数字信号处理自编实验讲义.doc

贵州师范大学
数字信号处理实验讲义
陈世国编
实验一离散时间信号的产生及信号的卷积和运算
一、实验室名称:数字信号处理实验室
二、实验项目名称:离散时间信号的产生及信号的卷积和运算
三、实验原理:
(一)常见的离散时间信号:
单位抽样序列,或称为离散时间冲激,单位冲激:

如果在时间轴上延迟了k个单位,得到即:



如果在时间轴上延迟了k个单位,得到即:



这里,和都是实数,它们分别称为正弦信号的振幅,角频率和初始相位。为频率。




(二)、信号的卷积和运算
(三)MATLAB编程介绍:
MATLAB是一套功能强大,但使用方便的工程计算及数据处理软件。其编程风格很简洁,没有太多的语法限制,所以使用起来非常方便,尤其对初学者来说,可以避免去阅读大量的指令系统,以便很快上手编程。值得注意得就是,MATLAB中把所有参与处理的数据都视为矩阵,并且其函数众多,希望同学注意查看帮助,经过一段时间的训练就会慢慢熟练使用本软件了。关于更多的MATLAB介绍,请大家查阅MATLAB有关书籍及MATLAB软件中的帮助。
本实验中使用到一些MATLAB的基本函数,其中包括对矩阵操作的函数ones( )、pi、rand( )、randn( )、zeros( ),基本函数 cos( ), exp( ), imag( ), real( ),数据分析函数sum( ),二维图形处理函数axis、grid、legend、plot、stem、title、xlabel、ylabel及通用功能图形函数clf、subplot等。
单位脉冲序列
长度为N的单位脉冲序列可以通过下面的MATLAB命令获得:
n=-(N-1):N-1
delt=[ 1 ];
stem(n,delt)
延迟M个采样点的长度为N的单位脉冲序列(M<N)可以用下面命令获得:
n=0:N-1
deltd=[ 1 ];
stem(n,deltd)
单位阶跃序列
长度为N的单位阶跃序列u(n)可以用下面的MATLAB命令获得:
n=-(N-1):N-1
stem(n,u)
延迟的单位阶跃序列可以使用类似于单位脉冲序列的方法获得。
正弦序列
长度为N的正弦序列在MATLAB中实现:

复指数序列
长度为N的指数序列在MATLAB中实现:

实指数序列
长度为N的实指数序列在MATLAB中实现:

随机序列
长度为N的随机序列在MATLAB中实现:
n=0:N-1
stem(n,x)

x(n)和h(n)的卷积和的matlab实现:
stem(y)
四、实验目的:
数字信号处理系统中的信号都是以离散时间形态存在,所以对离散时间信号的研究是数字信号处理的基本所在。而要研究离散时间信号,首先需要产生出各种离散时间信号。MATLAB 是一套功能强大的工程计算及数据处理软件,广泛应用于工业,电子,医疗和建筑等众多领域。使用MATLAB软件可以很方便地产生各种常见的离散时间信号,而且它还具有强大的绘图功能,便于用户直观地输出处理结果。
通过本实验,学生将学****如何用MATLAB产生一些常见的离散时间信号,实现信号的卷积运算,并通过MATLAB中的绘图工具对产生的信号进行观察,加深对常用离散信号和信号卷积和运算的理解。
五、实验内容:
编制程序产生前5种信号(长度可输入确定),并利用MATLAB中的基本图形函数绘出其图形。实现正弦序列和实指数序列的卷积和运算,并绘出其图形。
六、实验设备:计算机,matlab软件
七、实验步骤:
本实验要求学生运用MATLAB编程产生一些基本的离散时间信号,实现信号的卷积运算,并通过MATLAB的几种绘图指令画出这些图形,以加深对相关教学内容的理解,同时也通过这些简单的函数练****了MATLAB的使用。
八、实验报告要求
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,并对结果加以分析。
实验二离散时间信号的频域分析
一、实验室名称:数字信号处理实验室
二、实验项目名称:离散时间信号的频域分析
三、实验原理:
(一)DTFT和DFT的定义及其相互关系:
序列x[n] 的DTFT定义:
它是关于自变量的复函数,且是以为周期的连续函数。可以表示为:
其中,和分别是的实部和虚部;还可以表示为:
其中,和分别是的幅度函数和相位函数;它们都是的实函数,也是以为周期的周期函数。
序列x[n]的N点DFT定义:
是周期为N的序列。
与的关系:是对在一个周期中的谱的等间隔N点采样,即: