數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)報(bào)告(共45頁(yè))

1、數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)報(bào)報(bào)告本科生課程設(shè)計(jì)報(bào)告(bogo)課程名稱數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師趙亞湘學(xué) 院信息科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)通信工程1301班姓 名學(xué) 號(hào)目錄(ml)TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc256 摘要(zhiyo) PAGEREF _Toc256 1 HYPERLINK l _Toc13078 一、課程設(shè)計(jì)目的(md) PAGEREF _Toc13078 2 HYPERLINK l _Toc3093 二、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容 PAGEREF _Toc3093 2 HYPERLINK l _Toc15172 三、設(shè)計(jì)思想和系統(tǒng)功能分析 PAGEREF _Toc

2、15172 3 HYPERLINK l _Toc10082 3.2問(wèn)題二的設(shè)計(jì)分析 PAGEREF _Toc10082 4 HYPERLINK l _Toc15733 3.3問(wèn)題三的設(shè)計(jì)分析 PAGEREF _Toc15733 5 HYPERLINK l _Toc21921 3.4問(wèn)題四的設(shè)計(jì)分析 PAGEREF _Toc21921 6 HYPERLINK l _Toc227 3.5 GUI的設(shè)計(jì)分析 PAGEREF _Toc227 7 HYPERLINK l _Toc23295 四、 數(shù)據(jù)測(cè)試分析 PAGEREF _Toc23295 8 HYPERLINK l _Toc21359 4.1 問(wèn)

3、題一數(shù)據(jù)測(cè)試分析 PAGEREF _Toc21359 8 HYPERLINK l _Toc18050 4.2 問(wèn)題二數(shù)據(jù)測(cè)試分析 PAGEREF _Toc18050 11 HYPERLINK l _Toc17937 4.3 問(wèn)題三數(shù)據(jù)測(cè)試分析 PAGEREF _Toc17937 16 HYPERLINK l _Toc13118 4.4 問(wèn)題四數(shù)據(jù)測(cè)試分析 PAGEREF _Toc13118 19 HYPERLINK l _Toc1437 4.5 GUI測(cè)試分析 PAGEREF _Toc1437 27 HYPERLINK l _Toc31444 五、 問(wèn)題及解決方案 PAGEREF _Toc31

4、444 29 HYPERLINK l _Toc30746 5.1 設(shè)計(jì)過(guò)程 PAGEREF _Toc30746 29 HYPERLINK l _Toc29659 5.2 遇到的具體問(wèn)題 PAGEREF _Toc29659 30 HYPERLINK l _Toc13451 六、設(shè)計(jì)心得體會(huì) PAGEREF _Toc13451 31 HYPERLINK l _Toc27280 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc27280 32 附錄PAGE 42摘要(zhiyo) 通信工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是具備通信技術(shù)的基本理論和應(yīng)用技術(shù)，能從事電子、信息、通信等領(lǐng)域的工作。鑒于我校充分培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的辦學(xué)宗旨，

5、對(duì)本專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)要進(jìn)行工程素質(zhì)培養(yǎng)、拓寬專業(yè)口徑、注重基礎(chǔ)和發(fā)展?jié)摿ΑＬ貏e是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，以實(shí)現(xiàn)(shxin)技術(shù)為主線多進(jìn)行實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)。通過(guò)(tnggu)數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)這一重要環(huán)節(jié)，可以將本專業(yè)的主干課程數(shù)字信號(hào)處理從理論學(xué)習(xí)到實(shí)踐應(yīng)用，對(duì)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)有較深的了解，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力和適應(yīng)實(shí)際工作的能力。數(shù)字信號(hào)處理課程主要是采用計(jì)算機(jī)仿真軟件，以數(shù)值計(jì)算的方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析、變換、濾波、檢測(cè)、估計(jì)與識(shí)別等加工處理，以達(dá)到提取信息便于使用的目的。數(shù)字信號(hào)處理的目的是對(duì)真實(shí)世界的連續(xù)模擬信號(hào)進(jìn)行測(cè)量或?yàn)V波。因此在進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理之前需要將信號(hào)從模擬域轉(zhuǎn)換到數(shù)字域，這通

6、常通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)。而數(shù)字信號(hào)處理的輸出經(jīng)常也要變換到模擬域，這是通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)的。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)及設(shè)備具有靈活、精確、抗干擾強(qiáng)、設(shè)備尺寸小、造價(jià)低、速度快等突出優(yōu)點(diǎn)，這些都是模擬信號(hào)處理技術(shù)與設(shè)備所無(wú)法比擬的。數(shù)字信號(hào)處理的核心算法是離散傅立葉變換(DFT)，是DFT使信號(hào)在數(shù)字域和頻域都實(shí)現(xiàn)了離散化，從而可以用通用計(jì)算機(jī)處理離散信號(hào)。而使數(shù)字信號(hào)處理從理論走向?qū)嵱玫氖强焖俑盗⑷~變換(FFT)，F(xiàn)FT的出現(xiàn)大大減少了DFT的運(yùn)算量，使實(shí)時(shí)的數(shù)字信號(hào)處理成為可能、極大促進(jìn)了該學(xué)科的發(fā)展。數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)主要使用的仿真軟件是MATLAB,MATLAB是矩陣實(shí)驗(yàn)室（Matrix Lab

