正弦信号的谱分析及提取.docVIP

*******大学 课 程 设 计 报 告 课程名称： 数字信号处理与通信原理课程设计 设计名称： 正弦信号的谱分析及提取 姓 名： 学 号: 班 级： 指导教师： 起止日期： *****大学*****学院制 课 程 设 计 任 务 书 学生班级： 学生姓名： 学号： 设计名称： 正弦信号的谱分析提取 起止日期： 2009.6.20-2009.7.3 指导教师： 设计要求： 基本要求： 采用matlab或者其他软件工具产生不同频率，不同幅度的两种正弦波信号sin1(n)与sin2(n)，并将这两个信号叠加为一个信号sin3(n)，观察信号sin1(n), sin2(n), sin3(n)的波形。 对叠加后的信号sin3(n)用FFT作谱分析。 选择合适的指标，设计FIR数字滤波器，从信号sin3(n)中提取信号sin1(n)与sin2(n)。 扩展要求： 在基本要求的基础上，增加用户设定功能：用户可以设定两个正弦波信号的频率与幅度；用户可以设定FIR数字滤波器指标。 课 程 设 计 学 生 日 志 时间 设计内容 6.20—6.21 查阅资料，确定方案 6.22—6.23 设计总体方案 6.24—7.29 编写调试程序 7.30—7.1 验证设计结果 7.2—7.3 撰写报告 7.4 答辩 课 程 设 计 考 勤 表 周 星期一 星期二 星期三 星期四 星期五 课 程 设 计 评 语 表 指导教师评语： 成绩： 指导教师： 年 月 日 正弦信号的谱分析及提取 设计目的和意义 熟练掌握相关软件的应用； 进一步理解信号的各种处理方式与方法； 掌握使用FFT及其逆变换； 掌握滤波器的各种设计和应用方法； 理解matlab的工具箱的应用 设计原理 产生两个正弦波信号，并将两个信号叠加形成新的信号，用matlab实现时这是个很简单的过程。得到新的信号后，利用matlab自带的FFT函数对其进行频谱分析。 在matlab中，可以用三种方式实现数字滤波。首先，可以利用它包含的丰富的函数来实现FIR数字滤波；此外，还提供了工具箱，其中的FDA工具可以很方便的根据指标设计出需要的滤波器。还可以通过调用simulink中的功能模块构成数字滤波器的仿真框图。 利用滤波器从合成信号的频谱中滤掉不属于本信号的频率部分，经过fftfile命令得到信号时域图，再通过快速傅里叶变换得到原始信号的频域波形。 原理框图如下所示： FFT滤波器1 FFT 滤波器1 滤波器2 FFT FFT 图1 原理框图 详细设计步骤 1、利用软件产生原始信号并得到叠加信号 首先，利用sin函数产生两个不同幅度不同频率的信号x1，x2；根据题目要求，使用input命令，使信号的幅度和频率由用户控制。利用公式x3=x1+x2，得到叠加后的信号x3。在对信号点的选取上，为了提高做FFT变换时的效率，而自身波形又不显得太疏或密，点数取为N=2^n。故程序中用if语句根据用户输入的信号频率决定N的取值。经此选择后，采样频率fs等于抽样点数N。 2、对叠加后的信号sin3(n)用FFT作谱分析 此处，利用matlab提供的傅里叶变换函数fft，很容易就能得到叠加后的信号的傅里叶变换。又考虑到对离散傅里叶变换来说，其振幅关于N/2对称，故取0到N/2之间的点即可。为使观察方便，将频率轴变换到从零开始。程序运行后得到的信号波形如下图： 3、设计滤波器，从信号sin3(n)中提取信号sin1(n)与sin2(n) 滤波器的设计在整个题目要求中是重难点。原理介绍中已介绍过滤波器的设计可采用三种方式，在本程序中，本人采用了如下设计方式：先通过FDA工具设计好滤波器后，查看滤波器的频谱相