信号分析与处理实验.doc

《信号分析与处理》 实验指导书 朱铮涛 周琦 广东工业大学信息工程学院 二０一一年三月印刷 目 录 实验一 基本信号的产生和时频域抽样实验…………………3 实验二 连续和离散系统分析…………………………………16 实验三 用FFT实现谱分析实验………………………………28 实验四 IIR数字滤波器设计和应用 …………………………33 实验五 FIR数字滤波器设计和应用 …………………………47 实验六 信号的幅度调制和解调实验 …………………………51 实验项目名称：基本信号的产生和时频域抽样实验 实验项目性质：普通实验 所属课程名称：信号分析与处理 实验计划学时：2 一、实验目的 1学习使用matlab产生基本信号波形、实现信号的基本运算 2熟悉连续信号经理想采样前后的频谱变化关系，加深对时域采样定理的理解； 3 加深理解频谱离散化过程中的数学概念和物理概念，掌握频域抽样定理的基本内容。 二、实验内容和要求 1 用Matlab产生以下序列的样本，并显示其波形： (a): (b): (c): (d): (e): (f): 2 设 （a）：求其傅里叶变换； （b）：用频率对进行采样，求出采样所得离散时间信号的傅里叶变换；再用频率对进行采样，求出采样所得离散时间信号的傅里叶变换； （c）：分别针对（b）中采样所得离散时间信号和，重建出对应的连续时间信号和，并分别与原连续时间信号进行比较；根据抽样定理（即Nyquist定理）的知识，说明采样频率对信号重建的影响。 3 已知序列x[k]={1,1,1;k=0,1,2},对其频谱进行抽样，分别取N=2,3,10，观察频域抽样造成的混叠现象。 4、A 编制实验用主程序及相应子程序。 ① 信号产生子程序， 用于产生实验中要用到的下列信号序列： a.采样信号序列：对下面连续信号： 进行采样， 可得到采样序列 ==, 0≤n50 其中A为幅度因子， a为衰减因子， 是模拟角频率， T为采样间隔。 这些参数都要在实验过程中由键盘输入， 产生不同的和。 b. 单位脉冲序列： xb(n)=δ(n) c. 矩形序列： xc(n)=RN(n), N=10 ② 系统单位脉冲响应序列产生子程序。 本实验要用到两种FIR系统。 a. ha(n)=R10(n); b. hb(n)=δ(n)+2.5δ(n-1)+2.5δ(n-2)+δ(n-3) ③ 有限长序列线性卷积子程序， 用于完成两个给定长度的序列的卷积。 可以直接调用MATLAB语言中的卷积函数conv。 conv用于两个有限长度序列的卷积， 它假定两个序列都从n=0 开始。 调用格式如下： y=conv(x, h) 其中参数x和y是两个已赋值的行向量序列。给出主程序流程框图如下。 4、B. 调通并运行实验程序， 完成下述实验内容： ① 分析采样序列的特性。产生采样信号序列，使，，。 a. 取采样频率fs=1 kHz, 即T=1 ms。观察所得采样的幅频特性和图中的在折叠频率附近有无明显差别。应当注意，实验中所得频谱是用序列的傅里叶变换公式求得的，所以在频率度量上存在关系：，为数字频率，为模拟频率。 b. 改变采样频率， fs=300 Hz， 观察的变化， 并做记录(打印曲线)； 进一步降低采样频率， fs=200 Hz， 观察频谱混叠是否明显存在， 说明原因， 并记录(打印)这时的曲线。 ② 时域离散信号、 系统和系统响应分析。 a. 观察信号和系统的时域和频域特性； 利用线性卷积求信号通过系统的响应， 比较所求响应和的时域及频域特性， 注意它们之间有无差别， 绘图说明， 并用所学理论解释所得结果。 b. 观察系统对信号的响应特性。 ③ 卷积定理的验证。将实验②中的信号换成，使，，，。重复实验②a，打印曲线。 实验一中第四题的主程序框图 三、实验主要仪器设备和材料 装有Matlab软件的计算机 四、实验方法、步骤及结果测试 实验方法：编程，上机调试，分析实验结果； 步骤：编辑程序，并观察相应的时频域波形 五、实验报告要求 1) 简述实验原理及目的。 2) 结合实验中内容和实验结果，将实验结果与理论结果比较，并根据思考题对实验结果进行分析说明。 六、思考题 1、信号卷积与系统输出信号的关系？ 2、连续信号抽样，抽样频率一般为多少，在实际应用中，为何一般选取抽样频率？ 备注：部分题目的参考程序及注释： 1（