数字信号处理实验数信号处理实验.doc

数字信号处理 实验指导书（实验报告） Digital Signal Processing Laboratory 湛柏明 编 蒋伟荣 审 班级: 姓名: 湖北汽车工业学院电子信息科学系 二〇〇六年九月二十日 前 言 《信号与系统》、《数字信号处理》是电子信息类专业的两门主要技术基础课程，是电子信息类专业本科生的必修课程，也是电子信息类专业硕士研究生入学必考课程。该课程的任务在于研究信号与系统理论的基本概念和基本分析方法，使学生初步认识如何建立信号与系统的数学模型，如何经适当的数学分析求解，并对所得结果给予物理解释，赋予物理意义。该课程的基本理论和方法大量用于计算机信息处理的各个领域，特别是通信、数字语音处理、数字图像处理、数字信号分析等领域应用更为广泛。通过实验，配合《信号与系统》和《数字信号处理》课程的教学、加强学生对信号与系统理论的感性认识、提高学生的综合能力具有重要的意义。 长期以来，《信号与系统》和《数字信号处理》课程一直采用黑板式的单一教学方式，学生仅依靠做习题来巩固和理解教学内容，对课程中大量的应用性较强的内容不能实际动手设计、调试、分析，严重影响和制约了教学效果。由于黑板式教学，课程中大量的信号分析结果缺乏可视化的直观表现，学生自己设计系统也不能直观地得到系统特性的可视化测试结果，学生将大量的时间和精力用于繁杂的手工数学运算，而未真正理解所得结果在信号处理中的实际意义。 近年来，计算机多媒体教序手段的运用逐步普及，大量优秀的科学计算和系统仿真软件不断涌现，为我们实现计算机辅助教学和学生上机实验提供了很好的平台。通过对这些软件的分析和对比，我们选择MATLAB语言作为辅助教学工具，借助MATLAB强大的计算能力和图形表现能力，将《信号与系统》和《数字信号处理》中的概念、方法和相应的结果，以图形的形式直观地展现给学生，大大的方便学生迅速掌握和理解教学内容。 然而，我们意识到，按照之前的《信号与系统》和《数字信号处理》课程的各8个实验学时进行实验，实验效果比较不尽如人意，由于实验学时数太少，没有给学生更的时间先去了解MATLAB语言，以至于使实验课流于形式，由于实验学时太少，也导致我们无法安排更为细致的具有综合型和设计型的实验项目。 针对这一情况，2005年，我院电子信息科学系及时提出了“电子信息类专业独立实践教学体系的研究与建设”课题，其主要思想就是希望加大实践教学的比重，通过相应的实验，进一步使学生掌握和理解理论教学知识点，同时进一步提高学生的综合实践能力。为此，我们在原来的《信号与系统》和《数字信号处理》课程的实验指导书的基础上，编写了配套的《信号与系统实验》和《数字信号处理实验》。根据“电子信息类专业独立实践教学体系的研究与建设”的总体方案，将《信号与系统》和《数字信号处理》课程的实验内容进行了重新设计，并独立设课，加大实验教学的力度和学时数，《信号与系统》和《数字信号处理》课程的实验学时数由原来的各8学时分别增加到24学时和36学时。这样做的目的，就是要把课程实验变成与真正提升学生综合能力这一目的相符合的真正意义上的实验课程。为此，我们在综合分析了《信号与系统》和《数字信号处理》两门课程的实验内容的基础上，结合这两门课程在内容上的相关性和连续性，将实验内容进行了相应的整合，编写了这两本《实验教程》，供学生预习实验和实验时参考之用。 《信号与系统实验》和《数字信号处理实验》采用的实验平台仍然是MATLAB。为了使学生能够较好的使用MATLAB语言完成相应的实验任务，教程中详细地给出了与《信号与系统》和《数字信号处理》相关的众多的MATLAB函数及其用法，同时给出了大量的范例程序，说明针对某一具体问题进行编程的方法等。学生们在实验前，只要认真阅读、预习实验的相关内容，并在实验中，严格按照《实验教程》规定的实验内容和步骤进行实验，即可完成相应的实验报告。 《信号与系统实验》中设计的实验项目包括：1、信号与系统的时域分析；2、连续时间信号的频域分析；3、连续时间LTI系统的频域分析； 4、通信系统仿真；5、连续时间LTI系统的复频域分析。 《数字信号处理实验》中设计的实验项目包括：1、离散时间信号与系统的时域分析；2、离散时间信号的变换域分析；3、离散时间LTI系统的变换域分析； 4、数字滤波器的设计。 所有这些实验项目和所涉及到的实验内容基本上覆盖了信号与系统和数字信号处理理论的大部分主要内容。 和其他课程的实验指导书有所不同的是，本实验教程同时兼作《实验报告》之用，目的是希望将学生从不是特别必要的实验报告的文字撰写中解脱出来，从而将主要精力和时间用到对问题的分析、算法的确定和程序的编写之中。 本实验教程中所给出的全部范例程序，都在MATLA