:1023]/1024;　　Hgw=Hw.*exp(j*wk*(N-1)/2);　　freqz (Hgw,n);　　運行結(jié)果圖：

42、 T=2　　圖2.6.2 I型FIR 低通濾波器　　3、工作原理與仿真結(jié)果分析　　4、結(jié)論與心得　　參考文獻(xiàn)　　[1] 高西全丁玉美. 數(shù)字信號處理.

43、西安電子科技大學(xué)出版社，2008.　　[2]陳后金胡健薛健. 信號與系統(tǒng). 清華大學(xué)出版社，2011.6　　[3] 李莉王沛俞玉蓮常寧. 數(shù)字信號處理原理和算法實現(xiàn). 清華大學(xué)出版社，2010.2　　[4]Vinay K. Ingle. 數(shù)字信號處理及其Matlab實現(xiàn)（中譯版）. 電子工業(yè)出版社，19

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