第1章基礎理論實驗1.1數字信號處理的MATLAB軟件實現平臺簡介1.2

基礎理論實驗1第1章基礎理論實驗1.1數字信號處理的MATLAB1.1

數字信號處理的MATLAB軟件實現平臺簡介1.1.1

MATLAB應用入門1.1.2信號處理工具箱函數庫21.1數字信號處理的MATLAB軟件實現平臺簡介1.1.11.1.1

MATLAB應用入門1.MATLAB的安裝與卸載

安裝：直接運行光盤中的安裝程序setup.exe，然后依據提示一步步選擇即可。卸載：

MATLAB自身帶有卸載程序，在其安裝目錄下的uninstall子目錄中，運行uninstall.exe即可；也可以通過Windows系統的安裝卸載程序進行卸載。31.1.1MATLAB應用入門1.MATLAB的安裝與卸1.1.1

MATLAB應用入門2.MATLAB的啟動與退出啟動：MATLAB安裝完成后，會自動在Windows桌面上生成一個快捷方式，雙擊它即可。退出：專有快捷鍵Ctrl+Q41.1.1MATLAB應用入門2.MATLAB的啟動與退1.1.1

MATLAB應用入門3.MATLAB界面簡介51.1.1MATLAB應用入門3.MATLAB界面簡介5File項是數據輸入/輸出的接口，包括10個子項。New：新建文件項。有四個選擇：M-File(.M，文本格式的MATLAB程序文件)；Figure(圖形)；Model(仿真模型文件)和GUI(可視化界面文件)。Open：打開所有MATLAB支持的文件格式，系統將自動識別并采用相應的程序對文件進行處理。例如,打開一個.m文件，系統將自動打開M文件編輯器對它進行編輯。ImportData...：導入用于MATLAB處理的數據函數，包括各種圖像文件、聲音文件和.mat文件。SaveWorkspaceAs...：將工作空間的變量以.mat(二進制)或ASCII文本的形式存入文件。SetPath...：設置工作路徑。可以打開路徑設置(SetPath)對話框，將用戶自己建立的目錄加入MATLAB的目錄系統中，以便所編制的文件能夠在MATLAB環境中直接調用。

1.1.1

MATLAB應用入門6File項是數據輸入/輸出的接口，包括10個子項。1.1.11.1.1MATLAB應用入門71.1.1MATLAB應用入門7對輸入命令的解釋MATLAB按以下順序進行：①檢查它是否是工作空間中的變量，是則顯示變量內容。②檢查它是否是嵌入函數，是則運行之。③檢查它是否是子函數。④檢查它是否是私有函數。⑤檢查它是否是位于MATLAB搜索路徑范圍內的函數文件或腳本文件。請注意，如果有兩個以上的方案與輸入的命令相匹配，MATLAB將只執行第一個匹配。1.1.1MATLAB應用入門81.1.1MATLAB應用入門81.1.1

MATLAB應用入門4.MATLAB常用命令cd：顯示或改變當前工作目錄。dir：列出當前目錄或指定目錄下的文件和子目錄清單。clc：清除MATLAB命令窗口中的所有顯示內容。home：把光標移到命令窗口的左上角。clf：清除MATLAB當前圖形窗口中的圖形。clear：清除內存中的變量和函數。disp：顯示變量的內容。type：列出指定文件的全部內容。exit、quit：退出MATLAB。who：列出當前工作空間中的變量。whos：列出當前工作空間中變量的更多信息。91.1.1MATLAB應用入門4.MATLAB常用命令91.1.1

MATLAB應用入門what：列出當前或指定目錄下的.m文件、.mat文件和.mex文件。which：顯示指定函數或文件的路徑。lookfor：按照指定的關鍵字查找所有相關的.m文件。101.1.1MATLAB應用入門what：列出當前或指定目錄1.1.1

MATLAB應用入門exist：檢查指定的變量或函數文件的存在性，返回值為0～8。

0表示檢查的內容不存在；

1表示檢查的內容是工作空間中的變量；

2表示.m文件或其他普通文件；

3表示.mex文件；

4表示MDL文件；

5表示嵌入函數；

6表示.p文件；

7表示一個目錄；

8表示檢查的內容為一個Java類。111.1.1MATLAB應用入門exist：檢查指定的變量或1.1.1

MATLAB應用入門more：用于滾屏分頁。

moreoff不允許分頁輸出；

moreon允許分頁輸出；

more（n）指定每頁輸出的行數。！：加在外部命令前面，可以運行一個外部程序。121.1.1MATLAB應用入門more：用于滾屏分頁。121.1.2

信號處理工具箱函數庫1.波形產生函數名功能chip產生調頻余弦信號diric產生diricchlet或周期sinc函數pulstran產生脈沖串rectpuls產生非周期的方波信號sawtooth產生鋸齒波或三角波sinc產生sinc或函數波形square產生方波tripuls產生非周期的三角波131.1.2信號處理工具箱函數庫1.波形產生函數名功1.1.2

