中南大学数字信号处理课程设计讲解Word文档格式.docx
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⑴、信号发生器
用户根据测试需要,可任选以下两种方式之一生成测试信号:
①、直接输入(或从文件读取)测试序列;
②、输入由多个不同频率正弦信号叠加组合而成的模拟信号公式(如式1-1所示)、采样频率(Hz)、采样点数,动态生成该信号的采样序列,作为测试信号。
⑵、频谱分析
使用FFT对产生的测试信号进行频谱分析并展示其幅频特性与相频特性,指定需要滤除的频带,通过选择滤波器类型(IIR/FIR),确定对应的滤波器(低通、高通)技术指标。
⑶、滤波器设计
根据以上技术指标(通带截止频率、通带最大衰减、阻带截止频率、阻带最小衰减),设计数字滤波器,生成相应的滤波器系数,并画出对应的滤波器幅频特性与相频特性。
①IIRDF设计:
可选择滤波器基型(巴特沃斯或切比雪夫型);
②FIRDF设计:
使用窗口法(可选择窗口类型,并比较分析基于不同窗口、不同阶数
所设计数字滤波器的特点)。
⑷、数字滤波
根据设计的滤波器系数,对测试信号进行数字滤波,展示滤波后信号的幅频特性与相频特性,分析是否满足滤波要求(对同一滤波要求,对比分析各类滤波器的差异)。
①IIRDF:
要求通过差分方程迭代实现滤波(未知初值置零处理);
②FIRDF:
要求通过快速卷积实现滤波(对于长序列,可以选择使用重叠相加或重叠
保留法进行卷积运算)。
⑸、选做内容
将一段语音作为测试信号,通过频谱展示和语音播放,对比分析滤波前后语音信号的变化,进一步加深对数字信号处理的理解。
3、具体要求
⑴、使用MATLAB(或其它开发工具)编程实现上述内容,写出课程设计报告。
⑵、课程设计报告的内容包括:
①课程设计题目和题目设计要求;
②设计思想和系统功能结构及功能说明;
③设计中关键部分的详细描述和介绍,采用流程图描述关键模块的设计思路;
④总结,包括设计过程中遇到的问题和解决方法,心得体会等;
⑤参考文献;
⑥程序源代码清单。
4、考核方式
课程考核分三部分,一部分是上机率,占20%;
第二部分是检查成绩,最后两次上机为
检查时间,占50%;
第三部分为课程设计报告,占30%。
注意:
⑴、使用GUI界面或混合编程实现仿真程序,酌情加分;
⑵、若发现程序或课程设计报告雷同,一律不及格。
⑶、主要参考资料
[1]S.K.Mitra.DigitalSignalProcessing:
AComputerBasedApproach,3rdEdition[M],NewYork,
USA:
McGraw-Hill,2000
[2]R.G.Lyons.UnderstandingDigitalSignalProcessing,2ndEdition[M].NewJersey,USA:
PrenticeHall,2005
[3]程佩青.数字信号处理教程,第二版[M].北京:
清华大学出版社,2001
[4]赵树杰等.数字信号处理[M].西安:
西安电子科技大学出版社,1997
[5]丁玉美等.数字信号处理—时域离散随机信号处理[M].西安:
西安电子科技大学出版社,
2002
[6]陈怀琛等.MATLAB及在电子信息课程中的应用[M],北京:
电子工业出版社出版,2002
⑷、课程设计进度安排
序号阶段内容合计(天)
一设计准备1
二方案选择及初步设计2
三目标项目设计实现及调试3
四撰写课程设计报告2
五上机检查成绩2
总计(2周)10
二.设计过程
第一题:
②、输入由多个不同频率正弦信号叠加组合而成的模拟信号公式(如式1-1所示)、采样频率(Hz)、采样点数,动态生成该信号的采样序列,作为测试信号。
100sin(2πf1t)+100sin(2πf2t)+....+100sin(2πfnt)(1-1)
⑵、源代码
1.动态获得
function[ft,t]=sig(fs)
figure;
t=0:
1/fs:
0.1;
f1=50;
f2=150;
f3=250;
ft=100*sin(2*pi*f1*t)+100*sin(2*pi*f2*t)+100*sin(2*pi*f3*t);
plot(t,ft);
gridon;
xlabel('
t'
),ylabel('
ft'
);
title('
原信号波形'
)
end
2.静态获得
ft=load('
E:
\test.txt'
figure;
subplot(2,1,1);
plot(ft);
信号原波形'
⑶、结果
动态
静态
⑷分析
对于动态生成信号的方式,在给定的时域内,生成了含有三个不同频率的混合信号波形。
对于静态生成信号的方式,先在txt文档中输入数据,通过load函数读取txt文档到ft中,得到的ft相当于经过采样后的信号。
第二题
⑴、频谱分析
使用FFT对产生的测试信号进行频谱分析并展示其幅频特性与相频特性,指定需要滤除的频带,通过选择滤波器类型(IIR/FIR),确定对应的滤波器(低通、高通)技术指标。
1.
