數(shù)字信號(hào)處理—課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)楊亞?wèn)|工程技術(shù)系2025.5數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)內(nèi)容、基本要求及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容：從以下二十一個(gè)題目中任選其中一個(gè)題目（單人單題），根據(jù)題目要求完成程序的編制、調(diào)試和仿真。具體題目見(jiàn)下頁(yè)。按照題目要求撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告，回答題目設(shè)定問(wèn)題。基本要求：課程設(shè)計(jì)要獨(dú)立完成，不能出現(xiàn)多人設(shè)計(jì)報(bào)告雷同情況，一旦發(fā)現(xiàn)這種情況發(fā)生，雷同報(bào)告全部按不合格處理。設(shè)計(jì)報(bào)告一律按照規(guī)定的格式，使用A4紙打印，格式、封面統(tǒng)一。課程設(shè)計(jì)報(bào)告應(yīng)包括以下內(nèi)容（1）課題名稱；（2）學(xué)生姓名、班級(jí)與學(xué)號(hào)；（3）設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求；（4）按照題目要求回答問(wèn)題；（5）列出仿真結(jié)果（信號(hào)波形、頻譜等）；（6）分析、解釋仿真結(jié)果；（7）畫(huà)出軟件流程圖，列出程序清單；（8）列出參考文獻(xiàn)；（9）寫(xiě)出本次課程設(shè)計(jì)的收獲、體會(huì)。注：請(qǐng)按照課程設(shè)計(jì)報(bào)告模版撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告。3、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：課程設(shè)計(jì)的考核依據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、方案合理性、資料完備性、創(chuàng)造性、報(bào)告撰寫(xiě)規(guī)范性和書(shū)面表達(dá)能力等為考核點(diǎn)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合考核。成績(jī)?cè)u(píng)定采用優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格五級(jí)記分制。評(píng)定細(xì)則如下：（1）遵守紀(jì)律（10%）：根據(jù)設(shè)計(jì)出勤情況、遵守紀(jì)律情況及設(shè)計(jì)態(tài)度等因素評(píng)定；（2）設(shè)計(jì)報(bào)告（80%）：根據(jù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)內(nèi)容要求和實(shí)際完成情況評(píng)定；（3）設(shè)計(jì)效果（10%）：根據(jù)設(shè)計(jì)實(shí)際完成的質(zhì)量及設(shè)計(jì)中的創(chuàng)造性評(píng)定。對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)理解透徹，能夠全面、正確、獨(dú)立地完成設(shè)計(jì)內(nèi)容所規(guī)定的任務(wù)，得出正確的設(shè)計(jì)結(jié)果，并按時(shí)提交完整、規(guī)范的設(shè)計(jì)報(bào)告，可評(píng)為優(yōu)秀；按照設(shè)計(jì)任務(wù)要求能夠順利地完成任務(wù)，得出結(jié)果，按時(shí)提交較完整的、符合要求的設(shè)計(jì)報(bào)告，可評(píng)定為良好；基本完成設(shè)計(jì)目標(biāo)，但不夠完善，存在缺陷，在幫助指導(dǎo)下能夠完成任務(wù)要求，提交設(shè)計(jì)報(bào)告，可評(píng)為及格；不能完成規(guī)定的任務(wù)和要求，未提交設(shè)計(jì)報(bào)告的，或抄襲他人設(shè)計(jì)報(bào)告的評(píng)為不及格。數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)題目及設(shè)計(jì)內(nèi)容題目一：離散信號(hào)與系統(tǒng)的時(shí)域分析Ⅰ1、設(shè)計(jì)目的：（1）掌握求解系統(tǒng)響應(yīng)的方法。（2）掌握時(shí)域離散系統(tǒng)的時(shí)域特性。（3）分析、觀察及檢驗(yàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2、設(shè)計(jì)內(nèi)容：編制Matlab程序，完成以下功能，產(chǎn)生系統(tǒng)輸入信號(hào)；根據(jù)系統(tǒng)差分方程求解單位脈沖響應(yīng)序列；根據(jù)輸入信號(hào)求解輸出響應(yīng)；用實(shí)驗(yàn)方法檢查系統(tǒng)是否穩(wěn)定；繪制相關(guān)信號(hào)的波形。具體要求如下：給定一個(gè)低通濾波器的差分方程為輸入信號(hào)分別為①分別求出x1(n)=R8(n)和x2(n)=u(n)的系統(tǒng)響應(yīng)，并畫(huà)出其波形。②求出系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)，畫(huà)出其波形。給定系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)為用線性卷積法求x1(n)=R8(n)分別對(duì)系統(tǒng)h1(n)和h2(n)的輸出響應(yīng)，并畫(huà)出波形。（3）給定一諧振器的差分方程為令b0=1/100.49，諧振器的諧振頻率為0.4rad。①用實(shí)驗(yàn)方法檢查系統(tǒng)是否穩(wěn)定。輸入信號(hào)為u(n)時(shí)，畫(huà)出系統(tǒng)輸出波形。②給定輸入信號(hào)為求出系統(tǒng)的輸出響應(yīng)，并畫(huà)出其波形。3、設(shè)計(jì)報(bào)告要求：（1）簡(jiǎn)述離散系統(tǒng)時(shí)域分析方法；（2）簡(jiǎn)述通過(guò)實(shí)驗(yàn)判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法；（3）完成以上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析和解釋；（4）打印程序清單和要求畫(huà)出的信號(hào)波形；（5）寫(xiě)出本次課程設(shè)計(jì)的收獲和體會(huì)。題目二：離散信號(hào)與系統(tǒng)的時(shí)域分析Ⅱ1、設(shè)計(jì)目的：（1）掌握求解系統(tǒng)響應(yīng)的方法。（2）掌握時(shí)域離散系統(tǒng)的時(shí)域特性。（3）分析、觀察及檢驗(yàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2、設(shè)計(jì)內(nèi)容：編制Matlab程序，完成以下功能，根據(jù)系統(tǒng)差分方程求解單位脈沖響應(yīng)和單位階躍序列；根據(jù)輸入信號(hào)求解輸出響應(yīng)；用實(shí)驗(yàn)方法檢查系統(tǒng)是否穩(wěn)定；繪制相關(guān)信號(hào)的波形。具體要求如下：給定兩個(gè)系統(tǒng)的差分方程為1）2）分別求出所描述系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)和單位階躍響應(yīng)。給定系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)為用線性卷積法求x1(n)=R9(n)分別對(duì)系統(tǒng)h1(n)和h2(n)的輸出響應(yīng)，并畫(huà)出波形。