7、oratory）的簡(jiǎn)稱，和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計(jì)算方面首屈一指。MATLAB可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶接口、連接其它編程語(yǔ)言的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號(hào)處理與通訊、圖像處理、信號(hào)檢測(cè)、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。關(guān)鍵詞：數(shù)字信號(hào)處理 MATLAB 課程設(shè)計(jì) DFT一、課程設(shè)計(jì)目的(md)1全面復(fù)習(xí)(fx)課程所學(xué)理論(lln)知識(shí)，鞏固所學(xué)知識(shí)重點(diǎn)和難點(diǎn)，將理論與實(shí)踐很好地結(jié)合起來(lái)；2提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的能力；3熟練使用一種高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)。二、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容課程設(shè)計(jì)選

8、題組五：1. 設(shè)一序列含有三種頻率成分：采樣頻率，分別取點(diǎn)數(shù)據(jù)作頻譜特性分析，分別繪出、的64點(diǎn)DFT、64點(diǎn)補(bǔ)0到128點(diǎn)時(shí)的DFT、128點(diǎn)的DFT波形，比較說(shuō)明在哪種情況下可以清楚地分別出信號(hào)的頻率分量。2. 三點(diǎn)平滑濾波器（FIR）的表達(dá)式為因此M點(diǎn)平滑濾波器的表達(dá)式可表示成 令： S1是低頻正弦信號(hào)，S2是高頻正弦信號(hào)令 要求：（1）M=3時(shí)，寫出平滑濾波器的單位脈沖響應(yīng)h(n)（2）分別畫出、和M=3時(shí)的輸出的波形圖。并分析平滑濾波器的特性。（3）改變M的值（如令M=5，7，11），畫出它們對(duì)應(yīng)的輸出。分析M的大小對(duì)濾波器的影響。（4）對(duì)于四個(gè)不同的M值，分別畫出濾波器對(duì)應(yīng)的幅頻特

9、性曲線。利用巴特沃斯濾波器原型設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字帶通濾波器，使其滿足：采用數(shù)字域頻率(pnl)變換法、雙線性變換法。T1。(要求：應(yīng)盡量避免使用(shyng)現(xiàn)成的工具箱函數(shù))4. 倒頻系統(tǒng)(xtng)實(shí)現(xiàn)倒頻是目前對(duì)講機(jī)采用的一種語(yǔ)音保密技術(shù)。它是將信號(hào)的高頻和低頻進(jìn)行交換，即將信號(hào)的高頻部分搬到低頻段，而將低頻部分搬到高頻段。倒頻后的信號(hào)和原始信號(hào)具有相同的頻帶范圍。由于原始語(yǔ)音信號(hào)的頻率成分被置亂從而降低了可懂度，起到語(yǔ)音保密作用。在接受端采用同樣的倒頻器再將信號(hào)恢復(fù)。 倒頻系統(tǒng)的工作原理如圖所示，設(shè)輸入信號(hào)的最高角頻率為。圖中HP是理想高通濾波器，其截止角頻率為，LP為理想低通濾波器，其截止

10、角頻率為，根據(jù)倒頻系統(tǒng)的原理框圖，要求：（1）讀入或錄制一段語(yǔ)音信號(hào)（2）利用FFT分析語(yǔ)音信號(hào)頻譜分布特性。（3）選擇角頻率和，設(shè)計(jì)相應(yīng)的低通、高通濾波器，畫出濾波器的幅頻特性。（4）利用倒頻系統(tǒng)對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行加密和解密，畫出語(yǔ)音信號(hào)在加密前和加密后的時(shí)域和頻域波形圖，并通過(guò)語(yǔ)音回放驗(yàn)證加密和解密的效果。三、設(shè)計(jì)思想和系統(tǒng)功能分析3.1問(wèn)題一的設(shè)計(jì)分析設(shè)計(jì)要求： 因?yàn)閒1=2Hz,f2=2.05Hz,f3=1.9Hz采樣頻率為fs=10Hz,所以構(gòu)造余弦序列x(n)=cos(2nf1/fs)+ cos(2nf2/fs)+ cos(2nf3/fs)，該序列滿足上述三個(gè)頻率分量，分別取點(diǎn)數(shù)據(jù)作頻

11、譜特性分析，分別繪出x(n),x(n)的64點(diǎn)DFT、64點(diǎn)x(n)補(bǔ)0到128點(diǎn)時(shí)的DFT、128點(diǎn)x(n)的DFT波形。設(shè)計(jì)(shj)原理：1. 設(shè)x(n)是一個(gè)長(zhǎng)度為M的有限長(zhǎng)序列，則定義x(n)的N點(diǎn)離散(lsn)傅里葉變換為：2. DFT是信號(hào)分析與處理中的一種重要(zhngyo)變換。因直接計(jì)算DFT的計(jì)算量與變換區(qū)間長(zhǎng)度N的平方成正比，當(dāng)N較大時(shí)，計(jì)算量太大，所以行譜分析和信號(hào)的實(shí)時(shí)處理采用快速傅里葉變換(簡(jiǎn)稱FFT)。3. 進(jìn)行MATLAB仿真時(shí)采用函數(shù)Y=fft(y,N)可以對(duì)離散序列進(jìn)行N點(diǎn)DFT變換，將時(shí)域上的信號(hào)變換到頻域，進(jìn)行歸一化得到頻譜特性。4. N點(diǎn)DFT是在頻

