Matlab訊號處理實習報告

matlab訊號處理實習報告

實習名稱 matlab訊號處理

實習題目數字訊號處理

專業班級

姓名學號

成績評定

電氣與資訊學院

二0一一年六月

實習考核和成績評定辦法

1、實習的考核由指導教師根據設計表現（出勤、遵守紀律情況等）、設計報告、設計成果、答辯等幾個方面，給出各項成績或權重，綜合後給出實習總成績。該設計考核須經教研室主任審核，主管院長審批備案。

2、成績評定採用五級分制，即優、良、中、及格和不及格。

3、參加本次設計時間不足三分之二或曠課三天以上者，不得參加本次考核，按不及格處理。

4、實習結束一周內，指導教師提交成績和設計總結。

5、設計過程考核和成績在教師手冊中有記載。

注意：1、實習任務書和指導書在實習前發給學生，設計任務書放置在設計報告封面後和正文目錄前。

2、為了節省紙張，保護環境，便於保管設計報告，統一採用a4紙，實習報告建議雙面列印（正文採用宋體五號字）或手寫，左側裝訂。

目錄一、實習目的 - 4 -

二、實習任務及功能概述 - 4 -

三、相關設計內容原理及其實現之的matlab函式 - 5 -

四、除錯執行**，得到**圖 - 8 -

五、實習總結 - 22 -

六、參考文獻 - 22 -

「數字訊號處理」是電子資訊工程專業的主幹課程，其理論性較強，學生通過理論課的系統學習後，應通過matlab語言對其所涉及的演算法進行**，這不僅能幫助學生理解其抽象的物理概念，工程概念和複雜演算法，加強感性認識，而且能激發學生更進一步地在該領域的學習和探索熱情。

1. ft與dft關係的matlab**

任務要求：

（1）任設乙個長度為n的實序列；

（2）編寫matlab**，實現該序列的傅利葉變換和離散傅利葉變換；

（3）除錯執行**，得到**圖形；

（4）通過**圖形觀察二者的關係，並得出結論。

2. dft的快速演算法fft的**

任務要求：

（1）在熟悉fft演算法原理的基礎上，對所給的時域訊號進行分析；

（2）對訊號做時域分析時要注意混疊現象的發生；

（3）對混合訊號做快速傅利葉變換fft運算，其中自設，變換點數根據所設的情況自定；

（4）對變換結果做分析。

3. 利用matlab訊號處理工具箱設計fir濾波器

要求如下：

(1) 熟悉fir濾波器的工作原理；

(2) 設計乙個n階高通數字濾波器，階數和截止頻率自定；

(3) 設計乙個n階帶通數字濾波器，階數和截止頻率自定；

(4) 設計乙個n階低通數字濾波器，階數和截止頻率自定；

(5) 有完整的matlab**。

4. 利用matlab訊號處理工具箱設計iir濾波器

要求如下：

（1）熟悉iir數字濾波器的工作原理；

（2）設計乙個n階高通數字濾波器，階數和截止頻率自定；

（3）設計乙個n階帶通數字濾波器，階數和截止頻率自定；

（4）設計乙個n階高通數字濾波器，階數和截止頻率自定；

（5）有完整的matlab**。

5. 利用所設計的濾波器對混合訊號進行濾波

要求如下:

（1）設計乙個iir或fir數字濾波器，將混合訊號中的、或選擇出來，、、自定，濾波器型別自定；

（2）有完整的matalb**；

（3）**結果；

（4）結果分析。

(1) 序列的傅利葉變換ft、離散傅利葉變換dft和快速傅利葉變換fft原理

fft演算法基本上分為兩大類：時域抽取法fft(decimation in time fft,簡稱dit-fft)和頻域抽取法fft(decimation in frequency fft,簡稱dif―fft)。

在matlab中，dft的快速演算法fft的實現函式是fft(x,n)，這裡x是離散序列，n是變換點數，n的選擇由訊號的最高頻率和頻率解析度決定，即n>2fh/f。

（2）fir濾波器的工作原理

設希望設計的濾波器傳輸函式為hd(ejω),hd(n)是與其對應的單位脈衝響應，因此

為了構造乙個長度為n的線性相位濾波器，只有將hd(n)擷取一段，並保證擷取的一段對(n-1)/2對稱。設擷取的一段用h(n)表示，即

h(n)=hd(n)rn(n

我們實際實現的濾波器的單位取樣響應為h(n),長度為n，其系統函式為h(z)，

在matlab中，實現fir濾波的函式是

-----濾波器的階數;

