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1、目录实验一 学习使用MATLAB1一.实验目的1二.实验内容和要求1三.实验主要仪器设备和材料1四.实验方法、步骤及结果测试1五.实验报告要求24六.思考题25实验二 用FFT做谱分析26一.实验目的26二.实验内容和要求26三.实验主要仪器设备和材料27四.实验方法、步骤及结果测试27五.实验报告要求47六.思考题47实验三 用双线性变换法设计IIR数字滤波器48一.实验目的48二.实验内容和要求48三.实验主要仪器设备和材料48四.实验方法、步骤及结果测试48五.实验报告要求53六.思考题53实验四 用窗函数法设计FIR数字滤波器55一.实验目的55二.实验内容和要求55三.实验主要仪器设
2、备和材料56四.实验方法、步骤及结果测试56五.实验报告要求66六.思考题66附录一 MATLAB信号处理工具箱函数67一.表附1-1 波形产生67二.表附1-2 滤波器分析和实现67三.表附1-3 线性系统变换68四.表附1-4 IIR滤波器设计69五.表附1-5 IIR滤波器阶的选择69六.表附1-6 FIR滤波器设计70七.表附1-7 变换70八.表附1-8 统计信号处理71九.表附1-9 窗函数71十.表附1-10 参数化建模72十一.表附1-11 特殊操作72十二.表附1-12 模拟原形滤波器设计73十三.表附1-13 频率变换73十四.表附1-14 滤波器离散化73十五.表附1-1
3、5 其他74附录二 实验中用到的一些子程序75实验内容和要求(1) 了解MATLAB 的基本程序设计原则，常量和变量的用法(2) 掌握MATLAB中对矩阵进行输入、运算和比较的方法(3) 了解循环语句的类型，并掌握循环语句的用法(4) 熟悉M文件的作用，并掌握二维图形的绘制一. 实验主要仪器设备和材料计算机，MATLAB6.5或以上版本二. 实验方法、步骤及结果测试关于MATLAB它是由美国的Math Works 公司推出的一个科技应用软件，它的名字是由MATRIX(矩阵）和LABORATORY（实验室）的前三个字母组合而成 MATLAB是一种高性能的、用于工程计算的编程软件，它把科学计算、结
4、果的可视化和编程都集中在一个使用方便的环境中优势在于能很容易求解复数 数值问题，速度快且容易扩展创建新的命令和函数主要组成部分：（1）编程语言：以矩阵和数组为基本单位的编程语言（2）工作环境：包括一系列的应用工具，提供编程和调试程序的环境（3）图形处理：包括绘制二维、三维图形和创建图形用户界面（GUI）等（4）数学库函数：包含大量数学函数，也包括复杂功能（5）应用程序接口：提供接口程序，可使MATLAB与其他语言程序进行交互典型特点：（1）语言简洁紧凑，运算符十分丰富，使用方便灵活（2）既具有结构化的控制语言，又能面向对象编程（3）语法限制不严格，程序设计自由度大，可移植性好（4）具有强大的图
5、形功能（5）包含功能强劲的工具箱（6）最重要、最受欢迎的特点是它的开放性（7）典型应用有两方面： 数值计算和符号计算 建模和动态仿真下面介绍MATLAB的界面、常用命令和使用方法图1-1 MATLAB窗口菜单栏和工具栏：位于窗口顶部，用户可以通过它们来执行某些命令命令窗口：位于右边空白部分，用户的数据输入和结果运算，都在此窗口进行，是 Matlab 极为重要的部分，也是用户使用最频繁的部分工作台和工具箱：位于主窗口左上部分，双击工具箱或前面的”+”号，就能看到工具箱的各项功能工作空间：主窗口的中上部分，可看到 Matlab 的各个工作变量，新打开 Matlab 时，只能看到系统提供的默认输出变