12、率區(qū)間0,2對(duì)時(shí)域離散信號(hào)的頻譜進(jìn)行N點(diǎn)等間隔采樣，而采樣點(diǎn)之間的頻譜時(shí)看不到的。就好像從N個(gè)柵欄縫隙中觀察信號(hào)的頻譜情況，僅得到N個(gè)縫隙中看到的頻譜函數(shù)值。因此稱這種現(xiàn)象為柵欄效應(yīng)。由于柵欄效應(yīng)，有可能漏掉大的頻譜分量，為了把原來(lái)被“柵欄”擋住的頻譜分量檢測(cè)出來(lái)，對(duì)于有限長(zhǎng)序列，可以在原序列尾部補(bǔ)零；對(duì)于無(wú)限長(zhǎng)序列，可以增大截取長(zhǎng)度及DFT的變換空間，從而使頻率的采樣間隔變小，增加頻域采樣點(diǎn)數(shù)和采樣點(diǎn)位置，使原來(lái)漏掉的某些頻譜分來(lái)那個(gè)被檢測(cè)出來(lái)。3.2問(wèn)題二的設(shè)計(jì)分析設(shè)計(jì)要求：M點(diǎn)平滑濾波器：繪制、和M=3時(shí)的輸出的波形圖，并分析平滑濾波器的特性。改變M的值（如令M=5，7，11），畫出它們

13、對(duì)應(yīng)的輸出，分析M的大小對(duì)濾波器的影響，對(duì)于四個(gè)不同的M值，分別畫出濾波器對(duì)應(yīng)的幅頻特性曲線。設(shè)計(jì)(shj)原理：1. 三點(diǎn)平滑濾波器是一個(gè)線性時(shí)不變的有限沖激響應(yīng)系統(tǒng)，將輸出延時(shí)一個(gè)抽樣周期，可得到三點(diǎn)平滑濾波器的因果(yngu)表達(dá)式，生成的濾波器表示為：歸納(gun)上式可得 此式表示了一個(gè)因果M點(diǎn)平滑F(xiàn)IR濾波器。2. 對(duì)線性離散時(shí)間系統(tǒng)，若y1(n)和y2(n)分別是輸入序列x1(n)和x2(n)的響應(yīng)，則輸入的輸出響應(yīng)為，則系統(tǒng)稱為線性系統(tǒng)。3. 對(duì)于離散時(shí)不變系統(tǒng)，若y1(n)是x1(n)的響應(yīng)，則輸入x(n)=x1(n-n0)的輸出響應(yīng)為y(n)=y1(n-n0)，則稱系統(tǒng)為時(shí)

14、不變系統(tǒng)。運(yùn)用函數(shù)y=filter(A,B,X)計(jì)算輸入信號(hào)x的濾波輸出，其中B,A分別表示為濾波器傳遞函數(shù)的分子和分母系數(shù)向量（按降冪排列）。Y = filter(B,A,X) ，輸入X為濾波前序列，Y為濾波結(jié)果序列，B/A 提供濾波器系數(shù)，B為分子，A為分母 整個(gè)濾波過(guò)程是通過(guò)下面差分方程實(shí)現(xiàn)的：利用filter函數(shù)構(gòu)造M點(diǎn)平滑濾波器。5. 進(jìn)行MATLAB仿真時(shí)采用函數(shù)Y=fft(y,N)可以對(duì)離散序列進(jìn)行N點(diǎn)DFT變換，利用MATLAB離散傅里葉變換函數(shù)對(duì)序列進(jìn)行頻譜變換，將時(shí)域上的信號(hào)變換到頻域，進(jìn)行歸一化得到頻譜特性。通過(guò)MATLAB頻譜波形圖分析信號(hào)頻譜成分。3.3問(wèn)題三的設(shè)計(jì)分

15、析設(shè)計(jì)要求：利用雙線性法基于MATLAB以巴特沃斯濾波器原型設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字帶通濾波器技術(shù)指標(biāo)：設(shè)計(jì)(shj)原理：巴特沃斯原理 實(shí)際的濾波電路(dinl)往往難以達(dá)到理想的要求，如要同時(shí)在幅頻和相頻響應(yīng)兩方面都滿足要求就更為困難。因此，只有根據(jù)不同的實(shí)際(shj)需要，尋求最佳的近似理想特性。例如，可以主要著眼于幅頻響應(yīng)，而不考慮相頻響應(yīng)，也可以從滿足相頻響應(yīng)出發(fā)，而把幅頻響應(yīng)居于次要位置。介紹一種最簡(jiǎn)單也是最常用的濾波電路巴特沃斯濾波電路（又叫最平幅度濾波電路）。這種濾波電路對(duì)幅頻響應(yīng)的要求是：在小于截止頻率的范圍內(nèi)，具有最平幅度的響應(yīng)， 而在后，幅頻響應(yīng)迅速下降。2.帶通數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法

16、：（1）確定帶通數(shù)字濾波器的技術(shù)指標(biāo)。（2）將帶通數(shù)字濾波器的邊界頻率轉(zhuǎn)換成帶通模擬濾波器的邊界頻率，轉(zhuǎn)換公式為：（3）將帶通模擬濾波器技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換成低通模擬濾波器技術(shù)指標(biāo)。（4）設(shè)計(jì)模擬低通濾波器。（5）通過(guò)頻率變換將模擬低通濾波器轉(zhuǎn)換成帶通過(guò)渡模擬濾波器。（6）采用雙線性變換法將帶通過(guò)渡模擬濾波器轉(zhuǎn)換成帶通數(shù)字濾波器。3.4問(wèn)題四的設(shè)計(jì)分析設(shè)計(jì)要求： 錄制一段語(yǔ)音信號(hào)，通過(guò)倒頻系統(tǒng)將信號(hào)的高頻和低頻進(jìn)行交換，即將信號(hào)的高頻部分搬到低頻段，而將低頻部分搬到高頻段。倒頻后的信號(hào)和原始信號(hào)具有相同的頻帶范圍。由于原始語(yǔ)音信號(hào)的頻率成分被置亂從而降低了可懂度，起到語(yǔ)音保密作用。在接受端采用同樣的倒

