-
实
验
指
导
书
数字信号处理课程实验
2016
年
8
月
目
录
实验总体要求
…………………………
…………………………………………………
1
实验一
常见离散信号的
Matlab
产生和图形显示
……………………………………
2
实验二
连
续信号的采样与重构
……………………………………………………
5
实验三
离散时间信号的
DTFT
……………………………………………………
7
实验四
离散时间信号的
DFT
……………………………………………………
9
实验五
FFT
算法的应用
……………………………………………………
11
实验六
无限长单位冲激响应（
IIR
）数字滤波器的设计
……………………………
13
实验七
有限长单位冲激响应（
FIR
）数字滤波器的设计
……………………
………
15
0
实验八
自主深化实验
…………………………………………………………………
< br>
17
数字信号处理实验指导书
实验总体要求
1.
遵守实验室的各项规则，爱护仪器，服从实验室老师的安排。
2.
实验前预习，掌握实验原理，明
确实验内容，预先编写出实验代码。
3.
实验中独立完成，调试并完成编
程，记录实验现象，实验结果通过老师检
查后可结束实验。
4.
实验后按照实验报告的要求撰写实验报告，下次实验时上交。
1
数字信号处理实验指导书
实验一
常见离散信号的
Matlab
产生和图形显示
一、实验目的
1.
加深对常用离散信号的理解及应用。
2.
熟悉
Matlab
常用命令，掌握用
Matlab
描绘二维图像的方法。
二、实验仪器设备
1.
微机。
2.
Matlab
编程环境。
三、实验学时
2
学时
四、预习要求
1.
熟悉
Matlab
的编程环境和编程语言。
2.
学习教材
P6-23
，
P46-56
，掌握几种常用典型序列的概念、数学表达及编程。
五、实验特点及实验原理简介
1.
实验重点、难点、特点
掌握单位抽样
序列、单位阶跃序列、矩形序列、正弦序列、实指数序列、复指数序
列这
6
种常用序列的概念、数学表达及编程，注意函数文件的编制、调用以及复
数的
编程表示方式。
2.
实验原理
（
1
）单位抽样序列
?
(
n
?
n
0
)
????
?
1,
n
?
n
0
,
n
1
?
n
?
n
2
,
n
1
?
n
0
?
n
2
n
?
n
0
（
2
）单位
阶跃序列
?
0,
?
1,
n
?
n
0
,
n
1
?
n
?
n
2
,
n
1
?
n
0
?
n
2
u
(
n
?
n
0
)
<
/p>
????
（
3
）
矩形序列
R
(
n
)
????
?
0,
n
?
n
0
?
1 0
?
n
?
N
?
1
?
N <
/p>
（
4
）正弦序列
0
其它
n
2
数字信号处理实验指导书
x
(
n
)
?
A
sin(
?
0
n
?
?
)
n
（
5
）实指数序列
< br>
x
(
n
)
?
a
u
(
n
)
（
6
）
复指数序列
x
(
n
)
?
e
(
?
?
j
?
)
n
0
??
e
?<
/p>
???
e
?
?<
/p>
n
j
?
n
0
序列的表示方法有列举法、解析法和图形法，相应的用
Matlab
也可以有这样几种
表示方法。绘制二维连续函数
用
plot
命令，绘制二维离散序列用
stem
命令。
六、实验内容及步骤
编制程序分别产生单位抽样序列、单位阶跃序列、矩形序列、正弦序列、实指数序
列、复指数序列这
6
种信号，步骤：
1.
编写这
6
种信号的函数文件。
2.
调用函数文件，序列长度可输入确定。
3.
最后绘出其图形。
七、问题思考
1.
函数文件能直接运行吗？如何操作？
2.
复数序列能直接显示结果吗？如何操作？
八、实验报告要求
1
．简述实验目的和原理，根据实验原理和内容编写程序代码，记录实验结果。附上程
序清单和有关曲线。
2
．分析比
较实验结果，简述由实验得到的主要结论。
3
．简要回答思考题。
4.
实验的心得体会及其他，如实验中遇到什么问题，你是如
何解决的？
九、考核方式
随课堂考核：
50%
，实验报告：
50%
十、
推荐教材和参考资料
[1]
《数字信号处理教程》（第四版），程佩青，清华大学出版社
，
2013.
[2]
《
Digital
Signal Processing Using
MATLAB
》
, John G. Proakis and
Vinay ,
科学出版社，
2003.
3
数字信号处理实验指导书
十一、附录
本实验常用命令参考：
zeros
、
ones
、
sin
、
< br>exp
、
real
、
imag
、
abs
、
angle
、
plot
、
stem
、
subplot
，具
体用法查看
Matlab
的
help
命令。
4
数字信号处理实验指导书
实验二
连续信号的采样与重构
一、实验目的
1.
加深对连续信号的采样定理的理解及应用。
2.
加深对重构公式的理解及应用。
二、实验仪器设备
1.
微机。
2.
Matlab
编程环境。
三、实验学时
2
学时
四、预习要求
1.
熟悉
Matlab
的编程环境和编程语言。
2.
学习教材
P36-46
，掌握连续信号的采样与重构原理。
五、实验特点及实验原理简介
1.
实验重点、难点、特点
连续信号的采样与重构原理。难点在内插公式的编程。
2.
实验原理
抽样信号的频谱是模拟信号频谱以抽样频率为周期进行周期延拓而成，频谱幅度是
原信号频谱幅度的
1/T
倍，所以
要想抽样后能够不失真地还原出原信号，则抽样频率
必须大于两倍信号谱的最高频率。<
/p>
利用低通滤波器还原满足奈奎斯特抽样定理的抽样信号。重构公
式为：
y
(
t
)
?
?
x
a
(
mT
)
m
????