信號處理工具箱函數庫2.信號變換函數名功能czt線性調頻z變換dct離散余弦變換dftmtx離散傅立葉變換矩陣fft一維快速傅立葉變換fft2二維快速傅立葉變換fftshift重新排列快速傅立葉變換(FFT)的輸出hilbert希爾伯特變換idct逆離散余弦變換ifft逆一維快速傅立葉變換ifft2逆二維快速傅立葉變換cceps復倒譜計算icceps逆復倒譜計算recps實倒譜計算與最小相位重構141.1.2信號處理工具箱函數庫2.信號變換函數1.1.2

信號處理工具箱函數庫3.濾波器分析函數名功能abs求絕對值（幅值）angle求相角freqs模擬濾波器的頻率響應freqspace控制頻率響應中的頻率間隔freqz數字濾波器的頻率響應freqzplot畫出頻率響應曲線grpdelay平均濾波延時（群延時）impz數字濾波器的沖激響應unwrap展開相角151.1.2信號處理工具箱函數庫3.濾波器分析函數名功1.1.2

信號處理工具箱函數庫4.濾波器執行函數名功能conv求卷積conv2求二維卷積deconv去卷積fftfilt利用重疊相加法基于快速傅立葉變換的FIR有限長單位沖激響應濾波filter利用直接型濾波器的IIR無限長單位沖激響應或FIR濾波filter2二維數字濾波filtfilt零相位數字濾波filtic為直接II型濾波器選擇初始條件latcfilt應用格型結構濾波medfilt1一維中值濾波sgolayfiltSavitzky－Golay濾波sosfiltIIR二階濾波upfirdn采樣率轉換161.1.2信號處理工具箱函數庫4.濾波器執行函數名功1.1.2

信號處理工具箱函數庫5.FIR數字濾波器設計

barlett巴特利窗blackman布萊克曼窗boxcar矩形窗chebwin切比雪夫窗hamming海明窗hann漢寧窗kaiser凱瑟窗triang三角窗常用的窗函數171.1.2信號處理工具箱函數庫5.FIR數字濾波器設計ba1.1.2

信號處理工具箱函數庫

5.FIR數字濾波器設計

函數名功能convmtx卷積矩陣cremez任意響應、具有非線性相位的等波紋FIR濾波器設計fir1基于窗函數的FIR數字濾波器設計——標準響應fir2基于窗函數的FIR數字濾波器設計——任意響應fircls約束最小二乘FIR數字濾波器設計——任意響應fircls1約束最小二乘FIR數字濾波器設計——低通與高通firls最小二乘FIR數字濾波器設計firrcos升余弦FIR數字濾波器設計intfilt內插FIR數字濾波器設計remezParks－McClellan最優FIR數字濾波器設計remezordParks－McClellan濾波器階數選擇FIR濾波器設計函數181.1.2信號處理工具箱函數庫5.FIR數字濾波器設計函1.1.2

信號處理工具箱函數庫６.IIR數字濾波器設計標準模擬/數字濾波器設計函數函數名功能butter巴特沃斯濾波器設計cheby1切比雪夫I型濾波器設計cheby2切比雪夫II型濾波器設計ellip橢圓濾波器設計maxflat廣義巴特沃斯低通濾波器設計prony時域IIR濾波器prony法stmcbSteiglitz－McBride法yulewalk遞歸數字濾波器設計IIR濾波器階數估計buttord巴特沃斯濾波器階數估計cheb1ord切比雪夫I型濾波器階數估計cheb2ord切比雪夫II型濾波器階數估計ellipord橢圓濾波器階數估計191.1.2信號處理工具箱函數庫６.IIR數字濾波器設計1.1.2

信號處理工具箱函數庫模擬低通原型濾波器設計besselap貝塞爾模擬低通濾波器原型buttap巴特沃斯模擬低通濾波器原型cheb1ap切比雪夫I型模擬低通濾波器原型cheb2ap切比雪夫II型模擬低通濾波器原型ellipap橢圓模擬低通濾波器原型頻率變換lp2bp模擬低通濾波器到模擬帶通濾波器的轉換lp2bs模擬低通濾波器到模擬帶阻濾波器的轉換lp2hp模擬低通濾波器到模擬高通濾波器的轉換lp2lp模擬低通濾波器到模擬低通濾波器的轉換模擬濾波器的離散化bilinear雙線性變換impinvar沖激響應不變法201.1.2信號處理工具箱函數庫模擬低通原型濾波器設計bes1.2

基礎理論實驗實驗一:離散時間信號的分析實驗二:離散時間系統的時域分析實驗三:LSI離散系統的頻域分析實驗四:連續時間信號的數字處理211.2基礎理論實驗實驗一:離散時間信號的分析211.2

基礎理論實驗

一、實驗目的1.認識常用的各種信號，理解其數學表達式和波形表示。2.掌握在計算機中生成及繪制數字信號波形的方法。3.掌握序列的簡單運算及計算機實現與作用。4.理解離散時間傅立葉變換、Z變換及它們的性質和信號的頻域特性。二、實驗設備計算機，MATLAB語言環境。實驗一:離散時間信號的分析221.2基礎理論實驗