（3）給定一諧振器的差分方程為令b0=1/100.49，諧振器的諧振頻率為0.4rad。①用實(shí)驗(yàn)方法檢查系統(tǒng)是否穩(wěn)定。輸入信號(hào)為u(n)時(shí)，畫(huà)出系統(tǒng)輸出波形。②給定輸入信號(hào)為求出系統(tǒng)的輸出響應(yīng)，并畫(huà)出其波形。3、設(shè)計(jì)報(bào)告要求：（1）簡(jiǎn)述離散系統(tǒng)時(shí)域分析方法；（2）簡(jiǎn)述通過(guò)實(shí)驗(yàn)判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法；（3）完成以上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析和解釋；（4）打印程序清單和要求畫(huà)出的信號(hào)波形；（5）寫(xiě)出本次課程設(shè)計(jì)的收獲和體會(huì)。題目三：離散系統(tǒng)的頻域分析與零極點(diǎn)分布Ⅰ1、設(shè)計(jì)目的：（1）掌握通過(guò)系統(tǒng)函數(shù)求解系統(tǒng)單位脈沖響應(yīng)的方法；（2）掌握系統(tǒng)函數(shù)零極點(diǎn)分布對(duì)頻率特性的影響；（3）通過(guò)系統(tǒng)函數(shù)零極點(diǎn)發(fā)布判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2、設(shè)計(jì)內(nèi)容：編制Matlab程序，完成以下功能，根據(jù)系統(tǒng)函數(shù)求出系統(tǒng)的零極點(diǎn)分布圖，并求解系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)；根據(jù)零極點(diǎn)分布圖判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性；比較不同零極點(diǎn)發(fā)布對(duì)系統(tǒng)頻率響應(yīng)特性的影響；繪制相關(guān)信號(hào)的波形。具體要求如下：下面四種二階網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)函數(shù)具有相同的極點(diǎn)分布：（1）分別畫(huà)出各系統(tǒng)的零極點(diǎn)分布圖，并判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性；（2）分別畫(huà)出系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性曲線；（3）分別求出系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)，并畫(huà)出其波形。3、設(shè)計(jì)報(bào)告要求：（1）簡(jiǎn)述通過(guò)系統(tǒng)函數(shù)零極點(diǎn)分布判斷系統(tǒng)因果穩(wěn)定性的方法；（2）簡(jiǎn)述系統(tǒng)函數(shù)零極點(diǎn)分布對(duì)系統(tǒng)頻率響應(yīng)特性的影響；（3）完成以上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析和解釋；（4）打印程序清單和要求畫(huà)出的信號(hào)波形；（5）寫(xiě)出本次課程設(shè)計(jì)的收獲和體會(huì)。題目四：離散系統(tǒng)的頻域分析與零極點(diǎn)分布Ⅱ1、設(shè)計(jì)目的：（1）掌握通過(guò)系統(tǒng)函數(shù)求解系統(tǒng)單位脈沖響應(yīng)的方法；（2）掌握系統(tǒng)函數(shù)零極點(diǎn)分布對(duì)頻率特性的影響；（3）通過(guò)系統(tǒng)函數(shù)零極點(diǎn)發(fā)布判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2、設(shè)計(jì)內(nèi)容：編制Matlab程序，完成以下功能，根據(jù)系統(tǒng)函數(shù)求出系統(tǒng)的零極點(diǎn)分布圖，并求解系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)；根據(jù)零極點(diǎn)分布圖判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性；比較不同零極點(diǎn)發(fā)布對(duì)系統(tǒng)頻率響應(yīng)特性的影響；繪制相關(guān)信號(hào)的波形。具體要求如下：兩種網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)函數(shù)如下：（1）分別畫(huà)出各系統(tǒng)的零極點(diǎn)分布圖，并判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性；（2）分別畫(huà)出系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性曲線；（3）分別求出系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)，并畫(huà)出其波形。3、設(shè)計(jì)報(bào)告要求：（1）簡(jiǎn)述通過(guò)系統(tǒng)函數(shù)零極點(diǎn)分布判斷系統(tǒng)因果穩(wěn)定性的方法；（2）簡(jiǎn)述系統(tǒng)函數(shù)零極點(diǎn)分布對(duì)系統(tǒng)頻率響應(yīng)特性的影響；（3）完成以上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析和解釋；（4）打印程序清單和要求畫(huà)出的信號(hào)波形；（5）寫(xiě)出本次課程設(shè)計(jì)的收獲和體會(huì)。題目五：用DFT計(jì)算線性卷積1、設(shè)計(jì)目的：（1）掌握線性卷積與循環(huán)卷積的定義和計(jì)算方法；（2）掌握線性卷積與循環(huán)卷積的相互關(guān)系；（3）掌握用DFT計(jì)算線性卷積與循環(huán)卷積方法；（4）掌握重疊相加法原理和Matlab實(shí)現(xiàn)方法。2、設(shè)計(jì)內(nèi)容：編制Matlab程序，完成以下功能，用DFT計(jì)算循環(huán)卷積，觀察不同卷積長(zhǎng)度時(shí)循環(huán)卷積與線性卷積的關(guān)系。利用fftfilt函數(shù)實(shí)現(xiàn)重疊相加法計(jì)算有限長(zhǎng)序列與無(wú)限長(zhǎng)序列的線性卷積。具體要求如下：（1）已知，。1）計(jì)算*，并畫(huà)出波形圖。2）計(jì)算eq\o\ac(○,L)，當(dāng)L=6，8，10的的值，畫(huà)出相應(yīng)波形圖。觀察以上結(jié)果，并給出理論上的解釋。（2）假設(shè)，，用重疊相加法計(jì)算*，并畫(huà)出、與的波形。3、設(shè)計(jì)報(bào)告要求：（1）簡(jiǎn)述線性卷積與循環(huán)卷積的定義和計(jì)算方法；（2）簡(jiǎn)述線性卷積與循環(huán)卷積的相互關(guān)系；（4）簡(jiǎn)述重疊相加法計(jì)算線性卷積的原理；（3）完成以上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析和解釋；（4）打印程序清單和要求畫(huà)出的信號(hào)波形；（5）寫(xiě)出本次課程設(shè)計(jì)的收獲和體會(huì)。題目六：用Matlab驗(yàn)證時(shí)域采樣定理和頻域采樣定理1、設(shè)計(jì)目的：（1）掌握模擬信號(hào)時(shí)域采樣前后頻譜的變化規(guī)律及時(shí)域采樣定理；（2）掌握頻域采樣的概念及頻域采樣定理；（3）掌握時(shí)域采樣頻率的選擇方法及頻域采樣點(diǎn)數(shù)的選擇方法。