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1、Matlab 仿真实验仿真实验实验报告实验报告学学 院：院： 电子工程学院 专专 业：业： 电子信息科学与技术班班 级：级： 2012211201 学学 号：号： 2012210815 姓姓 名：名： 李昊轩 时时 间：间： 2014 年 12 月 19 日 实验一：数字信号的实验一：数字信号的 FFT 分析分析1 1.实验目的通过本次试验，应该掌握： （a） 用傅里叶变换进行信号分析时基本参数的选择 （b） 经过离散时间傅里叶变换和有限长度离散傅里叶变换后信号频谱上的区别，前者 DTFT 时间域是离散信号，频率域还是连续的，而 DFT 在两个域中都是离散的。 （c） 离散傅里叶变化的基本原理
2、、特性，以及经典的快速算法（基 2 时间抽选法） ， 体会快速算法的效率。 （d） 获得一个高密度频谱和高分辨率频谱的概念和方法，建立频率分辨率和时间分辨 率的概念，为将来进一步进行时频分析（例如小波）的学习和研究打下基础。 （e） 建立 DFT 从整体上可看成是由窄带相邻滤波器组成的滤波器组的概念，此概念的 一个典型应用时数字音频压缩中的分析滤波器，例如 DVD AC3 和 MPEG Audio。2.实验内容、要求及结果。（1）离散信号的频谱分析：设信号 x(n)=0.001*cos(0.45n )+sin(0.3n )-cos(0.302n - )4此信号的 0.3谱线相距很近，谱线 0.
3、45 的幅度很小，请选和0.302两根择合适的序列长度 N 和窗函数，用 DFT 分析其频谱，要求得到清楚的三根谱线。【实验代码】： clear;close all;N=5000;n=1:1:N;x=0.001*cos(0.45*n*pi)+sin(0.3*n*pi)-cos(0.302*n*pi-pi/4);y=fft(x,N);a=abs(y(1:1:N/2+1);k=0:1:N/2;w=2*pi/N*k;stem(w/pi,a);axis(0.29,0.46,0,10); 【实验结果图】：（2）DTMF 信号频谱分析 用计算机声卡采集一段通信系统中电话双音多频（DTMF）拨号数字 09
4、的数据， 采用快速傅里叶变换（FFT）分析这 10 个号码 DTMF 拨号时的频谱。【实验代码】： num=1,2,3,65;4,5,6,66;7,8,9,67;42,0,35,68; f1=697,770,852,941; f2=1209,1336,1477,1633; in=input(键入1位0-9的数字= ); for p=1:4 for q=1:4 if num(p,q)=in,break,end end if num(p,q)=in,break,end end n=0:1023; x = sin(2*pi*n*f1(p)/8000) + sin(2*pi*n*f2(q)/8000)
5、;X=fft(x,1024); X=abs(X); y=sort(X); for i=1:1024if X(i) limit, break, end endfor r=1:4;if val(r) limit, break, end endTNr=TNr+tm(r,s-4)*10(11-m);hao=int2str(tm(r,s-4);title(hao,color,r); end disp(接收端检测到的号码为：) disp(num2str(TNr)实验三：实验三：FIRFIR 数字滤波器的设计和实现数字滤波器的设计和实现1. 实验目的： 通过本次试验，掌握一下知识： FIR 数字滤波器窗口设
6、计法的原理和设计步骤； Gibbs 效应发生的原因和影响； 不同类型的窗函数对滤波效果的影响，以及窗函数和长度 N 的选择。（效果，耳机听前后声音，或者看前后的频谱图） 2. 实验内容、要求及结果： 录制一段自己的声音，长度为十几秒，取样频率 32khz，然后叠加一个高 斯白噪声， （知道噪声分布，知道噪声功率，只要知道输入信号功率） ， 使得信噪比为 20db。请采用窗口法，设计一个 FIR 带通滤波器，滤除噪 声提高质量。 提示： 滤波器指标参考：通带边缘频率为 4khz，阻带边缘频率为 4.5khz，阻带 衰减大于 50db； Matlab 函数 y=awgn(x,snr,measure
7、d),首先测量输入信号 x 的功率， 然后对其叠加高斯白噪声。【实验代码】： clc, clearfs=32000;x,fs,bits=wavread(1.wav);snr=20;x2=awgn(x,snr,measured,db);wavwrite(x2,fs,16,2.wav);t=0:1/fs:(size(x2)-1)/fs;wp=8000*pi/32000;ws=9000*pi/32000;wdelta=ws-wp;N=ceil(11*pi/wdelta); %取整 wn=(ws+wp)/2;b=fir1(N,wn/pi,blackman(N+1); %选择窗函数，并归一化截止频率 f
8、igure(1)freqz(b,1,512)f2=filter(b,1,x2);title(滤波器幅频、相频特性);figure(2)subplot(2,1,1)plot(t,x2)title(滤波前时域波形); subplot(2,1,2)plot(t,f2)title(滤波后时域波形);F0=fft(f2,1024);f=fs*(0:511)/1024;figure(3)y2=fft(x2,1024);subplot(2,1,1)plot(f,abs(y2(1:512);title(滤波前频谱) xlabel(Hz);ylabel(幅度); subplot(2,1,2)F2=plot(f,
9、abs(F0(1:512);title(滤波后频谱) xlabel(Hz);ylabel(幅度); wavwrite(f2,fs,16,3.wav); 【实验结果图】：实验问题及总结：实验问题及总结： 在这次实验之前我就有接触过一些关于 matlab 的学习，那是大一下学期的专业选 修课，不过当时并没有实践，大部分还是理论的学习，这次的 matlab 实验让我学到了 许多，以前是学过 matlab 的，但是已经忘的差不多了，正好有这次机会让我重新复习 相关的知识。把 matlab 与数字信号处理的相关知识很好的联系到一起。 首先通过这次试验，使我更加深刻的理解 DFT、FFT 以及滤波器的原理
10、和应用，并 且能够用仿真软件设计滤波器达到滤除高斯白噪声的目的。 在数字信号处理的理论课上，对于傅里叶变换、数字滤波器等知识的了解并不是很 深刻，但是通过这次试验，我更好的理解了用傅里叶变换进行信号分析时基本参数的选 择、离散时间傅里叶变换和有限长度离散傅里叶变换后信号频谱上的区别、离散傅里叶 变化的基本原理、特性，以及经典的快速算法的效率，也更好的掌握了 IIR 数字滤波器 的设计方法、实现结构及其性能，还有不同类型的窗函数对滤波效果的影响，以及窗函 数和长度 N 的选择。 在实验过程中还是不可避免的遇到了一些问题，一开始对于 matlab 软件的使用完 全不熟悉，对于其中一些函数的运用也相当生疏，所以即使第一题比较简单，也花了相 当一部分时间才完成。后来逐渐熟悉了，遇到的问题也通过自己上网查找资料得以解决。虽然课程时间非常短，不过让我有了对于 MATLAB 学习方向的掌握，相信以后对此 的学习也不是是么问题，最后，谢谢老师的教导！