一、實驗目的實驗一:離散時間信號的分1.2

基礎理論實驗三、實驗基礎理論1.序列的相關概念2.常見序列3.序列的基本運算4.離散傅里葉變換的相關概念5.Z變換的相關概念231.2基礎理論實驗三、實驗基礎理論231.2

基礎理論實驗四、實驗內容與步驟1.離散時間信號（序列）的產生利用MATLAB語言編程產生和繪制單位樣值信號、單位階躍序列、指數序列、正弦序列及隨機離散信號的波形表示。2.序列的運算（１）利用ＭＡＴＬＡＢ語言編程實現信號平滑運算。（２）利用MATLAB語言編程實現信號的調制。（３）利用MATLAB語言編程實現信號卷積運算。（４）利用MATLAB語言編程實現信號離散傅立葉的正反變換。利用MATLAB語言編程實現信號的圓周移位、圓周卷積，驗證DFT的圓周時移、圓周卷積性質和圓周卷積與線性卷積的關系。驗證一個周期實序列奇偶部分的DFT與此序列本身的DFT之間的關系。利用MATLAB語言編程實現信號的Z變換及其反變換、Z變換的零、極點分布。

241.2基礎理論實驗四、實驗內容與步驟241.2

基礎理論實驗五、實驗擴展與思考1.編程產生方波信號序列和鋸齒波信號序列。2.實驗中你所產生得正弦序列的頻率是多少？怎樣才能改變它？分別是哪些參數控制該序列的相位、振幅和周期？3.編程實現序列長度為N的L點的正反離散傅里葉變換，并分析討論所得出的結果，其中L≥N，如L=8，N=6。4.由實驗說明離散傅里葉變換的對稱關系，說明序列的時域和頻域的關聯特性。251.2基礎理論實驗五、實驗擴展與思考25六、實驗報告要求1.簡述實驗目的、實驗原理、實驗內容和實驗過程。2.按照實驗步驟附上實驗過程中的信號序列、信號序列運算結果、離散傅里葉變換和Z變換結果，并對所得結果進行分析和解釋。3.總結實驗中的主要結論、實踐技能和心得體會。4.附上實驗過程中所用的程序。5.簡要回答思考題。1.2

基礎理論實驗26六、實驗報告要求1.2基礎理論實驗26

實驗二:離散時間系統的時域分析

一、實驗目的1.在時域中仿真離散時間系統，進而理解離散時間系統對輸入信號或延遲信號進行簡單運算處理，生成具有所需特性的輸出信號的方法。2.仿真并理解線性與非線性、時變與時不變等離散時間系統。3.掌握線性時不變系統的沖激響應的計算，并用計算機仿真實現。4.仿真并理解線性時不變系統的級聯、驗證線性時不變系統的穩定特性。二、實驗設備計算機，MATLAB語言環境。1.2

基礎理論實驗27

實驗二:離散時間系統的時域分析

一、實驗目的1.2基礎三、實驗基礎理論1.系統的線性性質線性性質表現為系統滿足線性疊加原理：若某一輸入是由N個信號的加權和組成的，則輸出就是系統對這N個信號中每一個的響應的相應加權和組成的。設和分別作為系統的輸入序列，其輸出分別用和表示，即若滿足則該系統服從線性疊加原理，或者稱該系統為線性系統。2.系統的時不變特性若系統的變換關系不隨時間變化而變化，或者說系統的輸出隨輸入的移位而相應移位但形狀不變，則稱該系統為時不變系統（或稱為移不變系統）。對時不變系統，若則1.2

基礎理論實驗28三、實驗基礎理論1.2基礎理論實驗283.系統的因果性系統的因果性即系統的可實現性。如果系統時刻的輸出取決于時刻及時刻以前的輸入，而和時刻以后的輸入無關，則該系統是可實現的，是因果系統。系統具有因果性的充分必要條件為4.系統的穩定性穩定系統是指有界輸入產生有界輸出（BIBO）的系統。如果對于輸入序列，存在一個不變的正有限值，對于所有值滿足

則稱該輸入序列是有界的。穩定性要求對于每個有界輸入存在一個不變的正有限值，對于所有值，輸出序列滿足系統穩定的充分必要條件是系統的單位取樣響應絕對可和，用公式表示為1.2