2、設(shè)計(jì)內(nèi)容：編制Matlab程序，完成以下功能，對(duì)給定模擬信號(hào)進(jìn)行時(shí)域采樣，觀察不同采樣頻率對(duì)采樣信號(hào)頻譜的影響，驗(yàn)證時(shí)域采樣定理；對(duì)給定序列進(jìn)行傅里葉變換，并在頻域進(jìn)行采樣，觀察不同采樣點(diǎn)數(shù)對(duì)恢復(fù)序列的影響，驗(yàn)證頻域采樣定理；繪制相關(guān)信號(hào)的波形。具體要求如下：（1）驗(yàn)證時(shí)域采樣定理給定模擬信號(hào)式中,A=444.128，,。現(xiàn)用DFT(FFT)求該模擬信號(hào)的幅頻特性，以驗(yàn)證時(shí)域采樣理論。按照xa(t)的幅頻特性曲線，選取三種采樣頻率，即Fs=1kHz，300Hz，200Hz。觀測(cè)時(shí)間選Tp=64ms。為使用DFT，首先用下面的公式產(chǎn)生時(shí)域離散信號(hào)，對(duì)三種采樣頻率，采樣序列按順序用x1(n)、x2(n)、x3(n)表示。因?yàn)椴蓸宇l率不同，得到的x1(n)、x2(n)、x3(n)的長(zhǎng)度不同，長(zhǎng)度（點(diǎn)數(shù)）用公式N=Tp×Fs計(jì)算。選FFT的變換點(diǎn)數(shù)為M=64，序列長(zhǎng)度不夠64的尾部加零。X(k)=FFT[x(n)]，k=0,1,2,3,…,M－1式中,k代表的頻率為要求：編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)程序，計(jì)算x1(n)、x2(n)和x3(n)的幅度特性，并繪圖顯示。觀察分析頻譜混疊失真,并結(jié)合時(shí)域采樣定理給出解釋。（2）頻域采樣理論的驗(yàn)證。給定信號(hào)如下：編寫(xiě)程序分別對(duì)頻譜函數(shù)X(ejω)=FT［x(n)］在區(qū)間［0,2π］上等間隔采樣32點(diǎn)和16點(diǎn)，得到X32(k)和X16(k)：再分別對(duì)X32(k)和X16(k)進(jìn)行32點(diǎn)和16點(diǎn)IFFT，得到x32(n)和x16(n)：分別畫(huà)出X(ejω)、X32(k)和Ｘ16(k)的幅度譜，并繪圖顯示x(n)、x32(n)和x16(n)的波形，進(jìn)行對(duì)比和分析，驗(yàn)證總結(jié)頻域采樣理論。提示：頻域采樣用以下方法容易編程實(shí)現(xiàn)。(1)直接調(diào)用MATLAB函數(shù)fft計(jì)算X32(k)=FFT［x(n)］32就得到X(ejω)在［0,2π］的32點(diǎn)頻率域采樣X(jué)32(k)。(2)抽取X32(k)的偶數(shù)點(diǎn)即可得到X(ejω)在［0,2π］的16點(diǎn)頻率域采樣X(jué)16(k)，即X16(k)=X32(2k),k=0,1,2,…,15。(3)當(dāng)然,也可以按照頻域采樣理論，先將信號(hào)x(n)以16為周期進(jìn)行周期延拓，取其主值區(qū)（16點(diǎn)），再對(duì)其進(jìn)行16點(diǎn)DFT(FFT),得到的就是X(ejω)在［0,2π］的16點(diǎn)頻率域采樣X(jué)16(k)。3、設(shè)計(jì)報(bào)告要求：（1）簡(jiǎn)述時(shí)域采樣定理；（2）簡(jiǎn)述頻域采樣定理；（3）完成以上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析和解釋；（4）打印程序清單和要求畫(huà)出的信號(hào)波形；（5）寫(xiě)出本次課程設(shè)計(jì)的收獲和體會(huì)。題目七：正余弦信號(hào)的譜分析1、設(shè)計(jì)目的：（1）用DFT實(shí)現(xiàn)對(duì)正余弦信號(hào)的譜分析；（2）觀察DFT長(zhǎng)度和窗函數(shù)長(zhǎng)度對(duì)頻譜的影響；（3）對(duì)DFT進(jìn)行譜分析中的誤差現(xiàn)象獲得感性認(rèn)識(shí)。2、設(shè)計(jì)內(nèi)容：（1）對(duì)一個(gè)頻率為10Hz，采樣頻率為64Hz的32點(diǎn)余弦序列進(jìn)行譜分析，畫(huà)出其頻譜圖；若將頻率改為11Hz，其他參數(shù)不變，重新畫(huà)出該序列的頻譜圖，觀察頻譜泄漏現(xiàn)象，分析原因；（2）考察DFT的長(zhǎng)度對(duì)雙頻率信號(hào)頻譜分析的影響。設(shè)待分析的信號(hào)為令兩個(gè)長(zhǎng)度為16的正余弦序列的數(shù)字頻率為及。取N為四個(gè)不同值16，32，64，128。畫(huà)出四個(gè)DFT幅頻圖，分析DFT長(zhǎng)度對(duì)頻譜分辨率的影響。（3）在上題中若把兩個(gè)正弦波的頻率取得較近，令，，試問(wèn)怎樣選擇FFT參數(shù)才能在頻譜分析中分辨出這兩個(gè)分量？3、設(shè)計(jì)報(bào)告要求：（1）簡(jiǎn)述信號(hào)譜分析中可能存在的誤差及其產(chǎn)生原因，消除/減少方法；（2）簡(jiǎn)述信號(hào)譜分析中參數(shù)選取方法；（3）完成以上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析和解釋；（4）打印程序清單和要求畫(huà)出的信號(hào)波形；（5）寫(xiě)出本次課程設(shè)計(jì)的收獲和體會(huì)。題目八：DFT在信號(hào)頻譜分析中的應(yīng)用1、設(shè)計(jì)目的：（1）熟悉DFT和DTFT的定義、關(guān)系及計(jì)算方法；（2）觀察DFT長(zhǎng)度和窗函數(shù)長(zhǎng)度對(duì)頻譜的影響；（3）了解高密度譜與高分辨率頻譜的區(qū)別。2、設(shè)計(jì)內(nèi)容：（1）用兩種方法編程計(jì)算長(zhǎng)度為N的有限長(zhǎng)序列頻譜函數(shù)。1）按照DTFT定義式計(jì)算；2）利用補(bǔ)零DFT，調(diào)用MATLAB計(jì)算DFT的內(nèi)部函數(shù)文件fft計(jì)算。（2）對(duì)離散確定信號(hào)，作如下譜分析：1）截取使成為長(zhǎng)度為N的有限長(zhǎng)序列，（長(zhǎng)度N自己選，例如取N=10），寫(xiě)程序計(jì)算出的N點(diǎn)DFT，并畫(huà)出相應(yīng)的幅頻圖。2）將1）中補(bǔ)零加長(zhǎng)至M點(diǎn)（長(zhǎng)度M自己選，M>N。例如取M=64），編寫(xiě)程序計(jì)算的M點(diǎn)DFT，并畫(huà)出相應(yīng)的圖。3)利用補(bǔ)零DFT計(jì)算1)中N點(diǎn)有限長(zhǎng)序列的頻譜，并畫(huà)出相應(yīng)的幅頻圖。4）直接截取使成為長(zhǎng)度為M的有限長(zhǎng)序列，，寫(xiě)程序計(jì)算出的M點(diǎn)DFT，并畫(huà)出相應(yīng)的幅頻圖。（3）研究高密度譜與高分辨率頻譜。對(duì)連續(xù)確定信號(hào)以采樣頻率fs=32kHz對(duì)信號(hào)采樣得離散信號(hào)，分析下列三種情況的幅頻特性。1）采集數(shù)據(jù)長(zhǎng)度取N=16點(diǎn)，編寫(xiě)程序計(jì)算出的16點(diǎn)DFT,并畫(huà)出相應(yīng)的幅頻圖。2）采集數(shù)據(jù)長(zhǎng)度N=16點(diǎn)，補(bǔ)零加長(zhǎng)至M點(diǎn)(長(zhǎng)度M自己選，M>N)，利用補(bǔ)零DFT計(jì)算的頻譜并畫(huà)出相應(yīng)的幅頻圖。3）采集數(shù)據(jù)長(zhǎng)度取為M點(diǎn)（注意不是補(bǔ)零至M，M>N），編寫(xiě)程序計(jì)算出M點(diǎn)采集數(shù)據(jù)的的頻譜并畫(huà)出相應(yīng)的幅頻圖。3、設(shè)計(jì)報(bào)告要求：（1）簡(jiǎn)述設(shè)計(jì)目的和原理；（2）簡(jiǎn)述DTFT與DFT的相互關(guān)系；（3）完成以上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析和解釋；（4）打印程序清單和要求畫(huà)出的信號(hào)波形；（5）簡(jiǎn)要回答如下思考題：1）對(duì)比設(shè)計(jì)內(nèi)容（2）中1)、2)、3)、4)的圖，說(shuō)明補(bǔ)零DFT的作用。