数字信号处理基于matlab实验三Word文件下载.docx
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指导教师:
成绩:
实验日期:
华北电力大学
一、实验目的及要求:
分析常用窗函数的时域和频域特性,灵活运用窗函数分析信号频谱和设计FIR数字滤波器。
二、仪器用具:
仪器名称
规格/型号
数量
备注
装有matlab的计算机
1
三、实验原理
在确定信号谱分析、随机信号功率谱估计以及FIR数字滤波器设计中,窗函数的选择起着重要的作用。
在信号的频谱分析中,截短无穷长的序列会造成频率泄漏,影响频谱分析的精度和质量。
合理选取窗函数的类型,可以改善泄漏现象。
在FIR数字滤波器设计中,截短无穷长的系统单位脉冲序列会造成FIR滤波器幅度特性的波动,且出现过渡带。
窗函数名称
时域表示式
MATLAB实现
矩形窗(Rectangle)
w=boxcar(N)或w=ones(N,1)
(Hanning)
w=1/2*(1-cos(2*pi*k/(N-1))或w=hannning(N)
哈明窗(Hamming)
w=0.54-0.46*cos(2*pi*k/(N-1))或w=hamming(N)
布拉克曼窗(Blackman)
w=0.42-0.5*cos(2*pi*k/(N-1))+0.08*cos(4*pi*k/(N-1))或w=blackman(N)
(一种三角形窗)
w=1-abs(2*(k-(N-1)/2)/(N-1))或w=bartlett(N)
(Kaiser)
w=Kaiser(N,beta)
beta控制kaiser窗形状的参数
四、实验方法与步骤:
1.分析并绘出常用窗函数的时域特性波形。
2.利用fft函数分析常用窗函数的频域特性,并从主瓣宽度和旁瓣相对幅度两个角度进行比较分析。
3.研究凯塞窗(Kaiser)的参数选择对其时域和频域的影响。
(1)固定beta=4,分别取N=20,60,110;
(2)固定N=60,分别取beta=1,5,11
4.
序列w=0.5*cos(11*pi/20*k)+cos(9*pi/20*k),分析其频谱。
(1)利用不同宽度N的矩形窗截短该序列,N分别为
20,40,160,观察不同长度N的窗对谱分析结果的影响;
(2)利用哈明窗重做
(1);
(3)利用凯塞窗重做
(1);
(4)比较和分析三种窗的结果;
(5)总结不同长度或类型的窗函数对谱分析结果的影响。
五、实验结果与数据处理:
矩形窗:
N=51;
w=boxcar(N);
Y=fft(w,256);
subplot(2,1,1);
stem([0:
N-1],w);
subplot(2,1,2);
Y0=abs(w);
plot([-128:
127],Y0)
Hamming窗:
k=0:
N;
w=hamming(N)
Y0=abs(Y);
127],Y0);
布拉克曼窗:
N=100;
w=blackman(N)
一种三角窗:
w=bartlett(N)
Kaiser:
beta=100;
2.研究凯塞窗(Kaiser)的参数选择对其时域和频域的影响
N=20N=60
N=110
(2)固定N=60,分别取beta=1,5,11。
beta=1
Beta=5
Beta=11
3.序列w=0.5*cos(11*pi/20*k)+cos(9*pi/20*k)分析其频谱。
N=input('
TypeinN='
);
%N=60;
%k=0:
N-1;
w=0.5*cos(11*pi/20*k)+cos(9*pi/20*k);
stem(k,w);
N=20
N=40
N=160
六、讨论与结论(对实验现象、实验故障及处理方法、实验中存在的问题等进行分析和讨论,对实验的进一步想法或改进意见。
)
1.什么是信号截短?
什么是吉布斯(Gibbs)现象?
增加长度N能消除吉布斯现象吗?
应该如何解决?
2.非矩形窗有哪些?
相比矩形窗,其优缺点有哪些?
3.怎样选择凯塞窗(Kaiser)的参数?
4.在信号谱分析中,如何合理地选择窗函数?
5.在数字滤波器设计中,如何合理地选择窗函数?
七、实验打印输出结果:
- 配套讲稿:
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- 关 键 词:
- 数字信号 处理 基于 matlab 实验
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