17、頻器再將信號(hào)恢復(fù)。選擇角頻率和，設(shè)計(jì)相應(yīng)的低通、高通濾波器，畫出濾波器的幅頻特性。利用倒頻系統(tǒng)對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行加密和解密，畫出語(yǔ)音信號(hào)在加密前和加密后的時(shí)域和頻域波形圖，并通過(guò)語(yǔ)音回放驗(yàn)證加密和解密的效果。設(shè)計(jì)(shj)原理：針對(duì)數(shù)字信號(hào)處理(xn ho ch l)的對(duì)象是一段音頻文件，進(jìn)行MATLAB仿真時(shí)使用聲音數(shù)據(jù)(shj)輸入輸出函數(shù)：y,f,bits=wavread(path:/音頻文件名.wav)用于讀入音頻文件，并可控制其中的位及頻率。DFT是信號(hào)分析與處理中的一種重要變換。因直接計(jì)算DFT的計(jì)算量與變換區(qū)間長(zhǎng)度N的平方成正比，當(dāng)N較大時(shí)，計(jì)算量太大，所以行譜分析和信號(hào)的實(shí)時(shí)處理采

18、用快速傅里葉變換(簡(jiǎn)稱FFT)。進(jìn)行MATLAB仿真時(shí)采用函數(shù)Y=fft(y,N)可以對(duì)離散序列進(jìn)行N點(diǎn)DFT變換，將時(shí)域上的信號(hào)變換到頻域，進(jìn)行歸一化得到頻譜特性，根據(jù)此原理可對(duì)讀入的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行頻譜分析。3. 切比雪夫?yàn)V波器的振幅具有等波紋特性，它有兩種形式：（1）振幅特性在通帶內(nèi)是等波紋的、在阻帶內(nèi)是單調(diào)的切比雪夫I 型濾波器。（2）振幅特性在通帶內(nèi)是單調(diào)的、在阻帶內(nèi)是等波紋的切比雪夫II型濾波器，采用何種形式的切比雪夫?yàn)V波器取決于實(shí)際用途。切比雪夫?yàn)V波器的設(shè)計(jì)方法就是將逼近精確度均勻分布在整個(gè)通帶內(nèi)，或者均勻分布在整個(gè)阻帶內(nèi)，或者均勻分布在兩者之內(nèi)，這樣就可以使濾波器階數(shù)大大降低。切比

19、雪夫I型濾波器平方幅度響應(yīng)函數(shù)表示為:=1+C()其中 1.切比雪夫II型濾波器平方幅度響應(yīng)函數(shù)表示為：=1+ C()/(/)其中 1(正數(shù))，表示波紋變化情況；為截止頻率；N為濾波器的階次,也是 C() 的階次。4. 語(yǔ)音加密解密是將語(yǔ)音信號(hào)通過(guò)倒頻系統(tǒng)，倒頻系統(tǒng)的工作原理如圖所示，設(shè)輸入信號(hào)的最高角頻率為，HP是理想高通濾波器，其截止角頻率為，LP為理想低通濾波器，其截止角頻率為。倒頻后的信號(hào)和原始信號(hào)具有相同的頻帶范圍。由于原始語(yǔ)音信號(hào)的頻率成分被置亂從而降低了可懂度，起到語(yǔ)音保密作用，在接受端采用同樣的倒頻器再將信號(hào)恢復(fù)。3.5 GUI的設(shè)計(jì)(shj)分析設(shè)計(jì)(shj)要求：演示(yn

20、sh)系統(tǒng)使用GUI界面或混合編程實(shí)現(xiàn)集成打包發(fā)布。設(shè)計(jì)原理：本次課程設(shè)計(jì)由于結(jié)果中圖形太多，若一次性完成所以題目的演示則需要開(kāi)創(chuàng)許多個(gè)新的窗口進(jìn)行圖形建立，這樣不方便驗(yàn)收及查看。所以最后決定采用圖形用戶（GraphicalUserInterface，簡(jiǎn)稱GUI）界面。GUI是GraphicalUserInterface的簡(jiǎn)稱，即圖形用戶界面，通常人機(jī)交互圖形化用戶界面設(shè)計(jì)經(jīng)常讀做“goo-ee”，準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)GUI就是屏幕產(chǎn)品的視覺(jué)體驗(yàn)和互動(dòng)操作部分。GUI是一種結(jié)合計(jì)算機(jī)科學(xué)、美學(xué)、心理學(xué)、行為學(xué)，及各商業(yè)領(lǐng)域需求分析的人機(jī)系統(tǒng)工程，強(qiáng)調(diào)人機(jī)環(huán)境三者作為一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)測(cè)試分析4.1