----- 濾波器的截止頻率，若是帶通或帶阻濾波器，和分別代表通帶（阻帶）上、下限截止頻率，且這裡的和均為歸一化截止頻率。

提示：matlab訊號處理工具箱濾波器設計中的截止頻率均採用歸一化頻率（對取樣頻率的1/2做歸一化處理），歸一化頻率轉換為角頻率，則將歸一化頻率乘以。

----- 濾波器的型別，即低通（），高通（），帶阻（），帶通（），

預設值為低通或帶阻。

-----窗函式型別，即矩形窗（）、漢寧窗（）、巴特利窗（）、布萊克曼窗（）、海明窗（）等。預設值為海明窗（）。

-----返回濾波器的係數。

濾波器的係數得到後，就可以做它的頻率響應圖了。matlab提供了數字濾波器的頻率響應函式，其基本呼叫格式為：

-----代表濾波器傳遞函式的分子多項式係數。

-----代表濾波器傳遞函式的分目多項式係數。

-----代表復頻率響應的取樣點數。

-----濾波器的復頻率響應。

-----頻率點，該是將歸一化後的頻率乘以的角頻率值。

(3) iir濾波器的工作原理

iir濾波器設計方法有兩類，經常用的一類設計方法是借助於模擬濾波器的設計方法進行的。其設計步驟是：先設計模擬濾波器得到傳輸函式ha(s)，然後將ha(s)按某種方法轉換成數字濾波器的系統函式h(z)。

模擬濾波器的理論和設計方法已發展得相當成熟，且有若干典型的模擬濾波器供我們選擇，如巴特沃斯(butterworth)濾波器、切比雪夫(chebyshev)濾波器、橢圓(cauer)濾波器、貝塞爾(bessel)濾波器等，這些濾波器都有嚴格的設計公式、現成的曲線和圖表供設計人員使用。

● 模擬低通濾波器的設計指標及逼近方法

模擬低通濾波器的設計指標有αp, ωp,αs和ωs。其中ωp和ωs分別稱為通帶截止頻率和阻帶截止頻率，αp是通帶ω(=0~ωp)中的最大衰減係數，αs是阻帶ω≥ωs的最小衰減係數，αp和αs一般用db數表示。對於單調下降的幅度特性，可表示成：

如果ω=0處幅度已歸一化到1，即|ha(j0)|=1,αp和αs表示為

ωc稱為3db截止頻率

濾波器的技術指標給定後，需要設計乙個傳輸函式ha(s)，希望其幅度平方函式滿足給定的指標αp和αs，一般濾波器的單位衝激響應為實數，因此

在matalb中，實現iir濾波的函式有切比雪夫濾波器cheby和橢圓濾波器ellip。這裡我們只選用橢圓濾波器，橢圓濾波器的呼叫格式為：；

濾波器的分子多項式係數

濾波器的分母多項式係數

濾波器的階數

通帶最大衰減

阻帶最小衰減

濾波器的型別，其取值為代表高通濾波器，代表低通濾波器，

代表帶通濾波器，代表帶阻濾波器。

（4）matlab的濾波函式

在matlab中，實現濾波的函式是filter(b,a,x)。這裡，b和a分別是濾波器傳遞函式分子和分母多項式的係數,x是被濾波的訊號。濾波函式的呼叫格式為：

-----代表濾波器傳遞函式的分子多項式係數。

-----代表濾波器傳遞函式的分目多項式係數。

-----代表被濾波的訊號。

1. ft與dft關係的matlab**

任務要求：

（4）任設乙個長度為n的實序列；

（5）編寫matlab**，實現該序列的傅利葉變換和離散傅利葉變換；

（6）除錯執行**，得到**圖形；

（7）通過**圖形觀察二者的關係，並得出結論。

function [x,xk]=mydft(x,n)

w=2*pi*(0:127)/128;

x=x*exp(-j*[1:length(x)]'*w

subplot(211)

plot(w,abs(x))

title('電子0841 張憲')

k=0:n-1;

xk=x*exp(-j*[1:length(x)]'*(2*pi*k)/n

subplot(212)

stem(k,abs(xk))

title('ft與dft關係的matlab**')

end圖1-1

3. dft的快速演算法fft的**

任務要求：

（4）在熟悉fft演算法原理的基礎上，對所給的時域訊號進行分析；

（5）對訊號做時域分析時要注意混疊現象的發生；

（6）對混合訊號做快速傅利葉變換fft運算，其中、、自設，變換點數根據所設的情況自定；

（4）對變換結果做分析。

function [x,xfft]=myfft(f1,f2,f3,fs,n)

t=0:1/fs:1;

x=sin(2*pi*f1*t)+sin(2*pi*f2*t)+sin(2*pi*f3*t);

subplot(211)

plot(t,x)

title('dft的快速演算法fft的**')

subplot(212)

xfft=fft(x,n)

f=fs*(0:n/2-1)/n;

plot(f,abs(xfft(1:n/2)))

title('電子0841 張憲')

endf1=20

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