基礎理論實驗293.系統的因果性1.2基礎理論實驗295.系統的沖激響應設系統輸入，系統輸出的初始狀態為零，這時系統輸出用表示，即

則稱為系統的單位脈沖響應。對于任意輸入信號，系統輸出為

利用系統滿足疊加原理得到利用系統時不變性質得到上式的運算關系稱為卷積運算。1.2

基礎理論實驗305.系統的沖激響應1.2基礎理論實驗306.卷積的性質1）交換律2）結合律3）分配律

1.2

基礎理論實驗316.卷積的性質1.2基礎理論實驗31

四、實驗內容與步驟

1.離散時間系統的仿真

1）M點因果滑動平滑系統的仿真，時域表達為通過上述時域平滑系統可實現由若干個正弦信號之和所組成的信號中濾出高頻分量。據此，可以理解M點因果滑動平滑系統。

2）線性與非線性離散時間系統的仿真。簡單的非線性系統實例：

簡單的線性系統實例：

3）時變與時不變系統的仿真。時不變系統實例：

時變系統實例：仿真并比較這兩個系統。

1.2

基礎理論實驗32四、實驗內容與步驟1.2基礎理論實驗322.線性時不變系統仿真1）沖激響應的計算用MATLAB語言編程實現線性時不變系統的沖激響應計算。線性時不變系統實例：2）在實際應用中高階因果線性時不變系統可以用低階因果線性時不變系統級聯得到，這可簡化系統的設計與實現。例如，對于四階線性時不變系統可以用二個二階系統級聯實現。第一級第二級用MATLAB語言編程驗證系統的級聯。1.2

基礎理論實驗332.線性時不變系統仿真1.2基礎理論實驗33

3.線性時不變系統的穩定性若一個線性時不變系統的沖激響應是絕對可和，則此系統就是BIBO的穩定系統。由此，無限沖激響應線性時不變系統穩定的必要條件是，隨著輸入序列點的增加，沖激響應衰減到零。用MATLAB語言編程計算一個IIR線性時不變系統沖激響應的絕對值的和，驗證穩定特性。

4.濾波概念實驗通過具體的時間系統理解信號濾波概念。如：系統1

系統2

對于輸入信號實現各系統的濾波輸出結果。1.2

基礎理論實驗343.線性時不變系統的穩定性1.2基礎理論實驗34

五、實驗擴展與思考1.線性與非線性系統在信號輸入/輸出上有何不同？時變與時不變系統又有何不同呢？2.沖激響應的計算實驗中，就此系統計算它的階躍響應，并與沖激響應比較，理解他們之間的關系。3.系統級聯實驗中，四階線性時不變系統若改用并聯實現，又該如何進行？4.濾波概念實驗中，兩個系統的輸出有何不同，為什么？若改用最低頻率為0、最高頻率為0.5，長度為301的掃頻正弦序列，則結果又將如何？

1.2

基礎理論實驗35五、實驗擴展與思考1.2基礎理論實驗35

一、實驗目的

1.通過在頻域中仿真LSI離散時間系統，理解離散時間系統對輸入信號或延遲信號進行頻域處理的特性。

2.理解LSI離散時間系統的傳輸函數和頻率響應的概念。

3.理解LSI離散時間系統的濾波特性及濾波器的相關特性。

4.理解并仿真LSI離散時間系統的零、極點分布表征及特性關系。二、實驗設備計算機，MATLAB語言環境1.2

基礎理論實驗實驗三:ＬＳＩ離散系統的頻域分析36

一、實驗目的1.2基礎理論實驗實驗三:ＬＳ三、實驗基礎理論LSI離散時間系統可用差分方程描述如下：對應的傳輸函數和頻率響應分別為：分別有零點和極點。1.2

基礎理論實驗37三、實驗基礎理論1.2基礎理論實驗37

四、實驗內容與步驟

1.傳輸函數和頻率響應分析按以下的傳輸函數分別編程計算和計算當時因果LSI離散時間系統的頻率響應，并求出它們的群時延及沖激響應的開始部分（前100個值）。

2.畫出上面兩個LSI離散時間系統對應的零、極點圖。

3.濾波器仿真和特性實驗設計實現一個在0.45處具有3dB截止角頻率的一階無限沖激響應低通濾波器和一個無限沖激響應高通濾波器，計算并畫出他們各自的增益響應，并證明它們是全通互補和功率互補的。1.2