21、 問(wèn)題一數(shù)據(jù)測(cè)試分析功能實(shí)現(xiàn)： 設(shè)一序列含有三種頻率成分：采樣頻率，分別取點(diǎn)數(shù)據(jù)作頻譜特性分析，分別取點(diǎn)數(shù)據(jù)作頻譜特性分析，分別繪出、的64點(diǎn)DFT、64點(diǎn)補(bǔ)0到128點(diǎn)時(shí)的DFT、128點(diǎn)的DFT波形，比較說(shuō)明在哪種情況下可以清楚地分別出信號(hào)的頻率分量。構(gòu)造滿足三個(gè)頻率(pnl)分量的余弦序列x(n)并得到x(n)的采樣圖fs=10;f1=2;f2=2.05;f3=1.9;n=0:1:N1-1;xn=cos(2*pi*n*f1/fs)+cos(2*pi*n*f2/fs)+cos(2*pi*n*f3/fs);%滿足條件的余弦序列(xli)對(duì)x(n)進(jìn)行(jnxng)不同N點(diǎn)的傅里葉運(yùn)算得到的6

22、4點(diǎn)DFT、64點(diǎn)補(bǔ)0到128點(diǎn)時(shí)的DFT、128點(diǎn)的DFTN1=64;Xk=fft(xn,N1);%對(duì)x(n)進(jìn)行64點(diǎn)DFT運(yùn)算F=abs(Xk); stem(n,F,.);N2=128;n=0:1:N2-1;xn=xn zeros(1,N2-N1);%對(duì)64點(diǎn)采樣序列x(n)進(jìn)行補(bǔ)零到128點(diǎn)Xk=fft(xn,N2); AXk=abs(Xk); %對(duì)補(bǔ)零到128點(diǎn)的序列進(jìn)行DFT運(yùn)算stem(n,AXk,.);Xk=fft(xn,N2);AXk=abs(Xk);%對(duì)x(n)進(jìn)行128點(diǎn)DFT運(yùn)算stem(n,AXk,.);運(yùn)行程序得到結(jié)果：圖1 余弦序列x(n)圖像圖2 X(k)64點(diǎn)

23、DFT圖像(t xin)圖3 X(k)64點(diǎn)補(bǔ)零到128點(diǎn)DFT圖像(t xin)圖4 X(k)128點(diǎn)DFT圖像(t xin)數(shù)據(jù)分析：因?yàn)椴蓸?ci yn)最小點(diǎn)數(shù)為82點(diǎn)，所以當(dāng)N1=64點(diǎn)采樣(ci yn)時(shí)進(jìn)過(guò)DFT變換由于展覽效應(yīng)不能分辨出原始正弦信號(hào)的頻譜，如圖2所示；64點(diǎn)采樣經(jīng)補(bǔ)零到128點(diǎn)后對(duì)頻譜分辨率沒(méi)有影響只是對(duì)頻譜起到了平滑作用，補(bǔ)零僅使采樣間隔變小，但得到的頻譜采樣的包絡(luò)仍是已經(jīng)變模糊的頻譜，所以頻譜分辨率沒(méi)有提高，如圖3所示；采樣N2=128點(diǎn)的正弦序列因滿足采樣點(diǎn)數(shù)N2fh/F，所以可以清楚的分辨出信號(hào)的頻譜成分，如圖4所示。增大DFT的變換空間和截取長(zhǎng)度，使頻

24、率的采樣間隔變小，增加頻域采樣點(diǎn)數(shù)和采樣點(diǎn)位置，使原來(lái)漏掉的某些頻譜分來(lái)那個(gè)被檢測(cè)出來(lái)。4.2 問(wèn)題二數(shù)據(jù)測(cè)試分析功能實(shí)現(xiàn)：M點(diǎn)平滑濾波器可以表示：其中， S1是低頻正弦信號(hào)，S2是高頻正弦信號(hào)令 M=3時(shí)，寫出平滑濾波器的單位脈沖響應(yīng)h(n)。當(dāng)M=3時(shí)，三點(diǎn)平滑濾波器可以表示為：要求單位(dnwi)脈沖響應(yīng)h(n)，令輸入=,則可得到(d do)h(n)=分別(fnbi)畫出、和M=3時(shí)的輸出的波形圖。并分析平滑濾波器的特性。n=0:100;s1=cos(2*pi*0.05*n);s2=cos(2*pi*0.47*n);x=s1+s2;M=3;num=ones(1,3);y1=filter

25、(num,1,x)/M;%構(gòu)造M點(diǎn)濾波器的表達(dá)式stem(n,s1,.); stem(n,s2,.);stem(n,x,.); stem(n,y1,.);圖5 M=3,s1(n)的波形圖圖6 M=3,s2(n)的波形圖圖7 M=3,x(n)的波形圖圖8 M=3,y1(n)的波形圖改變(gibin)M的值（如令M=5，7，11），畫出它們(t men)對(duì)應(yīng)的輸出。分析(fnx)M的大小對(duì)濾波器的影響。M=3;num=ones(1,11);y1=filter(num,1,x)/M;%構(gòu)造M點(diǎn)濾波器的表達(dá)式M=5;y2=filter(num,1,x)/M;M=7;y3=filter(num,1,x)

