××××大學
實驗報告
實驗名稱取樣、系統性質及濾波
系統頻率響應和樣本處理演算法實現
加窗和離散傅氏變換
數字濾波器設計
陷波器設計
課程名稱______數字訊號處理_______
班級學號
姓名開課時間 20 /20 學年， 第學期
實驗一1實驗名稱: 取樣、系統性質及濾波
2實驗目的和任務，實驗內容
一、觀察取樣引起的混疊
設模擬訊號為，t的單位為毫秒(ms)。
1)設取樣頻率為3khz，確定與混疊的取樣重建訊號。
(2)畫出和在範圍內的連續波形。（因數字計算機無法真正畫出連續波形，可用較密的離散點的連線來近似。）
(3)分別用和在兩訊號波形上標記出3khz取樣點。
兩訊號波形是否相同？取樣後的兩序列是否相同？
二、判別離散時間系統的時不變性
設輸入序列為，系統實現對的抽取。
(1)設。取延遲量d（例如d＝30）。記，畫出、的序列波形。
(2)程式設計求出系統對的響應以及對的響應
(3)畫出、的波形。
三、利用卷積計算出輸入訊號通過fir濾波器的輸出，並觀察輸出訊號的input-on暫態、input-off暫態和穩態部分。
1.考慮下面兩個濾波器，第乙個的單位脈衝響應為，另乙個的單位脈衝響應為；輸入為週期方波，在乙個週期內。
(1)分別畫出兩個濾波器的輸出的波形，並與書上p144例4.1.8的兩幅圖比較是否一致。
(2)計算出圖中穩態部分的值。
3實驗過程與結果
一、觀察取樣引起的混疊
二、判別離散時間系統的時不變性
三、利用卷積計算出輸入訊號通過fir濾波器的輸出，並觀察輸出訊號的input-on暫態、input-off暫態和穩態部分。
4實驗分析
一、觀察取樣引起的混疊
兩個訊號和波形不相同。但取樣後的序列和相同。
二、判別離散時間系統的時不變性
輸入為時的輸出波形和將輸出右移d個單位的的波形不相同,所以系統是時變的。
三、利用卷積計算出輸入訊號通過fir濾波器的輸出，並觀察輸出訊號的input-on暫態、input-off暫態和穩態部分。
先考慮只有輸入訊號的第乙個週期輸入時的情況,即,
1) 當時, ,
當,即時,達到穩態,其值為。
2)時, ,
當, 即時,達到穩態,其值為
實驗二1實驗名稱: 系統頻率響應和樣本處理演算法實現
2實驗目的和任務，實驗內容
一、觀察序列頻譜，觀察訊號通過系統後波形與頻譜的變化
已知輸入訊號，其中，，，n可取5000點。
(1)畫出的前100點波形
(2)畫出的dtft頻譜（）
(3) 某lti系統，畫出系統的幅度頻響
(4) 求系統對的響應(可以自己程式設計也可利用卷積函式)。畫出的波形,並與的波形比較（各畫100點）；畫出的幅度譜，並與比較。
(5) 問：濾波器是什麼頻響型別的濾波器？你從以上實驗中觀察到什麼？與課本上的什麼結論相吻合？
二、系統函式，根據正準型結構（canonical form）編寫樣本處理演算法。內部狀態的初始值設為零，輸入訊號採用逐個樣本手動輸入的方式(用input命令)，求輸出訊號。
3實驗過程與結果
一、觀察序列頻譜，觀察訊號通過系統後波形與頻譜的變化
(1)畫出的前100點波形
(2)畫出的dtft頻譜（）
(3) 某lti系統，畫出系統的幅度頻響
(4)求系統對的響應。畫出的波形,並與的波形比較（各畫100點）；畫出的幅度譜，並與比較。
二、系統函式，根據正準型結構編寫樣本處理演算法。內部狀態的初始值設為零，輸入訊號採用逐個樣本手動輸入的方式，求輸出訊號。
執行結果:
input x =5
input x =4
input x =3
input x =2
input x =1
input x =0
input x =0
input x =0
input x =0
input x =0
y = columns 1 through 8
5.0000 5.5000 5.4000 4.8200 3.8560 2.5848 2.0678 1.6543
columns 9 through 10
1.3234 1.0587
4實驗分析
一、觀察序列頻譜，觀察訊號通過系統後波形與頻譜的變化
濾波器是fir濾波器,組成了乙個lti系統。
得出的結論有:
1) 時域卷積與頻域乘積的對應關係
2) lti系統的正弦響應特性
或實驗三1實驗名稱: 加窗和離散傅氏變換
2實驗目的和任務，實驗內容
一、觀察窗函式的影響。
訊號為， khz， khz， khz， 取樣頻率khz。
(1) 寫出（）的頻譜；
(2) 分別畫出窗長度，，，的矩形窗頻譜和
hamming窗頻譜。觀察l的變化對窗譜的主瓣寬度、旁瓣密集度、相對旁瓣水平的影響。
(3) 時域取樣點數分別取，，，，
分別畫出加矩形窗及加hamming窗時dtft頻譜；
(4)能否從頻譜上分辨出訊號的三個頻率分量？若能分辨出，它們的位置和相對大小是否準確？l的大小對頻率的物理解析度（physical frequency resolution）有何影響？