基礎理論實驗38四、實驗內容與步驟1.2基礎理論實驗38

4.作圖分析分別生成如下兩個因果系統傳輸函數的零、極點圖，并對該圖進行研究，推斷它們的穩定性。1.2

基礎理論實驗394.作圖分析1.2基礎理論實驗39

五、實驗擴展與思考

1.在傳輸函數和頻率響應分析實驗中，選擇了哪些類型的濾波器？這些濾波器有何區別？你會選擇哪一種濾波器來濾波，為什么？

2.常見的四種理想零相位數字濾波器有哪些？分別畫出它們的頻率響應。

3.從以上實驗中可見，因果無限沖激響應濾波器穩定的條件是什么？1.2

基礎理論實驗40五、實驗擴展與思考1.2基礎理論實驗40六、實驗報告要求

1.簡述實驗目的、實驗原理、實驗內容和實驗過程。

2.按照實驗步驟附上實驗過程中的各個實驗的結果，并對所得結果進行分析和解釋。

3.總結實驗中的主要結論、實踐技能和心得體會。

4.附上實驗過程中所用的程序。

5.簡要回答本實驗中的思考題。1.2

基礎理論實驗411.2基礎理論實驗41

一、實驗目的

1.理解時域抽樣理論和頻域抽樣理論。

2.熟悉對連續時間信號進行數字信號處理的過程。

3.理解任意帶限連續時間信號的連續時間傅里葉變換與離散時間信號的離散時間傅里葉變換的關系。二、實驗設備計算機，MATLAB語言環境。1.2

基礎理論實驗實驗四:連續時間信號的數字處理42

一、實驗目的1.2基礎理論實驗實驗四:連三、實驗基礎理論1.抽樣一個連續信號經過理想抽樣后，其頻譜將以抽樣頻率為間隔周期重復，這就是頻譜產生的周期延拓。也就是說，理想抽樣信號的頻譜是頻率的周期函數，其周期為，而頻譜的幅度與原信號的頻譜幅度相差一個常數因子，除此之外，每一個延拓的頻譜分量與原信號的頻譜相同。因此只要各延拓分量與原頻譜不發生頻率上的交疊，則有可能恢復出原信號。2.恢復就是從抽樣信號恢復原連續信號的過程。的抽樣內插公式為其中稱為內插函數。

1.2

基礎理論實驗43三、實驗基礎理論1.2基礎理論實驗43

四、實驗內容與步驟

1.利用MATLAB語言編程實現對一個正弦連續信號的抽樣，產生并顯示連續正弦信號及其抽樣周期比奈奎斯特抽樣周期高、相等、低三種情況下的抽樣形式。

2.利用上一步中產生的各個抽樣周期下的離散時間信號，使其通過一個理想低通濾波器，恢復得到各自等效的連續時間信號。

3.對一個近似帶限的指數衰減連續時間信號進行與步驟2相同形式的抽樣，并計算它們的傅里葉變換，顯示它們各自的頻譜。1.2

基礎理論實驗44四、實驗內容與步驟1.2基礎理論實驗44

五、實驗擴展與思考

1.在實驗內容與步驟2中連續正弦信號的頻率是多少？三種抽樣后的離散信號形式有沒有不同？

2.三種抽樣后的信號通過理想低通濾波器后恢復得到的各自等效信號有沒有差異？為什么？

3.在實驗內容與步驟4中得到的頻譜之間有何關系？為什么？1.2

基礎理論實驗45五、實驗擴展與思考1.2基礎理論實驗45六、實驗報告要求

1.簡述實驗目的、實驗原理、實驗內容和實驗過程;

2.按照實驗步驟附上實驗過程中的各個實驗的結果，并對所得結果進行分析和解釋;

3.總結實驗中的主要結論、實踐技能和心得體會；

4.附上實驗過程中所用的程序；

5.簡要回答思考題。1.2

基礎理論實驗46六、實驗報告要求1.2基礎理論實驗46本章結束4747第1章基礎理論實驗1.1數字信號處理的MATLAB軟件實現平臺簡介1.2

基礎理論實驗48第1章基礎理論實驗1.1數字信號處理的MATLAB1.1

數字信號處理的MATLAB軟件實現平臺簡介1.1.1

MATLAB應用入門1.1.2信號處理工具箱函數庫491.1數字信號處理的MATLAB軟件實現平臺簡介1.1.11.1.1

MATLAB應用入門1.MATLAB的安裝與卸載

安裝：直接運行光盤中的安裝程序setup.exe，然后依據提示一步步選擇即可。卸載：

MATLAB自身帶有卸載程序，在其安裝目錄下的uninstall子目錄中，運行uninstall.exe即可；也可以通過Windows系統的安裝卸載程序進行卸載。501.1.1MATLAB應用入門1.MATLAB的安裝與卸1.1.1

MATLAB應用入門2.MATLAB的啟動與退出啟動：MATLAB安裝完成后，會自動在Windows桌面上生成一個快捷方式，雙擊它即可。退出：專有快捷鍵Ctrl+Q511.1.1MATLAB應用入門2.MATLAB的啟動與退1.1.1

MATLAB應用入門3.MATLAB界面簡介521.1.1MATLAB應用入門3.MATLAB界面簡介5File項是數據輸入/輸出的接口，包括10個子項。New：新建文件項。有四個選擇：M-File(.M，文本格式的MATLAB程序文件)；Figure(圖形)；Model(仿真模型文件)和GUI(可視化界面文件)。Open：打開所有MATLAB支持的文件格式，系統將自動識別并采用相應的程序對文件進行處理。例如,打開一個.m文件，系統將自動打開M文件編輯器對它進行編輯。ImportData...：導入用于MATLAB處理的數據函數，包括各種圖像文件、聲音文件和.mat文件。SaveWorkspaceAs...：將工作空間的變量以.mat(二進制)或ASCII文本的形式存入文件。SetPath...：設置工作路徑。可以打開路徑設置(SetPath)對話框，將用戶自己建立的目錄加入MATLAB的目錄系統中，以便所編制的文件能夠在MATLAB環境中直接調用。

1.1.1

MATLAB應用入門53File項是數據輸入/輸出的接口，包括10個子項。1.1.11.1.1MATLAB應用入門541.1.1MATLAB應用入門7對輸入命令的解釋MATLAB按以下順序進行：①檢查它是否是工作空間中的變量，是則顯示變量內容。②檢查它是否是嵌入函數，是則運行之。③檢查它是否是子函數。④檢查它是否是私有函數。⑤檢查它是否是位于MATLAB搜索路徑范圍內的函數文件或腳本文件。請注意，如果有兩個以上的方案與輸入的命令相匹配，MATLAB將只執行第一個匹配。1.1.1MATLAB應用入門551.1.1MATLAB應用入門81.1.1