26、/M;M=11;y4=filter(num,1,x)/M;stem(n,y1,.); stem(n,y2,.);stem(n,y3,.); stem(n,y4,.);圖9 M=5,y1(n)的波形圖圖10 M=7,y1(n)的波形圖圖11 M=11,y1(n)的波形圖對(duì)于四個(gè)不同的M值，分別(fnbi)畫出濾波器對(duì)應(yīng)的幅頻特性曲線。N1=length(y1)+1;N2=length(y2)+1;N3=length(y3)+1;N4=length(y4)+1;f1=0:1/(N1/2):1-1/(N1/2);f2=0:1/(N2/2):1-1/(N2/2);f3=0:1/(N3/2):1-1/(

27、N3/2);f4=0:1/(N4/2):1-1/(N4/2);Y1=abs(fft(y1);Y2=abs(fft(y2);Y3=abs(fft(y3);Y4=abs(fft(y4);stem(f1,Y1(1:N1/2),.); stem(f2,Y2(1:N2/2),.);stem(f3,Y3(1:N3/2),.); stem(f4,Y4(1:N4/2),.);圖12 M=3，信號(hào)頻譜特性(txng)曲線圖13 M=5，信號(hào)(xnho)頻譜特性曲線圖14 M=7，信號(hào)(xnho)頻譜特性曲線圖15 M=11，信號(hào)頻譜特性(txng)曲線數(shù)據(jù)分析：平滑濾波器（FIR）允許地獄截止頻率的信號(hào)通過(guò)，但

28、高于截止頻率的信號(hào)被數(shù)字濾波器濾除，具有低通特性。s1、s2、x信號(hào)與M值無(wú)關(guān)，至三個(gè)信號(hào)不受M值的影響。觀察（圖8-圖11）輸出信號(hào)的波形和（圖12-圖15）頻譜仿真圖，y信號(hào)的幅值隨M值的增大而減小，原因是M值增大使低通濾波器的長(zhǎng)度增長(zhǎng)了，同時(shí)噪聲也隨M值的增大而減少，降低了濾波器的截止頻率從而使濾波器的濾波效果則更明顯，所以輸出信號(hào)的頻譜特性圖像尾部(wi b)突起的頻率分量（即噪聲）隨著M值的增大而減小。4.3 問(wèn)題(wnt)三數(shù)據(jù)測(cè)試分析功能(gngnng)實(shí)現(xiàn)：利用巴特沃斯濾波器原型設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字帶通濾波器，采用數(shù)字域頻率變換(binhun)法、雙線性變換法。T1。(要求：應(yīng)盡量避免

29、使用現(xiàn)成的工具箱函數(shù))技術(shù)指標(biāo)：通帶下截止頻率，上截止頻率，通帶內(nèi)最大衰減；阻帶下截止頻率上截止頻率,阻帶最小衰減。針對(duì)問(wèn)題三濾波器的設(shè)計(jì)，分別對(duì)使用工具函數(shù)和不實(shí)用工具函數(shù)進(jìn)行比較，得到的波形一致，可認(rèn)為帶通濾波器設(shè)計(jì)的模擬過(guò)程正確。使用工具函數(shù)：T=1;ft=1/T;wp1=0.4*pi;wp2=0.5*pi;wp=wp1,wp2;wpt=wp/ft;ws1=0.2*pi;ws2=0.7*pi;ws=ws1,ws2;wst=ws/ft;rp=3;rs=30;Op=2*ft*tan(wpt/2);Os=2*ft*tan(wst/2);N,Wn=buttord(Op,Os,rp,rs,s);%

30、計(jì)算濾波器的階數(shù)N和截止頻率WnBt,At=butter(N,Wn,s);%設(shè)計(jì)一個(gè)N階巴特沃斯濾波器Bz,Az=bilinear(Bt,At,ft);%雙線性變換為數(shù)字濾波器H,W=freqz(Bz,Az);%求數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng)subplot(2,2,1);plot(W*ft/(2*pi),abs(H);grid on;xlabel(頻率);ylabel(幅值);title(數(shù)字濾波器幅頻響應(yīng)曲線(工具函數(shù));subplot(2,2,2);plot(W*ft/(2*pi),angle(H);grid on;xlabel(頻率);ylabel(相位);title(數(shù)字濾波器相頻特性曲線(工

31、具函數(shù));不使用工具函數(shù)：確定帶通數(shù)字濾波器的技術(shù)指標(biāo)。將帶通數(shù)字濾波器的邊界頻率轉(zhuǎn)換成帶通模擬(mn)濾波器的邊界頻率，轉(zhuǎn)換公式為：將帶通模擬(mn)濾波器技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換成低通模擬濾波器技術(shù)指標(biāo)。設(shè)計(jì)(shj)模擬低通濾波器。通過(guò)頻率變換將模擬低通濾波器轉(zhuǎn)換成帶通過(guò)渡模擬濾波器。（6）采用雙線性變換法將帶通過(guò)渡模擬濾波器轉(zhuǎn)換成帶通數(shù)字濾波器。wp1=0.4*pi;wp2=0.5*pi;ws1=0.2*pi;ws2=0.7*pi;T=1; ft=1/T;Rp1=2/T*tan(wp1/2);Rp2=2/T*tan(wp2/2);Rs1=2/T*tan(ws1/2);Rs2=2/T*tan(ws2