2）解釋設(shè)計(jì)內(nèi)容（3）中圖和圖有什么區(qū)別？補(bǔ)零DFT能否提高信號(hào)的頻譜分辨率？說(shuō)明提高頻譜密度、頻譜分辨率的措施各是什么？（6）寫(xiě)出本次課程設(shè)計(jì)的收獲和體會(huì)。題目九：利用IIR數(shù)字濾波器實(shí)現(xiàn)信號(hào)分離1、設(shè)計(jì)目的：（1）熟悉用雙線性變換法設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器的原理與方法；（2）學(xué)會(huì)調(diào)用MATLAB信號(hào)處理工具箱中濾波器設(shè)計(jì)函數(shù)（或?yàn)V波器設(shè)計(jì)分析工具fdatool）設(shè)計(jì)各種IIR數(shù)字濾波器，學(xué)會(huì)根據(jù)濾波需求確定濾波器指標(biāo)參數(shù)。（3）掌握IIR數(shù)字濾波器的MATLAB實(shí)現(xiàn)方法。（4）通過(guò)觀察濾波器輸入輸出信號(hào)的時(shí)域波形及其頻譜，建立數(shù)字濾波的概念。2、設(shè)計(jì)內(nèi)容：編制Matlab程序，完成以下功能，調(diào)用給定信號(hào)產(chǎn)生函數(shù)mstg產(chǎn)生由三路抑制載波調(diào)幅信號(hào)相加構(gòu)成的復(fù)合信號(hào)st，通過(guò)觀察st的幅頻特性曲線，分別確定可以分離st中三路抑制載波單頻調(diào)幅信號(hào)的三個(gè)濾波器（低通濾波器、帶通濾波器、高通濾波器）的通帶截止頻率和阻帶截止頻率。完成相應(yīng)濾波器設(shè)計(jì)，將st中三路調(diào)幅信號(hào)分離出來(lái)。具體要求如下：（1）調(diào)用信號(hào)產(chǎn)生函數(shù)mstg產(chǎn)生由三路抑制載波調(diào)幅信號(hào)相加構(gòu)成的復(fù)合信號(hào)st，該函數(shù)還會(huì)自動(dòng)繪圖顯示st的時(shí)域波形和幅頻特性曲線，如下圖所示。由圖可見(jiàn)，三路信號(hào)時(shí)域混疊無(wú)法在時(shí)域分離。但頻域是分離的，所以可以通過(guò)濾波的方法在頻域分離。（2）要求將st中三路調(diào)幅信號(hào)分離，通過(guò)觀察st的幅頻特性曲線，分別確定可以分離st中三路抑制載波單頻調(diào)幅信號(hào)的三個(gè)濾波器（低通濾波器、帶通濾波器、高通濾波器）的通帶截止頻率和阻帶截止頻率。設(shè)計(jì)相應(yīng)的IIR數(shù)字濾波器，并繪圖顯示其幅頻特性曲線，要求濾波器的通帶最大衰減為0.1dB,阻帶最小衰減為60dB。提示：抑制載波單頻調(diào)幅信號(hào)的數(shù)學(xué)表示式為其中，稱為載波，fc為載波頻率，稱為單頻調(diào)制信號(hào)，f0為調(diào)制正弦波信號(hào)頻率，且滿足。由上式可見(jiàn)，所謂抑制載波單頻調(diào)幅信號(hào)，就是2個(gè)正弦信號(hào)相乘，它有2個(gè)頻率成分：和頻和差頻，這2個(gè)頻率成分關(guān)于載波頻率fc對(duì)稱。所以，1路抑制載波單頻調(diào)幅信號(hào)的頻譜圖是關(guān)于載波頻率fc對(duì)稱的2根譜線，其中沒(méi)有載頻成分，故取名為抑制載波單頻調(diào)幅信號(hào)。容易看出，圖中三路調(diào)幅信號(hào)的載波頻率分別為250Hz、500Hz、1000Hz。如果調(diào)制信號(hào)m(t)具有帶限連續(xù)頻譜，無(wú)直流成分，則就是一般的抑制載波調(diào)幅信號(hào)。其頻譜圖是關(guān)于載波頻率fc對(duì)稱的2個(gè)邊帶（上下邊帶），在專業(yè)課通信原理中稱為雙邊帶抑制載波(DSB-SC)調(diào)幅信號(hào),簡(jiǎn)稱雙邊帶(DSB)信號(hào)。如果調(diào)制信號(hào)m(t)有直流成分，則就是一般的雙邊帶調(diào)幅信號(hào)。其頻譜圖是關(guān)于載波頻率fc對(duì)稱的2個(gè)邊帶（上下邊帶），并包含載頻成分。三路調(diào)幅信號(hào)st的時(shí)域波形和幅頻特性曲線（4）調(diào)用濾波器實(shí)現(xiàn)函數(shù)filter，用三個(gè)濾波器分別對(duì)信號(hào)產(chǎn)生函數(shù)mstg產(chǎn)生的信號(hào)st進(jìn)行濾波，分離出st中的三路不同載波頻率的調(diào)幅信號(hào)y1(n)、y2(n)和y3(n)，并繪圖顯示y1(n)、y2(n)和y3(n)的時(shí)域波形，觀察分離效果。3、信號(hào)產(chǎn)生函數(shù)mstg清單如下：functionst=mstg%產(chǎn)生信號(hào)序列向量st,并顯示st的時(shí)域波形和頻譜%st=mstg返回三路調(diào)幅信號(hào)相加形成的混合信號(hào)，長(zhǎng)度N=1600N=1600%N為信號(hào)st的長(zhǎng)度。Fs=10000;T=1/Fs;Tp=N*T;%采樣頻率Fs=10kHz，Tp為采樣時(shí)間t=0:T:(N-1)*T;k=0:N-1;f=k/Tp;fc1=Fs/10; %第1路調(diào)幅信號(hào)的載波頻率fc1=1000Hz,fm1=fc1/10; %第1路調(diào)幅信號(hào)的調(diào)制信號(hào)頻率fm1=100Hzfc2=Fs/20; %第2路調(diào)幅信號(hào)的載波頻率fc2=500Hzfm2=fc2/10; %第2路調(diào)幅信號(hào)的調(diào)制信號(hào)頻率fm2=50Hzfc3=Fs/40; %第3路調(diào)幅信號(hào)的載波頻率fc3=250Hz,fm3=fc3/10; %第3路調(diào)幅信號(hào)的調(diào)制信號(hào)頻率fm3=25Hzxt1=cos(2*pi*fm1*t).*cos(2*pi*fc1*t);%產(chǎn)生第1路調(diào)幅信號(hào)xt2=cos(2*pi*fm2*t).*cos(2*pi*fc2*t);%產(chǎn)生第2路調(diào)幅信號(hào)xt3=cos(2*pi*fm3*t).*cos(2*pi*fc3*t);%產(chǎn)生第3路調(diào)幅信號(hào)st=xt1+xt2+xt3;%三路調(diào)幅信號(hào)相加fxt=fft(st,N);%計(jì)算信號(hào)st的頻譜%====以下為繪圖部分，繪制st的時(shí)域波形和幅頻特性曲線subplot(3,1,1)plot(t,st);grid;xlabel('t/s');ylabel('s(t)');axis([0,Tp/8,min(st),max(st)]);title('(a)s(t)的波形')subplot(3,1,2)stem(f,abs(fxt)/max(abs(fxt)),'.');grid;title('(b)s(t)的頻譜')axis([0,Fs/5,0,1.2]);xlabel('f/Hz');ylabel('幅度')4、設(shè)計(jì)報(bào)告要求：（1）簡(jiǎn)述四種IIR濾波器的性能特點(diǎn)；（2）簡(jiǎn)述IIR濾波器的設(shè)計(jì)步驟；（3）完成以上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析和解釋；（4）打印程序清單和要求畫(huà)出的信號(hào)波形；（5）寫(xiě)出本次課程設(shè)計(jì)的收獲和體會(huì)。題目十、利用FIR數(shù)字濾波器實(shí)現(xiàn)信號(hào)分離1、設(shè)計(jì)目的：（1）熟悉用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器的原理；（2）學(xué)會(huì)調(diào)用MATLAB信號(hào)處理工具箱中濾波器設(shè)計(jì)函數(shù)（或?yàn)V波器設(shè)計(jì)分析工具fdatool）設(shè)計(jì)各種FIR數(shù)字濾波器，學(xué)會(huì)根據(jù)濾波需求確定濾波器指標(biāo)參數(shù)。