??
sin[
(
t
?
mT
)]
??
??
T
T
(
t
?
mT
)
六、实验内容及步骤
1
．编程画出连续信号
x(t)=cos(1000t)
的图形。
2.
分别对此连续信号进行时间间隔
T1=0.002s
和
T2=0.005s
的采样，得
到离散信号，画
出离散信号图形。要求每一个采样间隔的连续信号和离散信号的图形画在
同一幅图上。
3
．利用重构公式分别对
T1=0.002s
和
T2=0.005s
采样得到的离散信号恢复出连续信
号，并画出其图形。要求每一个采样间隔的
离散信号和恢复出的连续信号的图形画在同
一幅图上。
5
数字信号处理实验指导书
七、问题思考
1.
对原连续信号采用不同采样间隔
得到的离散信号，再用重构公式恢复出的连续信号与
原连续信号相比是否相似，为什么？
分析原因。
2.
什么条件下，可以从采样信号中可以不失真地恢复出原信号？
八、实验报告要求
1
．简述实验目的和原理，根据实验原理和内容编写程序代码，记录实验结果。附上程
序清单和有关曲线。
2
．分析比
较实验结果，简述由实验得到的主要结论。
3
．简要回答思考题。
4.
实验的心得体会及其他，如实验中遇到什么问题，你是如
何解决的？
九、考核方式
随课堂考核：
50%
，实验报告：
50%
十、
推荐教材和参考资料
[1]
《数字信号处理教程》（第四版），程佩青，清华大学出版社
，
2013.
[2]
《
Digital
Signal Processing Using
MATLAB
》
, John G. Proakis and
Vinay ,
科学出版社，
2003.
十一、附录
本实验常用命令参考：
ones
、
c
os
、
sinc
、
plot
、
stem
、
hold
、
subplot
，具体用法
查看
Matlab
的
help
命令。
6
数字信号处理实验指导书
实验三
离散时间信号的
DTFT
一、实验目的
1.
加深对离散时间信号的
DTFT
的理解。
2.
应用
DTFT
求解序列的离散时间傅里叶变换。
二、实验仪器设备
1.
微机。
2.
Matlab
编程环境。
三、实验学时
2
学时
四、预习要求
1.
熟悉
Matlab
的编程环境和编程语言。
2.
学习教材
P94-104
，
P125-134
，掌握离散时间傅里叶变换（
DTFT
）的原理。
五、实验特点及实验原理简介
1.
实验重点、难点、特点
离散时间傅里叶变换（
DTFT
）的原理及应用
。难点在
Matlab
编程中数字角频率的
表示及矩阵乘的应用。
2.
实验原理
离散时间信号的
DTFT
：
X
(
e
)
?
DTFT
[
x
(
n
)]
?
?
x
(
n
)
e
j
?
n<
/p>
????
??
?
j
?
n
六、实验内容及步骤
5
1.
编写
DTFT
的函数文件并存盘，以便调用。
2.
调用
DTFT
的函数文件，计算
16
点序列
x
(
n
)
?
cos
16
n
,0
?
n
?
15
的
DTFT
。
?
3.
分别绘出该序列
DTFT
的幅度响应和相位响应曲线。
七、问题思考
1.
序列
DTFT
的幅度响应曲线有何特点？
2
．序列
DTFT
的相位响应曲线有何特点？
7
数字信号处理实验指导书
八、实验报告要求
1
．简述实验目的和原理，根据实验原理和内容编写程序代码，记录
实验结果。附上程
序清单和有关曲线。
2
．分析比较实验结果，简述由实验得到的主要结论。
3
．简要回答思考题。
4.
实验的心得体会及其他，如实验中遇到什么问题，你是如
何解决的？
九、考核方式
随课堂考核：
50%
，实验报告：
50%
十、
推荐教材和参考资料
[1]
《数字信号处理教程》（第四版），程佩青，清华大学出版社
，
2013.
[2]
《
Digital
Signal Processing Using
MATLAB
》
, John G. Proakis and
Vinay ,
科学出版社，
2003.
十一、附录
本实验
常用命令参考：
exp
、
abs
、
angle
、
fr
eqz
、
plot
、
< br>stem
、
subplot
，具
体用法
查看
Matlab
的
help
命令。
8
数字信号处理实验指导书
实验四
离散时间信号的
DFT
一、实验目的
1.
加深对离散时间信号的
DFT
的理解和应用。
2.
掌握
DTFT
和
DFT
之间的相互关系。
二、实验仪器设备
1.
微机。
2.
Matlab
编程环境。
三、实验学时
2
学时
四、预习要求
1.
熟悉
Matlab
的编程环境和编程语言。
2.
学习教材
P149-172
，
P202-207
，掌握离散傅里叶变换（
D
FT
）的原理。
五、实验特点及实验原理简介
1.
实验重点、难点、特点
离散傅里叶变换（
DFT
）的原理及应用。难点
在
DFT
的应用。
离散时间信号的
DFT
：
N
?
1
2.
实验原理
X
(
k
)
?
DFT
[
x
(
n
)]
?
?
x
(
n
)
W
N
n
?
0
nk
0
?
k
?
N
?
1
六、实验内容及步骤
5
1.
编写
DFT
的函数文件并存盘，以便调用。
2.
调用
DFT
的函数文件，分别编程计算
16
点序列
x
(
n
)
?
cos
16
n
,0
?
n
?
15
的
N=16
点
?
和
N=32
点的
DFT
。
3.
分别绘出该序列
N=16
点和
N=32
点的
DFT
的幅度响应和相位响应
曲线。要求画在
一页上，以便比较。
七、问题思考
1.
不同的
N
值得出的
DFT
的幅度谱一样吗？为什么？解释原因。
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