二、理解頻率的物理解析度和計算解析度的區別
(1)訊號同上，加矩形窗。時域取樣點數分別取，，，。
畫出以上各種時長情況下，頻域取樣點數分別為，時的dft（在同乙個圖上用虛線畫出相應的dtft頻譜，用於比較）。
(2)離散頻譜dft和連續頻譜dtft有什麼關係？l一定的情況下，能否通過增加n改善頻率的物理解析度？n的作用是什麼？
3實驗過程與結果
一、觀察窗函式的影響。
(1) 寫出（）的頻譜
(2) 分別畫出窗長度，，，的矩形窗頻譜和
hamming窗頻譜。
(3) 時域取樣點數分別取，，，，
分別畫出加矩形窗及加hamming窗時dtft頻譜
二、理解頻率的物理解析度和計算解析度的區別
(1)訊號同上，加矩形窗。時域取樣點數分別取，，，。
畫出以上各種時長情況下，頻域取樣點數分別為，時的dft（在同乙個圖上用虛線畫出相應的dtft頻譜，用於比較）。
4實驗分析
一、觀察窗函式的影響。
(1) 觀察l的變化對窗譜的主瓣寬度、旁瓣密集度、相對旁瓣水平的影響。
隨著l的增大，窗譜的主瓣寬度在減小，旁瓣密集度在增加，但相對旁瓣水平卻沒有改變。
(2) 對於矩形窗，當l≥20時，能夠從頻譜上分辨出訊號的三個頻率分量。
在的範圍內:
當l=20時,可以看出峰值在處;
當l=40時,可以看出峰值在處;
當l=100時,可以看出峰值在處;
對於漢明窗，當l≥40時，能夠從頻譜上分辨出訊號的三個頻率分量。
在的範圍內:
當l=40時,可以看出峰值在處;
當l=100時,可以看出峰值在處;
的三個頻率分量應該是在處，而且幅度應該一樣，可以看出當l不夠大(l≤40)時，的位置和相對大小有微小偏差；當l足夠大(l≥100)時，的位置和相對大小都已十分接近理論值。
二、理解頻率的物理解析度和計算解析度的區別
(1) 離散頻譜dft和連續頻譜dtft有什麼關係？l一定的情況下，能否通過增加n改善頻率的物理解析度？n的作用是什麼？
n點離散頻譜dft可以看做是對連續頻譜dtft進行n點取樣獲得的。
頻率的物理解析度：
頻率的計算解析度：
l一定的情況下，增加n不能改善頻率的物理解析度，但卻能提高頻率的計算解析度，使離散頻譜dft有更大的可能正確反映連續頻譜dtft的峰值的位置和相對大小。
實驗四1實驗名稱: 數字濾波器設計
2實驗目的和任務，實驗內容
一、視窗法設計fir數字濾波器
(1)用矩形窗設計長度分別為n=11、41、81、121的低通fir濾波器，要求截止頻率為。畫出濾波器的單位衝激響應和幅度頻響曲線。
(2)問題：理想濾波器的頻響是怎樣的？
當n增大時，fir濾波器在附近的最大紋波幅度是否降低？其餘紋波的幅度是否減小？紋波的密度怎樣變化？過渡帶寬度怎樣變化？（如有必要可增大n值觀察）。
在n=11時，畫出濾波器的相頻曲線。它是否是線性的？
(3)用漢明窗再次設計同樣的濾波器。
用漢明窗設計出的濾波器與用矩形窗相比有什麼特點？
二、以butterworth 模擬低通濾波器為原型，設計iir數字濾波器。
(1)截止頻率。設計11階iir數字低通濾波器，畫出幅頻、相頻曲線。
(2)截止頻率。設計11階iir數字高通濾波器，畫出幅頻、相頻曲線。
3)問題：所設計的iir濾波器與fir濾波器的頻率特性有何區別？
3實驗過程與結果
一、視窗法設計fir數字濾波器
(1)用矩形窗設計長度分別為n=11、41、81、121的低通fir濾波器，要求截止頻率為。畫出濾波器的單位衝激響應和幅度頻響曲線。
(2) 在n=11時，畫出濾波器的相頻曲線。它是否是線性的？
(3)用漢明窗再次設計同樣的濾波器。
二、以butterworth 模擬低通濾波器為原型，設計iir數字濾波器。
(1)截止頻率。設計11階iir數字低通濾波器，畫出幅頻、相頻曲線。
(2)截止頻率。設計11階iir數字高通濾波器，畫出幅頻、相頻曲線。
4實驗分析
一、視窗法設計fir數字濾波器
(1)理想濾波器的頻響是怎樣的？
當n增大時，fir濾波器在附近的最大紋波幅度是否降低？其餘紋波的幅度是否減小？紋波的密度怎樣變化？過渡帶寬度怎樣變化？
在n=11時，畫出濾波器的相頻曲線。它是否是線性的？
理想濾波器的頻響是乙個矩形窗，截止頻率在處。
當n增大時，fir濾波器在附近的最大紋波幅度沒有變化。
其餘紋波的幅度也沒有變化。
DSP實驗報告
姓名 班級 電子1201 學號 一，已完成的實驗 1 有限衝激響應濾波器 fir 演算法實驗 2 無限衝激響應濾波器 iir 演算法實驗 3 卷積演算法 4 頻譜分析 5 自適應濾波器演算法 6 抽樣定理 7 數字影象直方圖統計 8 數字影象邊緣檢測 sobel運算元 9 數字影象的銳化 lapla...
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