（3）掌握FIR數(shù)字濾波器的MATLAB實(shí)現(xiàn)方法。（4）通過(guò)觀察濾波器輸入輸出信號(hào)的時(shí)域波形及其頻譜，建立數(shù)字濾波的概念。2、設(shè)計(jì)內(nèi)容：編制Matlab程序，完成以下功能，調(diào)用給定信號(hào)產(chǎn)生函數(shù)mstg產(chǎn)生由三路抑制載波調(diào)幅信號(hào)相加構(gòu)成的復(fù)合信號(hào)st，通過(guò)觀察st的幅頻特性曲線，分別確定可以分離st中三路抑制載波單頻調(diào)幅信號(hào)的三個(gè)濾波器（低通濾波器、帶通濾波器、高通濾波器）的通帶截止頻率和阻帶截止頻率。完成相應(yīng)濾波器設(shè)計(jì)，將st中三路調(diào)幅信號(hào)分離出來(lái)。具體要求如下：（1）調(diào)用信號(hào)產(chǎn)生函數(shù)mstg產(chǎn)生由三路抑制載波調(diào)幅信號(hào)相加構(gòu)成的復(fù)合信號(hào)st，該函數(shù)還會(huì)自動(dòng)繪圖顯示st的時(shí)域波形和幅頻特性曲線，如下圖所示。由圖可見(jiàn)，三路信號(hào)時(shí)域混疊無(wú)法在時(shí)域分離。但頻域是分離的，所以可以通過(guò)濾波的方法在頻域分離。三路調(diào)幅信號(hào)st的時(shí)域波形和幅頻特性曲線（2）要求將st中三路調(diào)幅信號(hào)分離，通過(guò)觀察st的幅頻特性曲線，分別確定可以分離st中三路抑制載波單頻調(diào)幅信號(hào)的三個(gè)濾波器（低通濾波器、帶通濾波器、高通濾波器）的通帶截止頻率和阻帶截止頻率。設(shè)計(jì)相應(yīng)的FIR數(shù)字濾波器，并繪圖顯示其幅頻特性曲線，要求濾波器的通帶最大衰減為0.1dB,阻帶最小衰減為50dB。提示：抑制載波單頻調(diào)幅信號(hào)的數(shù)學(xué)表示式為其中，稱為載波，fc為載波頻率，稱為單頻調(diào)制信號(hào)，f0為調(diào)制正弦波信號(hào)頻率，且滿足。由上式可見(jiàn)，所謂抑制載波單頻調(diào)幅信號(hào)，就是2個(gè)正弦信號(hào)相乘，它有2個(gè)頻率成分：和頻和差頻，這2個(gè)頻率成分關(guān)于載波頻率fc對(duì)稱。所以，1路抑制載波單頻調(diào)幅信號(hào)的頻譜圖是關(guān)于載波頻率fc對(duì)稱的2根譜線，其中沒(méi)有載頻成分，故取名為抑制載波單頻調(diào)幅信號(hào)。容易看出，圖中三路調(diào)幅信號(hào)的載波頻率分別為250Hz、500Hz、1000Hz。如果調(diào)制信號(hào)m(t)具有帶限連續(xù)頻譜，無(wú)直流成分，則就是一般的抑制載波調(diào)幅信號(hào)。其頻譜圖是關(guān)于載波頻率fc對(duì)稱的2個(gè)邊帶（上下邊帶），在專業(yè)課通信原理中稱為雙邊帶抑制載波(DSB-SC)調(diào)幅信號(hào),簡(jiǎn)稱雙邊帶(DSB)信號(hào)。如果調(diào)制信號(hào)m(t)有直流成分，則就是一般的雙邊帶調(diào)幅信號(hào)。其頻譜圖是關(guān)于載波頻率fc對(duì)稱的2個(gè)邊帶（上下邊帶），并包含載頻成分。（3）調(diào)用濾波器實(shí)現(xiàn)函數(shù)filter，用三個(gè)濾波器分別對(duì)信號(hào)產(chǎn)生函數(shù)mstg產(chǎn)生的信號(hào)st進(jìn)行濾波，分離出st中的三路不同載波頻率的調(diào)幅信號(hào)y1(n)、y2(n)和y3(n)，并繪圖顯示y1(n)、y2(n)和y3(n)的時(shí)域波形，觀察分離效果。3、信號(hào)產(chǎn)生函數(shù)mstg清單如下：functionst=mstg%產(chǎn)生信號(hào)序列向量st,并顯示st的時(shí)域波形和頻譜%st=mstg返回三路調(diào)幅信號(hào)相加形成的混合信號(hào)，長(zhǎng)度N=1600N=1600%N為信號(hào)st的長(zhǎng)度。Fs=10000;T=1/Fs;Tp=N*T;%采樣頻率Fs=10kHz，Tp為采樣時(shí)間t=0:T:(N-1)*T;k=0:N-1;f=k/Tp;fc1=Fs/10; %第1路調(diào)幅信號(hào)的載波頻率fc1=1000Hz,fm1=fc1/10; %第1路調(diào)幅信號(hào)的調(diào)制信號(hào)頻率fm1=100Hzfc2=Fs/20; %第2路調(diào)幅信號(hào)的載波頻率fc2=500Hzfm2=fc2/10; %第2路調(diào)幅信號(hào)的調(diào)制信號(hào)頻率fm2=50Hzfc3=Fs/40; %第3路調(diào)幅信號(hào)的載波頻率fc3=250Hz,fm3=fc3/10; %第3路調(diào)幅信號(hào)的調(diào)制信號(hào)頻率fm3=25Hzxt1=cos(2*pi*fm1*t).*cos(2*pi*fc1*t);%產(chǎn)生第1路調(diào)幅信號(hào)xt2=cos(2*pi*fm2*t).*cos(2*pi*fc2*t);%產(chǎn)生第2路調(diào)幅信號(hào)xt3=cos(2*pi*fm3*t).*cos(2*pi*fc3*t);%產(chǎn)生第3路調(diào)幅信號(hào)st=xt1+xt2+xt3;%三路調(diào)幅信號(hào)相加fxt=fft(st,N);%計(jì)算信號(hào)st的頻譜%====以下為繪圖部分，繪制st的時(shí)域波形和幅頻特性曲線subplot(3,1,1)plot(t,st);grid;xlabel('t/s');ylabel('s(t)');axis([0,Tp/8,min(st),max(st)]);title('(a)s(t)的波形')subplot(3,1,2)stem(f,abs(fxt)/max(abs(fxt)),'.');grid;title('(b)s(t)的頻譜')axis([0,Fs/5,0,1.2]);xlabel('f/Hz');ylabel('幅度')4、設(shè)計(jì)報(bào)告要求：（1）簡(jiǎn)述線性相位FIR濾波器的特點(diǎn)及條件；（2）簡(jiǎn)述窗函數(shù)法FIR濾波器的設(shè)計(jì)步驟和等波紋最佳逼近法的設(shè)計(jì)思想；（3）解釋吉布斯效應(yīng)，比較各種典型窗函數(shù)的性能特點(diǎn)；（4）完成以上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析和解釋；（5）打印程序清單和要求畫(huà)出的信號(hào)波形；（6）寫(xiě)出本次課程設(shè)計(jì)的收獲和體會(huì)。題目十一：利用FIR數(shù)字低通濾波器從噪聲中提取信號(hào)1、設(shè)計(jì)目的：（1）熟悉用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器的原理與方法；（2）了解用等波紋最佳逼近法設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器的原理與方法；（3）掌握調(diào)用MATLAB信號(hào)處理工具箱中濾波器設(shè)計(jì)函數(shù)（或?yàn)V波器設(shè)計(jì)分析工具fdatool）設(shè)計(jì)各種FIR數(shù)字濾波器，學(xué)會(huì)根據(jù)濾波需求確定濾波器指標(biāo)參數(shù)。（4）通過(guò)觀察濾波器輸入輸出信號(hào)的時(shí)域波形及其頻譜，加深對(duì)數(shù)字濾波器的概念理解。