数字信号处理课程设计.doc

0数字信号处理课程设计(综合实验)班级：电子信息工程1202X姓名：XX学号：1207050227指导教师：XXX设计时间：2014.12.22-2015.1.4成绩：评语：实验一时域采样与频域采样定理的验证实验一、设计目的1.时域采样理论与频域采样理论是数字信号处理中的重要理论。要求掌握模拟信号采样前后频谱的变化以及如何选择采样频率才能使采样后的信号不丢失信息；2.要求掌握频率域采样会引起时域周期化的概念以及频率域采样定理及其对频域采样点数选择的指导作用。二、程序运行结果1.时域采样定理验证结果：2.频域采样定理验证结果：参数与结果分析1.时域采样参数与结果分析：对模拟信号以T进行时域等间隔理想采样形成的采样信号的频谱会以采样角频率Ωs（Ωs=2π/T）为周期进行周期延拓。采样频率Ωs必须大于等于模拟信号最高频率的两倍以上才能使采样信号的频谱不产生频谱混叠。的最高截止频率为500HZ而因为采样频率不同得到的x1(n)、x2(n)、x3(n)的长度不同。频谱分布也就不同。x1(n)、x2(n)、x3(n)分别为采样频率为1000HZ、300HZ、200HZ时候的采样序列而进行64点DFT之后通过DFT分析频谱后得实验图中的图可见在采样频率大于等于1000时采样后的频谱无混叠采样频率小于1000时频谱出现混叠且在Fs/2处最为严重。2.频域采样参数与结果分析：对信号x(n)的频谱函数进行N点等间隔采样进行N点IDFT[()NXk]得到的序列就是原序列x(n)以N为周期进行周期延拓后的主值区序列。对于给定的x(n)三角波序列其长度为27点则由频率域采样定理可知当进行32点采样后进应该无混叠而16点采样后进行IFFT得到的x(n)有混叠由实验的图形可知频域采样定理的正确性。思考题如果序列x(n)的长度为M希望得到其频谱在［02π］上的N点等间隔采样当N<M时如何用一次最少点数的DFT得到该频谱采样？答：通过实验结果可知可以先对原序列x(n)以N为周期进行周期延拓后取主值区序列再计算N点DFT则得到N点频域采样。实验二正余弦信号的谱分析一、设计目的1.用DFT实现对正余弦信号的谱分析；2.观察DFT长度和窗函数长度对频谱的影响；3.对DFT进行谱分析中的误差现象获得感性认识。二、程序运行结果三、参数与结果分析对于第一小题一个余弦信号其频率为f。其中T为采样周期T=1/Fs。则其数字角频率为w=2*pi*f*T即w=2*pi*f/Fs则其周期为2*pi/w。整理得Fs/f。Fs=64Hz当f=10Hz时n前面的系数为32/5所以其周期为32。当f=11Hz时n前面的系数为64/11所以周期为64.由于周期不同所以当序列长度为32点时候10Hz的正好采了一个周期的而11Hz的只采了半个周期因此10Hz的不发生频谱泄露现象而11Hz的发生了频谱泄露现象。从第二、第三小题可以看到采样的点数越多其频谱分辨率越高。由于频谱分辨率要小于（f2-f1）即0.03Hz。令频谱分辨率F=0.03Hz则采样长度Tp=1/F=16.6s。又因为要满足采样定理即Fs>=2fc即Fs>=0.5。取采样频率为Fs=1Hz则采样周期T=1s此时信号长度为N=2fc/F=16.6为符合FFT算法取N=32此时所画的频谱能将0.22与0.25分离开来。思考题对于周期序列如果周期不知道如何用FFT进行谱分析？答：如果X(n)的周期预先不知道可先截取M点进行DFT即0<=K<=M-1再将截取长度扩大一倍截取0<=K<=2M-1比较和如果二者的主谱差别满足分析误差要求则以或近似表示的频谱否则继续将截取长度加倍直至前后再次分析所得主谱频率差别满足误差要求设最后截取长度为iM则表示点的谱线强度如何选择FFT的变换区间？（包括非周期信号和周期信号）答：对于非周期信号：有频谱分辨率F而频谱分辨率直接和FFT的变换区间有关因为FFT能够实现的频率分辨率是2π/N...因此有最小的N>2π/F。就可以根据此式选择FFT的变换区间。对于周期信号周期信号的频谱是离散谱只有用整数倍周期的长度作FFT得到的离散谱才能代表周期信号的频谱。实验三语音信号滤波处理设计目的1.了解语音信号的产生、采集能绘制语音信号的频率响应曲线及频谱图；2.学会用MATLAB对语音信号进行分析和处理；3.掌握用滤波器去除语音信号噪声的方法观察去噪前后的语音信号。程序运行结果（1）该信号的原始波形及频谱图如下：（2）设计的带通以及带阻滤波器的频谱图如下：则原始信号通过该带阻滤波器之后的波形图以及频谱图如下：将该信号的频谱与原始信号的频谱做比较可以看出滤波效果良好在两个声音频率之间的杂音信号都被衰减掉了。设计的带通滤波