MATLAB應用入門4.MATLAB常用命令cd：顯示或改變當前工作目錄。dir：列出當前目錄或指定目錄下的文件和子目錄清單。clc：清除MATLAB命令窗口中的所有顯示內容。home：把光標移到命令窗口的左上角。clf：清除MATLAB當前圖形窗口中的圖形。clear：清除內存中的變量和函數。disp：顯示變量的內容。type：列出指定文件的全部內容。exit、quit：退出MATLAB。who：列出當前工作空間中的變量。whos：列出當前工作空間中變量的更多信息。561.1.1MATLAB應用入門4.MATLAB常用命令91.1.1

MATLAB應用入門what：列出當前或指定目錄下的.m文件、.mat文件和.mex文件。which：顯示指定函數或文件的路徑。lookfor：按照指定的關鍵字查找所有相關的.m文件。571.1.1MATLAB應用入門what：列出當前或指定目錄1.1.1

MATLAB應用入門exist：檢查指定的變量或函數文件的存在性，返回值為0～8。

0表示檢查的內容不存在；

1表示檢查的內容是工作空間中的變量；

2表示.m文件或其他普通文件；

3表示.mex文件；

4表示MDL文件；

5表示嵌入函數；

6表示.p文件；

7表示一個目錄；

8表示檢查的內容為一個Java類。581.1.1MATLAB應用入門exist：檢查指定的變量或1.1.1

MATLAB應用入門more：用于滾屏分頁。

moreoff不允許分頁輸出；

moreon允許分頁輸出；

more（n）指定每頁輸出的行數。！：加在外部命令前面，可以運行一個外部程序。591.1.1MATLAB應用入門more：用于滾屏分頁。121.1.2

信號處理工具箱函數庫1.波形產生函數名功能chip產生調頻余弦信號diric產生diricchlet或周期sinc函數pulstran產生脈沖串rectpuls產生非周期的方波信號sawtooth產生鋸齒波或三角波sinc產生sinc或函數波形square產生方波tripuls產生非周期的三角波601.1.2信號處理工具箱函數庫1.波形產生函數名功1.1.2

信號處理工具箱函數庫2.信號變換函數名功能czt線性調頻z變換dct離散余弦變換dftmtx離散傅立葉變換矩陣fft一維快速傅立葉變換fft2二維快速傅立葉變換fftshift重新排列快速傅立葉變換(FFT)的輸出hilbert希爾伯特變換idct逆離散余弦變換ifft逆一維快速傅立葉變換ifft2逆二維快速傅立葉變換cceps復倒譜計算icceps逆復倒譜計算recps實倒譜計算與最小相位重構611.1.2信號處理工具箱函數庫2.信號變換函數1.1.2

信號處理工具箱函數庫3.濾波器分析函數名功能abs求絕對值（幅值）angle求相角freqs模擬濾波器的頻率響應freqspace控制頻率響應中的頻率間隔freqz數字濾波器的頻率響應freqzplot畫出頻率響應曲線grpdelay平均濾波延時（群延時）impz數字濾波器的沖激響應unwrap展開相角621.1.2信號處理工具箱函數庫3.濾波器分析函數名功1.1.2

信號處理工具箱函數庫4.濾波器執行函數名功能conv求卷積conv2求二維卷積deconv去卷積fftfilt利用重疊相加法基于快速傅立葉變換的FIR有限長單位沖激響應濾波filter利用直接型濾波器的IIR無限長單位沖激響應或FIR濾波filter2二維數字濾波filtfilt零相位數字濾波filtic為直接II型濾波器選擇初始條件latcfilt應用格型結構濾波medfilt1一維中值濾波sgolayfiltSavitzky－Golay濾波sosfiltIIR二階濾波upfirdn采樣率轉換631.1.2信號處理工具箱函數庫4.濾波器執行函數名功1.1.2

信號處理工具箱函數庫5.FIR數字濾波器設計

barlett巴特利窗blackman布萊克曼窗boxcar矩形窗chebwin切比雪夫窗hamming海明窗hann漢寧窗kaiser凱瑟窗triang三角窗常用的窗函數641.1.2信號處理工具箱函數庫5.FIR數字濾波器設計ba1.1.2

信號處理工具箱函數庫

5.FIR數字濾波器設計

函數名功能convmtx卷積矩陣cremez任意響應、具有非線性相位的等波紋FIR濾波器設計fir1基于窗函數的FIR數字濾波器設計——標準響應fir2基于窗函數的FIR數字濾波器設計——任意響應fircls約束最小二乘FIR數字濾波器設計——任意響應fircls1約束最小二乘FIR數字濾波器設計——低通與高通firls最小二乘FIR數字濾波器設計firrcos升余弦FIR數字濾波器設計intfilt內插FIR數字濾波器設計remezParks－McClellan最優FIR數字濾波器設計remezordParks－McClellan濾波器階數選擇FIR濾波器設計函數651.1.2信號處理工具箱函數庫5.FIR數字濾波器設計函1.1.2