2、設(shè)計(jì)內(nèi)容：編制Matlab程序，完成以下功能：調(diào)用給定信號(hào)產(chǎn)生函數(shù)xtg產(chǎn)生混有高頻噪聲的信號(hào)(抑制載波調(diào)幅信號(hào))的復(fù)合信號(hào)x(t)，通過(guò)觀察x(t)的時(shí)域信號(hào)波形和幅頻特性曲線，請(qǐng)根據(jù)信號(hào)頻譜發(fā)布，設(shè)計(jì)FIR低通濾波器，從高頻噪聲中提取出有用信號(hào)。具體要求如下：（1）調(diào)用信號(hào)產(chǎn)生函數(shù)xtg產(chǎn)生混有高頻噪聲的抑制載波單頻調(diào)幅信號(hào)x(t)，該函數(shù)還會(huì)自動(dòng)繪圖顯示x(t)的時(shí)域波形和幅頻特性曲線，如下圖所示。由圖可見(jiàn)，有用信號(hào)與噪聲在時(shí)域混疊無(wú)法在時(shí)域分離。但頻域是分離的，所以，可以通過(guò)濾波的方法在頻域分離。提示：抑制載波單頻調(diào)幅信號(hào)的數(shù)學(xué)表示式為其中，稱為載波，fc為載波頻率，稱為單頻調(diào)制信號(hào)，f0為調(diào)制正弦波信號(hào)頻率，且滿足。由上式可見(jiàn)，所謂抑制載波單頻調(diào)幅信號(hào)，就是2個(gè)正弦信號(hào)相乘，它有2個(gè)頻率成分：和頻和差頻，這2個(gè)頻率成分關(guān)于載波頻率fc對(duì)稱。（2）要求將有用信號(hào)分離出來(lái)，通過(guò)觀察x(t)的幅頻特性曲線，確定采用低通濾波器可以分離出有用信號(hào)。要求濾波器的通帶最大衰減為0.1dB,阻帶最小衰減為70dB。加噪信號(hào)x(t)的時(shí)域波形和幅頻特性曲線（3）根據(jù)濾波器技術(shù)指標(biāo)選擇合適的窗函數(shù)，計(jì)算窗函數(shù)長(zhǎng)度N，編程序調(diào)用MATLAB濾波器設(shè)計(jì)函數(shù)設(shè)計(jì)FIR低通濾波器，并利用設(shè)計(jì)出的低通濾波器對(duì)x(t)進(jìn)行濾波處理，繪制濾波器頻率響應(yīng)特性曲線和濾波器輸出信號(hào)的幅頻特性曲線和時(shí)域波形。（4）重復(fù)（3），濾波器技術(shù)指標(biāo)不變，改用等波紋最佳逼近法設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器，并比較兩種設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的濾波器的階數(shù)。3、信號(hào)產(chǎn)生函數(shù)xtg清單如下：functionxt=xtg(N)%信號(hào)x(t)產(chǎn)生函數(shù)，并顯示信號(hào)的時(shí)域波形和幅頻特性曲線%xt=xtg(N)，產(chǎn)生長(zhǎng)度為N，有加性高頻噪聲的單頻調(diào)幅信號(hào)%采用頻率Fs=1000Hz，載波頻率fc=Fs/10=100Hz，調(diào)制余弦信號(hào)的頻率%f0=fc/10=10HzN=2000;Fs=1000;T=1/Fs;Tp=N*T;t=0:T:(N-1)*T;fc=Fs/10;f0=fc/10;mt=cos(2*pi*f0*t);ct=cos(2*pi*fc*t);xt=mt.*ct;nt=2*rand(1,N)-1;%產(chǎn)生均勻分布噪聲%設(shè)計(jì)高通濾波器hn用于濾除噪聲nt中的低頻成分，產(chǎn)生高頻噪聲fp=150;fs=120;Rp=0.1;As=70;fb=[fs,fp];m=[0,1];dev=[10^(-As/20),(10^(Rp/20)-1)/(10^(Rp/20)+1)];[n,f0,m0,W]=remezord(fb,m,dev,Fs);hn=remez(n,f0,m0,W);yt=filter(hn,1,10*nt);%加噪聲xt=xt+yt;%求FFTfst=fft(xt,N);%繪圖k=0:N-1;f=k/Tp;subplot(3,1,1);plot(t,xt);grid;xlabel('t/s');ylabel('x(t)');axis([0,Tp/5,min(xt),max(xt)]);title('信號(hào)加噪聲波形')subplot(3,1,2);plot(f,abs(fst)/max(abs(fst)));grid;title('信號(hào)加噪聲的頻譜')axis([0,Fs/2,0,1.2]);xlabel('f/Hz');ylabel('幅度')4、設(shè)計(jì)報(bào)告要求：（1）簡(jiǎn)述線性相位FIR濾波器的特點(diǎn)及條件；（2）簡(jiǎn)述窗函數(shù)法FIR濾波器的設(shè)計(jì)步驟和等波紋最佳逼近法的設(shè)計(jì)思想；（3）解釋吉布斯效應(yīng)，比較各種典型窗函數(shù)的性能特點(diǎn)；（4）完成以上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析和解釋；（5）用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)信號(hào)產(chǎn)生函數(shù)中的高通濾波器，其他參數(shù)不變，重新編寫(xiě)信號(hào)產(chǎn)生函數(shù)，并與前面程序的運(yùn)行結(jié)果做比較；（6）打印程序清單和要求畫(huà)出的信號(hào)波形；（7）寫(xiě)出本次課程設(shè)計(jì)的收獲和體會(huì)。題目十二：利用IIR數(shù)字低通濾波器從噪聲中提取信號(hào)1、設(shè)計(jì)目的：（1）熟悉設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器的原理與方法；（2）掌握調(diào)用MATLAB信號(hào)處理工具箱中濾波器設(shè)計(jì)函數(shù)（或?yàn)V波器設(shè)計(jì)分析工具fdatool）設(shè)計(jì)各種IIR數(shù)字濾波器，學(xué)會(huì)根據(jù)濾波需求確定濾波器指標(biāo)參數(shù)。（3）通過(guò)觀察濾波器輸入輸出信號(hào)的時(shí)域波形及其頻譜，加深對(duì)數(shù)字濾波器的概念理解。2、設(shè)計(jì)內(nèi)容：編制Matlab程序，完成以下功能：調(diào)用給定信號(hào)產(chǎn)生函數(shù)xtg產(chǎn)生混有高頻噪聲的信號(hào)(抑制載波調(diào)幅信號(hào))的復(fù)合信號(hào)x(t)，通過(guò)觀察x(t)的時(shí)域信號(hào)波形和幅頻特性曲線，請(qǐng)根據(jù)信號(hào)頻譜發(fā)布，設(shè)計(jì)IIR低通濾波器，從高頻噪聲中提取出有用信號(hào)。具體要求如下：（1）調(diào)用信號(hào)產(chǎn)生函數(shù)xtg產(chǎn)生混有高頻噪聲的抑制載波單頻調(diào)幅信號(hào)x(t)，該函數(shù)還會(huì)自動(dòng)繪圖顯示x(t)的時(shí)域波形和幅頻特性曲線，如下圖所示。由圖可見(jiàn)，有用信號(hào)與噪聲在時(shí)域混疊無(wú)法在時(shí)域分離。但頻域是分離的，所以，可以通過(guò)濾波的方法在頻域分離。加噪信號(hào)x(t)的時(shí)域波形和幅頻特性曲線提示：抑制載波單頻調(diào)幅信號(hào)的數(shù)學(xué)表示式為其中，稱為載波，fc為載波頻率，稱為單頻調(diào)制信號(hào)，f0為調(diào)制正弦波信號(hào)頻率，且滿足。由上式可見(jiàn)，所謂抑制載波單頻調(diào)幅信號(hào)，就是2個(gè)正弦信號(hào)相乘，它有2個(gè)頻率成分：和頻和差頻，這2個(gè)頻率成分關(guān)于載波頻率fc對(duì)稱。（2）要求將有用信號(hào)分離出來(lái)，通過(guò)觀察x(t)的幅頻特性曲線，確定采用低通濾波器可以分離出有用信號(hào)。要求濾波器的通帶最大衰減為0.1dB,阻帶最小衰減為60dB。（3）根據(jù)濾波器技術(shù)指標(biāo),編程序調(diào)用MATLAB濾波器設(shè)計(jì)函數(shù)設(shè)計(jì)IIR低通濾波器，并利用設(shè)計(jì)出的低通濾波器對(duì)x(t)進(jìn)行濾波處理，繪制濾波器頻率響應(yīng)特性曲線和濾波器輸出信號(hào)的幅頻特性曲線和時(shí)域波形。