6、量ans历史命令：主窗口的左下部分，主要保存工作过的变量、表达式等，需要时，用户可以直接提取历史命令在命令窗口中使用当前工作目录：主窗口的中下部分，主要保存在当前工作路径下的图形文件和命令文件二、常量和变量MATLAB 中使用的数据有常量和变量作用标量的实数常量，类似于 C 语言中的整形常量和实形常量，常量的表示方法：十进制数字，可以带正负号和小数点，也可采用科学计数法如： 1, 2.5 , 0.0033 , 2 e-7 ， pi , 2+3 i 等变量以其名称在操作语句中第一次合法出现而定义，无需事先定义。如果变量已经存在，那么 matlab 将改变它的内容。变量命名原则：（ 1 ）变量名必
7、须以字母开头，后面可以是任意的字母、数字或下划线（ 2 ）变量名有效的最大长度是 31（ 3 ）变量要区分大小写特殊的常量和变量（ 1 ） ans 缺省变量名，以操作中最近应答作为它的值（ 2 ） pi 圆周率（ 3 ） i 或 j 虚数单位（ 4 ） INF 正无穷大（ 5 ） nan 不定值（或称非数）（ 6 ） version MATLAB的版本三、程序的运算符1 、算术运算符：优先级最高加法：+ 减法： 乘法：* 除法：/ 左除： 乘方：执行时的优先法则按照以下规则：（ 1 ）表达式从左到右执行（ 2 ）乘方运算具有最高的优先级（ 3 ）乘法和除法运算具有相同的次优先级，加法和减法具有
8、相同的最低优先级（ 4 ）括号可以改变优先次序，由最内层的括号向外执行例1.1: A=1 2 3;4 5 6;7 8 9; b=10; A+bans = 11 12 13 14 15 16 17 18 19 B=ones(3); % 输入一个3*3阶的全为1的矩阵 A-Bans = 0 1 2 3 4 5 6 7 8 S=A*B % 矩阵的乘法S = 6 6 6 15 15 15 24 24 24 r=3; U=Ar % 矩阵的乘方U = 468 576 684 1062 1305 1548 1656 2034 2412X=2 3;1 3;Y=1 4;7 9;Z=2 5;6 8;W=2* X+
9、 Y3- Z %按顺序执行W= 311 477 829 1259W=(2* X+Y)3- Z %先计算括号，再计算乘方，最后减去 ZW= 2373 4145 3729 6517W=2*(X+Y)3- Z %先计算括号，再计算乘方，然后乘以2，最后减去ZW= 2068 3425 3914 6472关系运算符：对程序的流程控制非常有用，共 6 个 小于 大于 小于等于 = 大于等于 = 等于 = 不等于 （=）注：所有关系运算符连接的两个操作数必须或者同维、同大小，或者其中一个为标量。有一个操作数是标量时，关系运算符把标量和另一个操作数的每个元素进行比较。对大小相同的两个矩阵，进行关系运算时，是对
10、相应的每一个元素进行比较，如果满足指定关系，则返回 1 ，否则返回 0 。例1.2: A=1 2;3 4 % 输入一个矩阵A = 1 2 3 4 B=1,0;3,5 % 输入一个矩阵B = 1 0 3 5 A A2 %比较矩阵中的每个元素与2的大小关系ans = 0 0 1 1 C=1 2 3;3 2 1;2 1 3; D=2 2 3;3 3 3;1 1 1; C=D %比较两个矩阵中的每个元素是否相等，相同为1，不同为0ans = 0 1 1 1 0 0 0 1 0 C=D %比较两个矩阵中的每个元素是否相等，不同为1，相同为0ans = 1 0 0 0 1 1 1 0 1 C=D ans = 0 1 1 1 0 0 1 1 1 CA=1 0;2 3; %输入一个矩阵B=1 1;2 2; %输入一个矩阵A&B %与运算ans = 1 0 1 1A| B %或运算ans = 1 1 1 1 A %非运算ans = 0 1 0 0XOR(A,B) %逻辑异或ans = 0 1 0 0四、程序控制语句：为编写结构化的程序提供了必不可少的条件，不但可以方便用户编程，还可提高程序的效率和可读性1、 for循环语句：用来执行循环次数已知的情况调用格式： for x=初值：步长：终值 循环体 end其中：变量 x 称为循环变量，初值、终值和步长可以是标量，也可以是表达式当循环语句开始执行时，