信號處理工具箱函數庫６.IIR數字濾波器設計標準模擬/數字濾波器設計函數函數名功能butter巴特沃斯濾波器設計cheby1切比雪夫I型濾波器設計cheby2切比雪夫II型濾波器設計ellip橢圓濾波器設計maxflat廣義巴特沃斯低通濾波器設計prony時域IIR濾波器prony法stmcbSteiglitz－McBride法yulewalk遞歸數字濾波器設計IIR濾波器階數估計buttord巴特沃斯濾波器階數估計cheb1ord切比雪夫I型濾波器階數估計cheb2ord切比雪夫II型濾波器階數估計ellipord橢圓濾波器階數估計661.1.2信號處理工具箱函數庫６.IIR數字濾波器設計1.1.2

信號處理工具箱函數庫模擬低通原型濾波器設計besselap貝塞爾模擬低通濾波器原型buttap巴特沃斯模擬低通濾波器原型cheb1ap切比雪夫I型模擬低通濾波器原型cheb2ap切比雪夫II型模擬低通濾波器原型ellipap橢圓模擬低通濾波器原型頻率變換lp2bp模擬低通濾波器到模擬帶通濾波器的轉換lp2bs模擬低通濾波器到模擬帶阻濾波器的轉換lp2hp模擬低通濾波器到模擬高通濾波器的轉換lp2lp模擬低通濾波器到模擬低通濾波器的轉換模擬濾波器的離散化bilinear雙線性變換impinvar沖激響應不變法671.1.2信號處理工具箱函數庫模擬低通原型濾波器設計bes1.2

基礎理論實驗實驗一:離散時間信號的分析實驗二:離散時間系統的時域分析實驗三:LSI離散系統的頻域分析實驗四:連續時間信號的數字處理681.2基礎理論實驗實驗一:離散時間信號的分析211.2

基礎理論實驗

一、實驗目的1.認識常用的各種信號，理解其數學表達式和波形表示。2.掌握在計算機中生成及繪制數字信號波形的方法。3.掌握序列的簡單運算及計算機實現與作用。4.理解離散時間傅立葉變換、Z變換及它們的性質和信號的頻域特性。二、實驗設備計算機，MATLAB語言環境。實驗一:離散時間信號的分析691.2基礎理論實驗

一、實驗目的實驗一:離散時間信號的分1.2

基礎理論實驗三、實驗基礎理論1.序列的相關概念2.常見序列3.序列的基本運算4.離散傅里葉變換的相關概念5.Z變換的相關概念701.2基礎理論實驗三、實驗基礎理論231.2

基礎理論實驗四、實驗內容與步驟1.離散時間信號（序列）的產生利用MATLAB語言編程產生和繪制單位樣值信號、單位階躍序列、指數序列、正弦序列及隨機離散信號的波形表示。2.序列的運算（１）利用ＭＡＴＬＡＢ語言編程實現信號平滑運算。（２）利用MATLAB語言編程實現信號的調制。（３）利用MATLAB語言編程實現信號卷積運算。（４）利用MATLAB語言編程實現信號離散傅立葉的正反變換。利用MATLAB語言編程實現信號的圓周移位、圓周卷積，驗證DFT的圓周時移、圓周卷積性質和圓周卷積與線性卷積的關系。驗證一個周期實序列奇偶部分的DFT與此序列本身的DFT之間的關系。利用MATLAB語言編程實現信號的Z變換及其反變換、Z變換的零、極點分布。

711.2基礎理論實驗四、實驗內容與步驟241.2

基礎理論實驗五、實驗擴展與思考1.編程產生方波信號序列和鋸齒波信號序列。2.實驗中你所產生得正弦序列的頻率是多少？怎樣才能改變它？分別是哪些參數控制該序列的相位、振幅和周期？3.編程實現序列長度為N的L點的正反離散傅里葉變換，并分析討論所得出的結果，其中L≥N，如L=8，N=6。4.由實驗說明離散傅里葉變換的對稱關系，說明序列的時域和頻域的關聯特性。721.2基礎理論實驗五、實驗擴展與思考25六、實驗報告要求1.簡述實驗目的、實驗原理、實驗內容和實驗過程。2.按照實驗步驟附上實驗過程中的信號序列、信號序列運算結果、離散傅里葉變換和Z變換結果，并對所得結果進行分析和解釋。3.總結實驗中的主要結論、實踐技能和心得體會。4.附上實驗過程中所用的程序。5.簡要回答思考題。1.2

基礎理論實驗73六、實驗報告要求1.2基礎理論實驗26

實驗二:離散時間系統的時域分析

一、實驗目的1.在時域中仿真離散時間系統，進而理解離散時間系統對輸入信號或延遲信號進行簡單運算處理，生成具有所需特性的輸出信號的方法。2.仿真并理解線性與非線性、時變與時不變等離散時間系統。3.掌握線性時不變系統的沖激響應的計算，并用計算機仿真實現。4.仿真并理解線性時不變系統的級聯、驗證線性時不變系統的穩定特性。二、實驗設備計算機，MATLAB語言環境。1.2