3、信號(hào)產(chǎn)生函數(shù)xtg清單如下：functionxt=xtg(N)%信號(hào)x(t)產(chǎn)生函數(shù)，并顯示信號(hào)的時(shí)域波形和幅頻特性曲線%xt=xtg(N)，產(chǎn)生長(zhǎng)度為N，有加性高頻噪聲的單頻調(diào)幅信號(hào)%采用頻率Fs=1000Hz，載波頻率fc=Fs/10=100Hz，調(diào)制余弦信號(hào)的頻率%f0=fc/10=10HzN=2000;Fs=1000;T=1/Fs;Tp=N*T;t=0:T:(N-1)*T;fc=Fs/10;f0=fc/10;mt=cos(2*pi*f0*t);ct=cos(2*pi*fc*t);xt=mt.*ct;nt=2*rand(1,N)-1;%產(chǎn)生均勻分布噪聲%設(shè)計(jì)高通濾波器hn用于濾除噪聲nt中的低頻成分，產(chǎn)生高頻噪聲fp=150;fs=120;Rp=0.1;As=70;fb=[fs,fp];m=[0,1];dev=[10^(-As/20),(10^(Rp/20)-1)/(10^(Rp/20)+1)];[n,f0,m0,W]=remezord(fb,m,dev,Fs);hn=remez(n,f0,m0,W);yt=filter(hn,1,10*nt);%加噪聲xt=xt+yt;%求FFTfst=fft(xt,N);%繪圖k=0:N-1;f=k/Tp;subplot(3,1,1);plot(t,xt);grid;xlabel('t/s');ylabel('x(t)');axis([0,Tp/5,min(xt),max(xt)]);title('信號(hào)加噪聲波形')subplot(3,1,2);plot(f,abs(fst)/max(abs(fst)));grid;title('信號(hào)加噪聲的頻譜')axis([0,Fs/2,0,1.2]);xlabel('f/Hz');ylabel('幅度')4、設(shè)計(jì)報(bào)告要求：（1）簡(jiǎn)述四種IIR濾波器的性能特點(diǎn)；（2）簡(jiǎn)述IIR濾波器的設(shè)計(jì)步驟；（3）完成以上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析和解釋；（4）打印程序清單和要求畫(huà)出的信號(hào)波形；（5）寫(xiě)出本次課程設(shè)計(jì)的收獲和體會(huì)。題目十三：基于FIR數(shù)字濾波器的有噪語(yǔ)音信號(hào)處理1、設(shè)計(jì)目的：（1）了解語(yǔ)音信號(hào)的產(chǎn)生、采集，能繪制語(yǔ)音信號(hào)的頻率響應(yīng)曲線及頻譜圖；（2）學(xué)會(huì)用MATLAB對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行分析和處理；（3）掌握MATLAB設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器的方法和對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波的方法；觀察去噪前后的語(yǔ)音信號(hào)。2、設(shè)計(jì)內(nèi)容：利用Windows下的錄音機(jī)錄制一段自己的話音，時(shí)間在1s內(nèi)。然后在Matlab軟件平臺(tái)下，利用wavread函數(shù)對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采樣，記住采樣頻率和采樣點(diǎn)數(shù)；畫(huà)出語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形，對(duì)采樣后的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換，得到語(yǔ)音信號(hào)的頻譜特性；對(duì)語(yǔ)音信號(hào)分別加入高頻正弦噪聲和白噪聲，畫(huà)出加噪信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜圖；根據(jù)對(duì)加噪語(yǔ)音信號(hào)譜分析的結(jié)果，確定濾除噪聲所需FIR濾波器的技術(shù)指標(biāo)，設(shè)計(jì)合適的FIR數(shù)字濾波器，并畫(huà)出濾波器的頻域響應(yīng)；用所設(shè)計(jì)的FIR濾波器對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行濾波，在同一個(gè)窗口畫(huà)出濾波前后信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜，并對(duì)濾波前后的信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，分析信號(hào)的變化；利用sound(x)回放語(yǔ)音信號(hào)，驗(yàn)證設(shè)計(jì)效果。3、設(shè)計(jì)報(bào)告要求：（1）簡(jiǎn)述線性相位FIR濾波器的特點(diǎn)及條件；（2）簡(jiǎn)述窗函數(shù)法FIR濾波器的設(shè)計(jì)原理和步驟；（3）完成以上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析和解釋；（4）打印程序清單和要求畫(huà)出的信號(hào)波形；（5）寫(xiě)出本次課程設(shè)計(jì)的收獲和體會(huì)。題目十四：基于IIR數(shù)字濾波器的有噪語(yǔ)音信號(hào)處理1、設(shè)計(jì)目的：（1）了解語(yǔ)音信號(hào)的產(chǎn)生、采集，能繪制語(yǔ)音信號(hào)的頻率響應(yīng)曲線及頻譜圖；（2）學(xué)會(huì)用MATLAB對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行分析和處理；（3）掌握MATLAB設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器的方法和對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波的方法；觀察去噪前后的語(yǔ)音信號(hào)。2、設(shè)計(jì)內(nèi)容：利用Windows下的錄音機(jī)錄制一段自己的話音，時(shí)間在1s內(nèi)。然后在Matlab軟件平臺(tái)下，利用wavread函數(shù)對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采樣，記住采樣頻率和采樣點(diǎn)數(shù)；畫(huà)出語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形，對(duì)采樣后的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換，得到語(yǔ)音信號(hào)的頻譜特性；對(duì)語(yǔ)音信號(hào)分別加入高頻正弦噪聲和白噪聲，畫(huà)出加噪信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜圖；根據(jù)對(duì)加噪語(yǔ)音信號(hào)譜分析的結(jié)果，確定濾除噪聲所需的IIR濾波器的技術(shù)指標(biāo)，設(shè)計(jì)合適的IIR數(shù)字濾波器，并畫(huà)出濾波器的頻域響應(yīng)；用所設(shè)計(jì)的IIR濾波器對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行濾波，在同一個(gè)窗口畫(huà)出濾波前后信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜，并對(duì)濾波前后的信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，分析信號(hào)的變化；利用sound(x)回放語(yǔ)音信號(hào)，驗(yàn)證設(shè)計(jì)效果。