function[]=DFT(ft,t,fs)
[w,m]=freqz(ft,512);
h=abs(w);
plot(m/pi*fs/2,h);
N=5000;
subplot(3,1,1);
stem(t,ft,'
.'
实际抽样信号'
k=0:
N-1;
Fw=fft(ft,N);
subplot(3,1,2);
抽样信号幅度谱'
subplot(3,1,3);
plot((k-1)*fs/N,angle(Fw));
axis([0350-44]);
抽样信号相位谱'
谱分析即对信号做DFT处理,再根据得到的频率谱和相位谱分析信号,找到需要的频率段,滤除不需要的。
通过对原信号(这里以动态信号为例)进行谱分析可知,信号中存在三种频率的信号,50Hz、150Hz、250Hz,可以对其进行滤波消除其中的一个或者几个频率。
第三题
⑴、题目
滤波器设计
所设计数字滤波器的特点)。
1.FIR
function[hd,N]=FIR(windows,freq)
switchfreq
case0
frq='
high'
;
wp=pi*0.45;
ws=pi*0.40;
wc=(wp+ws)/2/pi;
Bt=wp-ws;
case1
stop'
wpu=pi*0.44;
wpl=pi*0.14;
wsu=pi*0.40;
wsl=pi*0.18;
wc=[(wsl+wpl)/2/pi,(wsu+wpu)/2/pi];
Bt=wsl-wpl;
case2
wp=pi*0.2;
ws=pi*0.15;
case3
wsu=pi*0.44;
wsl=pi*0.14;
wpu=pi*0.40;
wpl=pi*0.18;
Bt=wpl-wsl;
otherwise
switchwindows
case0
N0=ceil(6.2*pi/Bt);
N=N0+mod(N0+1,2);
iffreq>
1
hd=fir1(N-1,wc,hanning(N));
else
hd=fir1(N-1,wc,frq,hanning(N));
end
wn=hanning(N);
n=0:
1:
subplot(2,1,1)
stem(n,hd,'
title('
汉宁窗'
ylabel('
h(n)'
)
subplot(2,1,2)
stem(n,wn,'
w(n)'
N0=ceil(1.8*pi/Bt);
hd=fir1(N-1,wc,boxcar(N));
else
hd=fir1(N-1,wc,frq,boxcar(N));
wn=boxcar(N);
矩形窗'
freqz(hd);
2.IIR
function[BH,AH]=IIR(rp,rs,pattern,freq)
ifpattern==0
iffreq==0
wpz=0.45;
wsz=0.40;
[N,wc]=buttord(wpz,wsz,rp,rs);
[BH,AH]=butter(N,wc,'
elseiffreq==1
wpz=[0.15,0.44];
wsz=[0.18,0.40];
elseiffreq==2
wpz=0.2;
wsz=0.15;
[BH,AH]=butter(
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