(matlab课程设计任务书学生版.docVIP

任务（一） 一、名称：滤波器的设计和应用 二、任务： 设计低通、带通、高通三种巴特沃斯滤波器。观察所设计滤波器的幅频、相频曲线。用同一段音频信号通过不同的滤波器。画出滤波后相应的频谱图，并重放滤波后的声音信号。试听滤波结果，并分析滤波器的作用。 参考结果如图1-1和1-2所示： 图1-1 图1-2 三、相关知识： 滤波器是一个以特定方式设计出来的系统，用来改变输入信号的频谱分布。信号通过滤波器后会造成频率分布的变化。对于音频信号来说，频率分布直接影响信号重放时的音色和听感。通过对同一段音频素材不同滤波结果的考察，可以更加直观的理解滤波器的作用。 可以使用巴特沃斯滤波器来完成上述滤波功能。设计巴特沃斯数字低通滤波器可以使用如下语句： [b,a]=butter(n,wc); 其中[b,a]是描述低通滤波器系统函数的两个行向量：即b表示系统函数分子多项式的系数，a表示分母多项式的系数；n为巴特沃斯滤波器的阶数，滤波器的阶数越大，过渡带越窄；wc为数字滤波器的归一化3dB截止频率（即信号幅度下降至处的频率），其数值在[0,1]之间，取1对应0.5倍的采样频率。 当wc=[w1,w2]时，是设计2n阶的带通滤波器，3dB通带为w1 w w2。 [b,a]=butter(n,wc,’ftype’); 用于设计截止频率为wc的巴特沃斯高通或带阻滤波器。当ftype=high时，为n阶高通滤波器；ftype=stop，wc=[w1,w2]时，为2n阶的带阻滤波器。 如果在这个函数输入变量的最后，加一个变量‘s’，比如：[b,a]=butter(n,wc,’s’)。表示设计的是模拟滤波器，详细的使用方法，可以用help butter阅读。 除了巴特沃思滤波器（butter），IIR滤波器还有切比雪夫I（cheby1）、切比雪夫II(cheby2)和椭圆滤波器(ellip)，可以使用help学习他们的使用方法。 滤波功能可以使用filter函数实现： c=filter(b,a,y); 其中，[b,a]对应所使用滤波器的系统函数的分子和分母多项式的系数，比如，上面设计巴特沃思滤波器所得到的系数[b,a]。y是需要被滤波的信号。c是滤波后的结果信号。 傅里叶变换可以使用fft函数实现。调用格式是 Y=fft(y,n); 其中，y是需要观测频谱的时域离散信号，n是变换点数，当y的点数小于n时，y后面补n-y个零。Y是变换得到的频谱。离散信号的频谱是周期的，周期为2pi。使用函数fft得到的频谱范围是[0~2pi]，当需要观看[-pi ~ pi]的频谱时，可以使用函数fftshift来转换实现。调用方法是：yy=fftshift(Y); 其中，Y是fft得到的[0~2pi]范围的频谱，yy是转换得到的[-pi ~ pi]的频谱。 音频文件的读取可以使用wavread函数实现，其调用方法为： [y,Fs,bits]=wavread(filename); 其中，返回值y是音频数据，Fs为采样音频数据时使用的采样频率，bits为每个采样样本的比特数。 播放音频数据可以使用sound函数，调用方法为： sound(y,Fs,bits); 注意采样频率Fs要设置正确，否则音乐会变调。 四、相关函数 [b,a]=butter(n,wc); c=filter(b,a,y); [H,w]=freqz(b,a); Y=fft(y,n); yy=fftshift(Y); [y,Fs,bits]=wavread(filename); 任务（二） 一、名称：信号的幅度调制 二、任务： 1、仿真幅度调制过程：将一采样信号Sa(t-10)对一个复合信号s=cos(60*pi*t)+cos(40*pi*t)+cos(20*pi*t)进行幅度调制。后用高通、低通、带通三种不同的滤波器进行滤波，并绘出结果图像。 2、对上述方法得到的调制信号进行解调，恢复出原始的采样信号（解调过程就是：将调制信号和载波再次相乘后经过低通滤波的过程）。 任务1的仿真结果如图2-1和2-2所示（载波信号为周期方波）： 图2-1 图2-2 三、相关知识： 幅度调制是指载波幅度随调制信号变化的过程。本实验利用采样信号（Sa(t)）为调制信号，脉冲波（周期方波）信号或正弦信号为载波信号。调制的过程即是两个信号相乘的过程。 脉冲波信号就是周期方波信号，可以使用函数square实现。该函数和正弦、余弦函数很类似。比如：P = square(2*pi*f0*t, duty) 产生基频为f0，即周期为1/f0，占空比为duty的方波信号。 设计巴特沃斯数字滤波器的可以使用函数butter实现；滤波可以使用函数filter实现；具体使用细