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数字信号处理实验 （基于Matlab） 王春兴 物理与电子科学学院 2003.5 数字信号处理实验（基于Matlab） 第一章 概述 信号的定义及表达 信号：带有信息的任何物理量 本课程讨论的信号：时间函数 连续时间信号 CT 离散时间信号DT 模拟信号到数字信号 采样（时间离散化） 量化（取值离散化） （P.7 图1.6） 数字信号的表达：二进制数组 ----二进制编码 数制转换： 10进制---2进制 MSB和LSB 符号数的表达：符号位（补码） 数字信号处理分析方式： 理论分析设计 采用DT信号进行 （本课程内容） 实时电路处理 采用数字信号进行 （数字电路内容） 数字信号的特点及应用 特点：数字信号与模拟信号的比较 抗干扰性强、精度高、容易存储、可灵活处理 与计算机系统兼容 数字技术的应用领域 语音技术（传输、识别、合成） 图象处理（静止图象、移动图象、三维动画） 地波分析（地震探测、地质探矿） 谐振分析（高层建筑、桥梁、机翼等） 自动控制 实时检测 本课程的主要教学安排： 主要内容：（50学时） 数字信号的频率分析：定义、变换与计算 (22学时) 频率定义、CTFS与DTFS、CTFT与DTFT、DFT与FFT 数字信号的频率处理：滤波器设计 （26学时） LTI系统分析 理想滤波器与低阶数字滤波； FIR滤波器设计、IIR滤波器设计 数字滤波器结构与误差分析 教材与参考书： 教材： 《 Digital Signal Processing –spectral computation and filter design 》（Third edition） (美) Chi-Tsong Chen 电子工业出版社 2002版 《数字信号处理基础》（加）Joyce Van de Vegte 著 侯正信 王国安 等译 电子工业出版社2003版 《信号与系统计算机练习—利用MATLAB》 John R.Buck 刘树棠 译 西安交通大学出版社 2000版 主要工具： MATLAB ： 信号波形图、频谱计算与分析 滤波器设计及系统频率特性分析 考核方式： 平时作业 30% 考试（笔试、操作） 70% MATLAB的基本应用方法 命令窗口（Command window）的使用： 输入各类变量或函数名称，按回车即得到当前变量或函数值； 输入各类命令，按回车即得到该命令执行结果； 若需要输入多行命令或程序，各行间用“；”间隔； M文件的编制与调试执行 打开空白文件或已经有的文件，进行程序文件的输入编辑； 各行间用“；”间隔； 一行中“%”以后内容为注释部分，不影响程序执行； 程序编制完毕后，可以按“F5”键保存执行，注意根据屏幕提示建立文件名称；如果出现错误，可在命令窗口看到错误类型及位置，根据错误检测信息对程序进行调试； MATLAB命令及函数 信号的表达方式及作图 在MATLAB中，任何变量或函数均表现为向量，任何向量的元素编号均从1开始； 序列（向量）表达方式 设定坐标向量n和信号向量x；x和n为长度相同的向量，向量的编号从1开始； n=[-2 :0.1:2] 坐标向量可以直接逐点写出：n=[2 3 4 5 6 7]； 也可以采用起点，终点和步长的形式写出：n=[-2 :0.1:2] ； 信号向量可以直接逐点写出：x=[1 2 3 4 3 2]； 也可以采用与n有关的函数运算形式写出： 例如： x=3*n x=exp(j*(pi/8)*n) 作图： 采用stem（n，x） 作出离散图形 DT信号 采用plot（n，x） 作出连续图形（折线连接） CT信号 作图时主要通过合理设置n的范围及步长来保证变量坐标的正确性；可以利用title，axis等函数为图形设置说明和坐标范围； 特别注意：作图时必须保证坐标向量与信号向量长度完全一致； 0101：离散序列的作图 直接表现离散序列 n=[2 3 4 5 6 7]; x=[1 2 3 4 3 2]; stem(n,x); 0102：将图形表现为连续曲线 n=[2 3 4 5 6 7]; x=[1 2 3 4 3 2]; plot(n,x); 0203：信号表现为坐标向量的函数 n=[2 3 4 5 6 7]; x=exp(j*(pi/8)*n); plot(n,x); 0204：图形说明和坐标范围的设置 n=[-20:0.5:20]; x=exp(j*(pi/8)*n); plot(n,x),title(n