电气工程学院

数字信号处理

实验指导书

王武 编写

适用专业：测控技术与仪器

贵州大学 二OO 四年六月

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前言

一、实验目的：

数字信号处理是一门工程技术基础性质的课程，因此实验方法的学习是本门课教学过程中的一个必不可少的环节。其目的为：

（一）依据理论课的内容对重要的原理加以验证，巩固和加深所学的理论知识，使学生更深入，形象地理解掌握所学知识。

（二）熟悉典型数字信号处理技术。

（三）熟悉数字信号处理软件Matlab的操作。

（四）学会处理实验数据，分析实验结果，编写实验报告；培养严谨、实事求是的科学作风，并从实验结果中分析出正确结论。

（五）学会查找实验故障，并排除故障。

（六）培养科学的工作态度，即认真地按要求完成操作。做到细致、周密，并勤于动手，善于思考。

二、实验要求：

（一）进入实验室以前，必须复习与此次实验的有关理论知识。了解本次实验的实验目的、原理、内容、仪器及注意事项等，并完成理论分析与计算，并做好预习报告。

（二）进入实验后，首先认真检查仪器、设备是否齐全、完好。

（三）实验中遇有异常气味和危险现象时，应立即切断电源并通知指导教师，只有在找出故障后方可继续实验。

实验室规则

1 进入实验室后，按预先编号小组进入相应实验台，自觉遵守纪律，做实验时不得大声喧哗和打闹，不准做其他有碍实验的活动。进行实验时，如违反实验室各项规定，指导教师有权停止实验。

2 实验时一定要亲自动手，独立操作，对实验数据与波形要认真、实事求是地做以记录，善始善终。对无故缺课者原则上不予补做，并以实验不及格处理。

3 测量数据和使用仪器时应注意设备及人身安全，要特别小心，防止触电故事的发生。 4 要以主人翁的态度爱护实验设备、仪器、仪表，按操作规程使用，不得无目的乱旋乱开，不得乱动与本次实验无关的仪器、设备。对违章使用造成仪器、仪表损坏者，视情节轻重按学校的有关规定严肃处理。

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目录

1、实验一：离散时间信号分析???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 4 2、实验二：离散时间系统分析???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 7 3、实验三：用FFT进行谱分析????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????11 4、实验四：利用FFT实现快速卷积?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????15 5、实验五：无限冲激响应(IIR)数字滤波器的设计??????????????????????????????????????????????????????18 6、实验六：有限冲激响应(FIR)数字滤波器的设计??????????????????????????????????????????????????????21 7、实验七：数字信号处理综合设计?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????25 8、实验报告基本内容要求????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????27 9、实验报告格式??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????28

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实验一 离散时间信号分析

实验学时：2 实验类型：验证 实验要求：必修 一、实验目的

1．掌握各种常用的序列，理解其数学表达式和波形表示。 2．掌握在计算机中生成及绘制数字信号波形的方法。

3．掌握序列的相加、相乘、移位、反褶等基本运算及计算机实现与作用。 4．掌握线性卷积软件实现的方法。

5．掌握计算机的使用方法和常用系统软件及应用软件的使用。 6．通过编程，上机调试程序，进一步增强使用计算机解决问题的能力。

二、实验原理

1．序列的基本概念

离散时间信号在数学上可用时间序列{x(n)}来表示，其中x(n)代表序列的第n个数字，n代表时间的序列，n的取值范围为???n??的整数，n取其它值x(n)没有意义。离散时间信号可以是由模拟信号通过采样得到，例如对模拟信号xa(t)进行等间隔采样，采样间隔为T，得到{xa(nT)}一个有序的数字序列就是离散时间信号，简称序列。

2．常用序列

常用序列有：单位脉冲序列（单位抽样）?(n)、单位阶跃序列u(n)、矩形序列RN(n)、实指数序列、复指数序列、正弦型序列等。

3．序列的基本运算

序列的运算包括移位、反褶、和、积、标乘、累加、差分运算等。 4．序列的卷积运算

y(n)?m????x(m)h(n?m)?x(n)?h(n)

?上式的运算关系称为卷积运算，式中?代表两个序列卷积运算。两个序列的卷积是一个序列与另一个序列反褶后逐次移位乘积之和，故称为离散卷积，也称两序列的线性卷积。其计算的过程包括以下4个步骤。

（1）反褶：先将x(n)和h(n)的变量n换成m，变成x(m)和h(m)，再将h(m)以纵轴为对称轴反褶成h(?m)。

（2）移位：将h(?m)移位n，得h(n?m)。当n为正数时，右移n位；当n为负数时，

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