基礎理論實驗74

實驗二:離散時間系統的時域分析

一、實驗目的1.2基礎三、實驗基礎理論1.系統的線性性質線性性質表現為系統滿足線性疊加原理：若某一輸入是由N個信號的加權和組成的，則輸出就是系統對這N個信號中每一個的響應的相應加權和組成的。設和分別作為系統的輸入序列，其輸出分別用和表示，即若滿足則該系統服從線性疊加原理，或者稱該系統為線性系統。2.系統的時不變特性若系統的變換關系不隨時間變化而變化，或者說系統的輸出隨輸入的移位而相應移位但形狀不變，則稱該系統為時不變系統（或稱為移不變系統）。對時不變系統，若則1.2

基礎理論實驗75三、實驗基礎理論1.2基礎理論實驗283.系統的因果性系統的因果性即系統的可實現性。如果系統時刻的輸出取決于時刻及時刻以前的輸入，而和時刻以后的輸入無關，則該系統是可實現的，是因果系統。系統具有因果性的充分必要條件為4.系統的穩定性穩定系統是指有界輸入產生有界輸出（BIBO）的系統。如果對于輸入序列，存在一個不變的正有限值，對于所有值滿足

則稱該輸入序列是有界的。穩定性要求對于每個有界輸入存在一個不變的正有限值，對于所有值，輸出序列滿足系統穩定的充分必要條件是系統的單位取樣響應絕對可和，用公式表示為1.2

基礎理論實驗763.系統的因果性1.2基礎理論實驗295.系統的沖激響應設系統輸入，系統輸出的初始狀態為零，這時系統輸出用表示，即

則稱為系統的單位脈沖響應。對于任意輸入信號，系統輸出為

利用系統滿足疊加原理得到利用系統時不變性質得到上式的運算關系稱為卷積運算。1.2

基礎理論實驗775.系統的沖激響應1.2基礎理論實驗306.卷積的性質1）交換律2）結合律3）分配律

1.2

基礎理論實驗786.卷積的性質1.2基礎理論實驗31

四、實驗內容與步驟

1.離散時間系統的仿真

1）M點因果滑動平滑系統的仿真，時域表達為通過上述時域平滑系統可實現由若干個正弦信號之和所組成的信號中濾出高頻分量。據此，可以理解M點因果滑動平滑系統。

2）線性與非線性離散時間系統的仿真。簡單的非線性系統實例：

簡單的線性系統實例：

3）時變與時不變系統的仿真。時不變系統實例：

時變系統實例：仿真并比較這兩個系統。

1.2

基礎理論實驗79四、實驗內容與步驟1.2基礎理論實驗322.線性時不變系統仿真1）沖激響應的計算用MATLAB語言編程實現線性時不變系統的沖激響應計算。線性時不變系統實例：2）在實際應用中高階因果線性時不變系統可以用低階因果線性時不變系統級聯得到，這可簡化系統的設計與實現。例如，對于四階線性時不變系統可以用二個二階系統級聯實現。第一級第二級用MATLAB語言編程驗證系統的級聯。1.2

基礎理論實驗802.線性時不變系統仿真1.2基礎理論實驗33

3.線性時不變系統的穩定性若一個線性時不變系統的沖激響應是絕對可和，則此系統就是BIBO的穩定系統。由此，無限沖激響應線性時不變系統穩定的必要條件是，隨著輸入序列點的增加，沖激響應衰減到零。用MATLAB語言編程計算一個IIR線性時不變系統沖激響應的絕對值的和，驗證穩定特性。

4.濾波概念實驗通過具體的時間系統理解信號濾波概念。如：系統1

系統2

對于輸入信號實現各系統的濾波輸出結果。1.2

基礎理論實驗813.線性時不變系統的穩定性1.2基礎理論實驗34

五、實驗擴展與思考1.線性與非線性系統在信號輸入/輸出上有何不同？時變與時不變系統又有何不同呢？2.沖激響應的計算實驗中，就此系統計算它的階躍響應，并與沖激響應比較，理解他們之間的關系。3.系統級聯實驗中，四階線性時不變系統若改用并聯實現，又該如何進行？4.濾波概念實驗中，兩個系統的輸出有何不同，為什么？若改用最低頻率為0、最高頻率為0.5，長度為301的掃頻正弦序列，則結果又將如何？

1.2

基礎理論實驗82五、實驗擴展與思考1.2基礎理論實驗35

一、實驗目的

1.通過在頻域中仿真LSI離散時間系統，理解離散時間系統對輸入信號或延遲信號進行頻域處理的特性。

2.理解LSI離散時間系統的傳輸函數和頻率響應的概念。

3.理解LSI離散時間系統的濾波特性及濾波器的相關特性。

4.理解并仿真LSI離散時間系統的零、極點分布表征及特性關系。二、實驗設備計算機，MATLAB語言環境1.2

基礎理論實驗實驗三:ＬＳＩ離散系統的頻域分析83