3、設(shè)計(jì)報(bào)告要求：（1）簡(jiǎn)述五種典型IIR濾波器的特點(diǎn)；（2）簡(jiǎn)述IIR濾波器的設(shè)計(jì)原理和步驟；（3）完成以上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析和解釋；（4）打印程序清單和要求畫(huà)出的信號(hào)波形；（5）寫(xiě)出本次課程設(shè)計(jì)的收獲和體會(huì)。題目十五：基于哈明窗的FIR數(shù)字高通濾波器設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)目的：（1）熟悉用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器的原理與方法；（2）了解用等波紋最佳逼近法設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器的原理與方法；（3）掌握調(diào)用MATLAB信號(hào)處理工具箱中濾波器設(shè)計(jì)函數(shù)（或?yàn)V波器設(shè)計(jì)分析工具fdatool）設(shè)計(jì)各種FIR數(shù)字濾波器，學(xué)會(huì)根據(jù)濾波需求確定濾波器指標(biāo)參數(shù)。（4）通過(guò)觀察濾波器輸入輸出信號(hào)的時(shí)域波形及其頻譜，加深對(duì)數(shù)字濾波器的概念理解。2、設(shè)計(jì)內(nèi)容：用哈明窗函數(shù)法設(shè)計(jì)一個(gè)FIR數(shù)字高通濾波器，要求通帶邊界頻率為500Hz，阻帶邊界頻率為400Hz，通帶最大衰減1dB，阻帶最小衰減40dB，抽樣頻率為2000Hz，用MATLAB畫(huà)出幅頻特性，畫(huà)出并分析濾波器系統(tǒng)函數(shù)的零極點(diǎn)；信號(hào)經(jīng)過(guò)該高通濾波器，其中300Hz，600Hz，濾波器的輸出是什么？用Matlab驗(yàn)證你的結(jié)論并給出的圖形。3、設(shè)計(jì)報(bào)告要求：（1）簡(jiǎn)述線性相位FIR濾波器的特點(diǎn)及條件；（2）簡(jiǎn)述窗函數(shù)法FIR濾波器的設(shè)計(jì)步驟和等波紋最佳逼近法的設(shè)計(jì)思想；（3）解釋吉布斯效應(yīng)，比較各種典型窗函數(shù)的性能特點(diǎn)；（4）完成以上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析和解釋；（5）打印程序清單和要求畫(huà)出的信號(hào)波形；（6）寫(xiě)出本次課程設(shè)計(jì)的收獲和體會(huì)。題目十六：基于漢寧窗的FIR數(shù)字帶通濾波器設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)目的：（1）熟悉用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器的原理與方法；（2）了解用等波紋最佳逼近法設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器的原理與方法；（3）掌握調(diào)用MATLAB信號(hào)處理工具箱中濾波器設(shè)計(jì)函數(shù)（或?yàn)V波器設(shè)計(jì)分析工具fdatool）設(shè)計(jì)各種FIR數(shù)字濾波器，學(xué)會(huì)根據(jù)濾波需求確定濾波器指標(biāo)參數(shù)。（4）通過(guò)觀察濾波器輸入輸出信號(hào)的時(shí)域波形及其頻譜，加深對(duì)數(shù)字濾波器的概念理解。2、設(shè)計(jì)內(nèi)容：用漢寧窗函數(shù)法設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字FIR帶通濾波器，要求通帶邊界頻率為400Hz，500Hz，阻帶邊界頻率為350Hz，550Hz，通帶最大衰減1dB，阻帶最小衰減40dB，抽樣頻率為2000Hz，用MATLAB畫(huà)出幅頻特性，畫(huà)出并分析濾波器系統(tǒng)函數(shù)的零極點(diǎn)；信號(hào)經(jīng)過(guò)該濾波器，其中450Hz，600Hz，濾波器的輸出是什么？用Matlab驗(yàn)證你的結(jié)論并給出的圖形。3、設(shè)計(jì)報(bào)告要求：（1）簡(jiǎn)述線性相位FIR濾波器的特點(diǎn)及條件；（2）簡(jiǎn)述窗函數(shù)法FIR濾波器的設(shè)計(jì)步驟和等波紋最佳逼近法的設(shè)計(jì)思想；（3）解釋吉布斯效應(yīng)，比較各種典型窗函數(shù)的性能特點(diǎn)；（4）完成以上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析和解釋；（5）打印程序清單和要求畫(huà)出的信號(hào)波形；（6）寫(xiě)出本次課程設(shè)計(jì)的收獲和體會(huì)。題目十七：基于布萊克曼窗的FIR數(shù)字帶阻濾波器設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)目的：（1）熟悉用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器的原理與方法；（2）了解用等波紋最佳逼近法設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器的原理與方法；（3）掌握調(diào)用MATLAB信號(hào)處理工具箱中濾波器設(shè)計(jì)函數(shù)（或?yàn)V波器設(shè)計(jì)分析工具fdatool）設(shè)計(jì)各種FIR數(shù)字濾波器，學(xué)會(huì)根據(jù)濾波需求確定濾波器指標(biāo)參數(shù)。（4）通過(guò)觀察濾波器輸入輸出信號(hào)的時(shí)域波形及其頻譜，加深對(duì)數(shù)字濾波器的概念理解。2、設(shè)計(jì)內(nèi)容：用布萊克曼窗函數(shù)法設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字FIR帶阻濾波器，要求通帶邊界頻率為350Hz，550Hz，阻帶邊界頻率為400Hz，500Hz，通帶最大衰減1dB，阻帶最小衰減40dB，抽樣頻率為2000Hz，用MATLAB畫(huà)出幅頻特性，畫(huà)出并分析濾波器系統(tǒng)函數(shù)的零極點(diǎn)；信號(hào)經(jīng)過(guò)該濾波器，其中450Hz，600Hz，濾波器的輸出是什么？用Matlab驗(yàn)證你的結(jié)論并給出的圖形。3、設(shè)計(jì)報(bào)告要求：（1）簡(jiǎn)述線性相位FIR濾波器的特點(diǎn)及條件；（2）簡(jiǎn)述窗函數(shù)法FIR濾波器的設(shè)計(jì)步驟和等波紋最佳逼近法的設(shè)計(jì)思想；（3）解釋吉布斯效應(yīng)，比較各種典型窗函數(shù)的性能特點(diǎn)；（4）完成以上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析和解釋；（5）打印程序清單和要求畫(huà)出的信號(hào)波形；（6）寫(xiě)出本次課程設(shè)計(jì)的收獲和體會(huì)。題目十八：用雙線性變換法設(shè)計(jì)原型低通為巴特沃斯型的IIR數(shù)字高通濾波器1、設(shè)計(jì)目的：（1）熟悉用雙線性變換法設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器的原理與方法；（2）學(xué)會(huì)調(diào)用MATLAB信號(hào)處理工具箱中濾波器設(shè)計(jì)函數(shù)（或?yàn)V波器設(shè)計(jì)分析工具fdatool）設(shè)計(jì)各種IIR數(shù)字濾波器，學(xué)會(huì)根據(jù)濾波需求確定濾波器指標(biāo)參數(shù)。（3）掌握IIR數(shù)字濾波器的MATLAB實(shí)現(xiàn)方法。（4）通過(guò)觀察濾波器輸入輸出信號(hào)的