32、/2);Rs11=Rp1*Rp2/Rs2;Ap=3;As=30;Rs=(Rp1*Rp2-Rs11*Rs11)/(Rs11*(Rp2-Rp1);Rp=1;ksp=sqrt(10(0.1*As)-1)/(10(0.1*Ap)-1);Rsp=2*pi*Rs/(2*pi*Rp);n=log10(ksp)/log10(Rsp);N=ceil(n)圖16 數(shù)字濾波器幅頻響應(yīng)曲線(非工具函數(shù))圖17 數(shù)字濾波器相頻特性曲線(非工具(gngj)函數(shù))兩個(gè)方法進(jìn)行(jnxng)對(duì)比：得到的數(shù)字帶通濾波器特性一致，可認(rèn)為模擬帶通濾波器的設(shè)計(jì)過(guò)程正確。圖18 使用(shyng)工具函數(shù)對(duì)比不使用工具函數(shù)數(shù)據(jù)分析：

33、帶通濾波器是一個(gè)允許特定頻段的波通過(guò)同時(shí)屏蔽其他頻段的設(shè)備。由圖18可以得到幅頻特性滿足帶通濾波器的特性。觀察波形得出通帶頻率在0.4,0.5,阻帶為0,0.20.7,)，滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)。4.4 問(wèn)題(wnt)四數(shù)據(jù)測(cè)試分析功能(gngnng)實(shí)現(xiàn)：讀入或錄制(l zh)一段語(yǔ)音信號(hào)x,Fs,bits=wavread(CEG.wav);%讀取語(yǔ)音信號(hào)sound(x,Fs,bits);plot(x);title(原始信號(hào)的波形);圖19 語(yǔ)音信號(hào)的原始波形利用FFT分析語(yǔ)音信號(hào)頻譜分布特性。X=abs(fft(x);N=length(x)+1;f=0:1/(N/2):1-1/(N/2);plot(

34、f,X(1:N/2);title(原始信號(hào)的頻譜);圖20 語(yǔ)音原始信號(hào)(xnho)的頻譜特性選擇(xunz)角頻率和，設(shè)計(jì)(shj)相應(yīng)的低通、高通濾波器，畫出濾波器的幅頻特性圖fp=1000;fs=2000;Wp=2*fp/Fs; %濾波器的阻帶截止頻率Ws=2*fs/Fs; %濾波器的通帶截止頻率Rs=60;Rp=0.1;N,Wn=cheb1ord(Wp,Ws,Rp,Rs);num,den=cheby1(N,Rp,Wn,low); h,w=freqz(num,den);subplot(2,1,1);plot(w/pi,abs(h);grid;xlabel(omega/pi);ylabel

35、(振幅);title(契比雪夫型低通濾波器的幅頻響應(yīng));fp=3000;fs=2000;Ws1=2*fs/Fs;Wp1=2*fp/Fs;Rs1=60;Rp1=0.1;N1,Wn1=cheb1ord(Wp1,Ws1,Rp1,Rs1);num1,den1=cheby1(N1,Rp1,Wn1,high);h1,w1=freqz(num1,den1);subplot(2,1,2);plot(w1/pi,abs(h1);xlabel(omega/pi);ylabel(振幅); title(契比雪夫型高通濾波器的幅頻響應(yīng)(xingyng);圖21 契比雪夫高筒、低通濾波器數(shù)據(jù)分析： 高通濾波器允許高于某一

36、截頻的頻率通過(guò)(tnggu)，而大大衰減較低頻率的一種濾波器，它去掉(q dio)了信號(hào)中不必要的低頻成分或者說(shuō)去掉了低頻干擾。低通濾波器是容許低于截止 HYPERLINK /view/30964.htm t /view/_blank 頻率的信號(hào)通過(guò)， 但高于 HYPERLINK /view/141523.htm t /view/_blank 截止頻率的信號(hào)不能通過(guò)的電子濾波裝置。由圖21的波形觀察可知，滿足高通低通特性。利用倒頻系統(tǒng)對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行加密和解密，畫出語(yǔ)音信號(hào)在加密前和加密后的時(shí)域和頻域波形圖，并通過(guò)語(yǔ)音回放驗(yàn)證加密和解密的效果。y=x;N=length(y);%求出語(yǔ)音信號(hào)的長(zhǎng)度

37、k=0:N-1;t=k/Fs;s=cos(2.0*pi*Fb*t);y=y;y=y(1,:).*s;Nb,wc=cheb1ord(Wp1,Ws1,Rp1,Rs1);b,a=cheby1(Nb,Rp1,wc,high);%計(jì)算切比雪夫I型模擬高通濾波器系統(tǒng)函數(shù)(hnsh)系數(shù)yh=filter(b,a,y);s1=cos(2*pi*(Fb+Fm)*t);y1=yh.*s1;Nb,wc=cheb1ord(Wp,Ws,Rp,Rs);%計(jì)算(j sun)切比雪夫I型模擬低通濾波器階數(shù)和截止頻率c,d=cheby1(Nb,Rp,wc,low);%計(jì)算切比雪夫I型模擬(mn)低通濾波器系統(tǒng)函數(shù)系數(shù)yd=f

38、ilter(c,d,y1);加密過(guò)程：圖22 高通濾波后的時(shí)域波形(b xn)和頻譜特性圖23 低通濾波后的時(shí)域波形(b xn)和頻譜特性解密(ji m)過(guò)程：圖24 第二次高通濾波后的時(shí)域波形(b xn)和頻譜特性圖25 第二次高通濾波后的時(shí)域波形(b xn)和頻譜特性數(shù)據(jù)分析：將三個(gè)(或三個(gè)以上)不同的音階，按照一定的關(guān)系結(jié)合在一起，即為和弦，這就是(jish)和弦音的定義。由圖19和圖20可以看出CEG和弦信號(hào)(xnho)的時(shí)域波形和頻譜分布，和弦音可分解為不同頻帶的單音信號(hào)，在不同頻帶其頻率分布及其振幅大小的不同都會(huì)造成音律不同。由GEG語(yǔ)音信號(hào)通過(guò)倒頻系統(tǒng)，分別通過(guò)高通低通濾波器，由

