金山學(xué)院電子信息工程系課程設(shè)計(jì)報(bào)告規(guī)范2_第1頁
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1、福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院電子信息工程類課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱: 數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題目:直接DFT運(yùn)算的算法分析及MATLAB實(shí)現(xiàn)姓 名: 吳耀明系:信息與機(jī)電工程系專 業(yè):電子信息工程年 級(jí):10級(jí)學(xué) 號(hào):100201089指導(dǎo)教師:范群貞職 稱:助教2013年 1 月 4 日福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院電子信息工程類課程設(shè)計(jì)結(jié)果評(píng)定序號(hào)內(nèi)容分值評(píng)分1選題合理、目的明確,對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)理解透徹102設(shè)計(jì)方案正確,具有可行性、創(chuàng)新性153得出正確的設(shè)計(jì)結(jié)果,完成了軟件的編程與調(diào)試304設(shè)計(jì)報(bào)告的規(guī)范化、參考文獻(xiàn)充分(不少于5篇)105能夠按照要求完成課程設(shè)計(jì)演示,答辯思路清晰,語言表達(dá)準(zhǔn)確,概念清楚、

2、正確206態(tài)度認(rèn)真、學(xué)習(xí)刻苦、遵守紀(jì)律,能夠按時(shí)提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告15成績合計(jì)100指導(dǎo)教師簽字:任務(wù)下達(dá)日期:2012年 12 月 24 日評(píng)定日期: 2013 年 1 月 4 日目 錄1. 課程設(shè)計(jì)的目的 12. 課程設(shè)計(jì)的要求 13. 程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容 1 3.1 系統(tǒng)原理 2 3.2 程序設(shè)計(jì)4 3.3 仿真結(jié)果及分析74.總結(jié) 105.設(shè)計(jì)體會(huì) 11 直接DFT運(yùn)算的算法分析及MATLAB實(shí)現(xiàn)1.課程設(shè)計(jì)的目的要求學(xué)生會(huì)用MATLAB語言進(jìn)行編程,繪出所求波形,并且運(yùn)用FFT求對(duì)連續(xù)信號(hào)進(jìn)行分析。2.課程設(shè)計(jì)的要求1、用Matlab產(chǎn)生正弦波,矩形波,并顯示各自的時(shí)域波形圖;2、進(jìn)行FF

3、T變換,顯示各自頻譜圖,其中采樣率、頻率、數(shù)據(jù)長度自選,要求注明;3、繪制三種信號(hào)的均方根圖譜;4、用IFFT回復(fù)信號(hào),并顯示恢復(fù)的正弦信號(hào)時(shí)域波形圖。3.課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容3.1 系統(tǒng)原理用FFT對(duì)信號(hào)作頻譜分析是學(xué)習(xí)數(shù)字信號(hào)處理的重要內(nèi)容。經(jīng)常需要進(jìn)行頻譜分析的信號(hào)是模擬信號(hào)和時(shí)域離散信號(hào)。頻譜分辨率直接和FFT的變換區(qū)間N有關(guān),因?yàn)镕FT能夠?qū)崿F(xiàn)頻率分辨率是2/N。x(n)是一個(gè)長度為M的有限長序列,則x(n)的N點(diǎn)離散傅立葉變換為:X(k)=DFTx(n)=,k=0,1,.,N-1逆變換:x(n) =IDFTX(k)= ,k=0,1,.,N-1但FFT是一種比DFT更加快速的一種算法,提

4、高了DFT的運(yùn)算速率,為數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)用于各種信號(hào)處理創(chuàng)造了條件,大大提高了數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展。本實(shí)驗(yàn)就是采用FFT,IFFT對(duì)信號(hào)進(jìn)行譜分析。3.2 程序設(shè)計(jì)fs=input('please input the fs:');%設(shè)定采樣頻率N=input('please input the N:');%設(shè)定數(shù)據(jù)長度t=0:0.001:1;f=100;%設(shè)定正弦信號(hào)頻率%生成正弦信號(hào)x=sin(2*pi*f*t);figure(1);subplot(211);plot(t,x);%作正弦信號(hào)的時(shí)域波形axis(0,0.1,-1,1);title('

5、正弦信號(hào)時(shí)域波形');z=square(50*t);subplot(212)plot(t,z)axis(0,1,-2,2);title('方波信號(hào)時(shí)域波形');grid;%進(jìn)行FFT變換并做頻譜圖y=fft(x,N);%進(jìn)行fft變換mag=abs(y);%求幅值f=(0:N-1)*fs/N;%橫坐標(biāo)頻率的表達(dá)式為f=(0:M-1)*Fs/M; figure(2);subplot(211);plot(f,mag);%做頻譜圖axis(0,1000,0,200);title('正弦信號(hào)幅頻譜圖');y1=fft(z,N);%進(jìn)行fft變換mag=abs(y

6、1);%求幅值f=(0:N-1)*fs/N;%橫坐標(biāo)頻率的表達(dá)式為f=(0:M-1)*Fs/M; subplot(212);plot(f,mag);%做頻譜圖axis(0,1000,0,200);title('方波信號(hào)幅頻譜圖');grid;%求功率譜sq=abs(y);power=sq.2;figure(3)subplot(211);plot(f,power);title('正弦信號(hào)功率譜');grid;sq1=abs(y1);power1=sq1.2;subplot(212);plot(f,power1);title('方波信號(hào)功率譜');g

7、rid;%用IFFT恢復(fù)原始信號(hào)xifft=ifft(y);magx=real(xifft);ti=0:length(xifft)-1/fs;figure(4);subplot(211);plot(ti,magx);axis(0,0.1,-1,1);title('通過IFFT轉(zhuǎn)換的正弦信號(hào)波形');zifft=ifft(y1);magz=real(zifft);ti1=0:length(zifft)-1/fs;subplot(212);plot(ti1,magz); title('通過IFFT轉(zhuǎn)換的方波信號(hào)波形');grid;3.3 仿真結(jié)果及分析 由圖可以看出

8、正弦波周期T=0.01,采樣點(diǎn)N=1024.程序?yàn)椋簒=sin(2*pi*f*t);figure(1);subplot(211);plot(t,x);%作正弦信號(hào)的時(shí)域波形axis(0,0.1,-1,1);title('正弦信號(hào)時(shí)域波形');z=square(50*t);subplot(212)plot(t,z)axis(0,1,-2,2);title('方波信號(hào)時(shí)域波形');grid;對(duì)正弦波、方波信號(hào)進(jìn)行FFT變換程序:y=fft(x,N);%進(jìn)行fft變換mag=abs(y);%求幅值f=(0:N-1)*fs/N;%橫坐標(biāo)頻率的表達(dá)式為f=(0:M-1)*

9、Fs/M; figure(2);subplot(211);plot(f,mag);%做頻譜圖axis(0,1000,0,200);title('正弦信號(hào)幅頻譜圖');y1=fft(z,N);%進(jìn)行fft變換mag=abs(y1);%求幅值f=(0:N-1)*fs/N;%橫坐標(biāo)頻率的表達(dá)式為f=(0:M-1)*Fs/M; subplot(212);plot(f,mag);%做頻譜圖axis(0,1000,0,200);title('方波信號(hào)幅頻譜圖');grid;正弦信號(hào)、方波信號(hào)功率譜程序:sq=abs(y);power=sq.2;figure(3)subplo

10、t(211);plot(f,power);title('正弦信號(hào)功率譜');grid;sq1=abs(y1);power1=sq1.2;subplot(212);plot(f,power1);title('方波信號(hào)功率譜');grid;對(duì)兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行恢復(fù)程序:xifft=ifft(y);magx=real(xifft);ti=0:length(xifft)-1/fs;figure(4);subplot(211);plot(ti,magx);axis(0,0.1,-1,1);title('通過IFFT轉(zhuǎn)換的正弦信號(hào)波形');zifft=ifft(y

11、1);magz=real(zifft);ti1=0:length(zifft)-1/fs;subplot(212);plot(ti1,magz); title('通過IFFT轉(zhuǎn)換的方波信號(hào)波形');grid;當(dāng)采樣頻率小于2fc或N小于M時(shí)恢復(fù)信號(hào)就會(huì)出現(xiàn)失真,頻譜會(huì)發(fā)生餛疊。4.總結(jié) 通過對(duì)本次應(yīng)用MATLAB語言對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析及濾波設(shè)計(jì),使更加系統(tǒng)的理解了FFT,IFFT功能,對(duì)采樣頻譜分析及恢復(fù)功能掌握有了進(jìn)一步提高,如果序列x(n)主值序列長度為M,最高頻率為fc只有當(dāng)頻率采樣點(diǎn)NM,采樣頻率fs2fc時(shí),才有x(n)=IDFTX(k)=x(n)可有頻域采樣X(k)恢復(fù)原序列x(n),否則產(chǎn)生時(shí)域混疊失真現(xiàn)象。本次設(shè)計(jì)對(duì)我的啟發(fā)很大也更見鍛煉了我們面對(duì)困難的心態(tài),對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作大有裨益。5.設(shè)計(jì)體會(huì) 通過這次課程設(shè)計(jì),能夠提高我獨(dú)立思考,解決學(xué)習(xí)問題的能力,并且重新溫習(xí)了DIT-FFT運(yùn)算,自學(xué)了DIF-FFT運(yùn)算,對(duì)以前學(xué)過的知識(shí)掌握得更加牢固,同時(shí)也增加了MATLAB編程的信心。參考文獻(xiàn)1  丁玉美,高西全.數(shù)字信號(hào)處理.2版.西安:西安電子科技

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