39、圖22和圖23再對(duì)比原始頻譜可知，濾去高頻和低頻成分，中間成分實(shí)現(xiàn)了頻譜搬移，頻譜特性反轉(zhuǎn)，即加密過(guò)程。通過(guò)倒頻系統(tǒng)將信號(hào)的高頻和低頻進(jìn)行交換，即將信號(hào)的高頻部分搬到低頻段，而將低頻部分搬到高頻段。倒頻后的信號(hào)和原始信號(hào)具有相同的頻帶范圍。由于原始語(yǔ)音信號(hào)的頻率成分被置亂從而降低了可懂度，起到語(yǔ)音保密作用。在接受端將加密過(guò)的語(yǔ)音信號(hào)通過(guò)倒頻器進(jìn)行解密，同樣的原理再次頻譜搬移，頻率處于中間部分的頻譜二次反轉(zhuǎn)，如圖24和圖25，經(jīng)過(guò)回放加密解密后的語(yǔ)音和原始語(yǔ)音進(jìn)行比對(duì)比，與頻譜圖顯示特性一致。4.5 GUI測(cè)試(csh)分析功能(gngnng)實(shí)現(xiàn)：在MATLAB主界面(jimin)中輸入“gu

40、ide”，再敲擊回車鍵，彈出GUI界面窗口，即可新建GUI界面，如下圖所示：圖26 GUI界面的新建窗口圖在圖26的窗口中點(diǎn)擊“OK”，則可新建一個(gè)GUI界面，并進(jìn)入其編輯窗口，如圖27所示：圖27 GUI界面的編輯窗口圖隨后便可在此窗口內(nèi)編輯演示界面，此次設(shè)計(jì)主要利用的是Static Text（靜態(tài)文本）和Push Button（按鈕）。在界面中輸入相關(guān)的靜態(tài)文本，并新建若干個(gè)按鈕，再以此在每個(gè)按鈕上點(diǎn)擊右鍵，選擇View CallBacks調(diào)出Call Back函數(shù)，將相應(yīng)(xingyng)設(shè)計(jì)題的源代碼輸入Call Back函數(shù)界面中對(duì)應(yīng)按鈕的段落后。如圖28和29所示：圖28 調(diào)用(d

41、ioyng)CallBack的操作流程圖圖29 CallBack代碼(di m)編輯窗口圖如此便可以建立一個(gè)(y )方便、美觀又直觀的演示界面，以便老師驗(yàn)收時(shí)操作簡(jiǎn)單、條理清晰、并且用時(shí)不長(zhǎng)，點(diǎn)擊(din j)每個(gè)控制按鈕，可以得到相應(yīng)的結(jié)果。運(yùn)行(ynxng)結(jié)果：圖30 最終的GUI界面問(wèn)題及解決方案5.1 設(shè)計(jì)過(guò)程看到設(shè)計(jì)題時(shí)，覺(jué)得平時(shí)課堂上學(xué)習(xí)的數(shù)字信號(hào)處理內(nèi)容不知道該用在哪兒，不知道從何處入手，一開(kāi)始只會(huì)按照書上的解題思路一步步來(lái)算，一步步來(lái)解這些題目，解出來(lái)后再設(shè)法將其輸入編程中，從而的到想要的答案?？墒敲看稳绱?，系統(tǒng)輸出的結(jié)果總是和預(yù)想中的不一樣，有些甚至不知道哪里出了錯(cuò)，原因在

42、于沒(méi)有深刻理解原理以及MATLAB基礎(chǔ)薄弱。后來(lái)，在翻閱了有關(guān)參考文獻(xiàn)后，知道了題目中大部分內(nèi)容都可以通過(guò)MATLAB強(qiáng)大的函數(shù)工具箱里的函數(shù)直接實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)過(guò)程中，總是用錯(cuò)函數(shù)，輸錯(cuò)參數(shù)或者矩陣的維數(shù)不一致無(wú)法運(yùn)算等，這類問(wèn)題層出不窮，畢竟是第一次用MATLAB進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)踐，很多問(wèn)題還是要虛心向老師和同學(xué)請(qǐng)教的。在很多次的請(qǐng)教，修改后，程序基本成功地得到了運(yùn)行，調(diào)試過(guò)程中又遇到了一些小問(wèn)題，大多是由于粗心導(dǎo)致的，這些問(wèn)題在調(diào)試過(guò)程中都得到了修正，并且把課堂學(xué)習(xí)的理論知識(shí)運(yùn)用到了實(shí)踐中。5.2 遇到的具體(jt)問(wèn)題1. 數(shù)字頻率和模擬(mn)頻率的概念混淆不清，不會(huì)歸一化解決(jiju)方法：

43、角頻率是物理頻率的2*pi倍，這個(gè)也稱模擬頻率。模擬頻率的單位： f赫茲 數(shù)字頻率,T是對(duì)某個(gè)具體模擬信號(hào)的等間隔采樣的時(shí)間間隔,采樣頻率fs=1/T,根據(jù)采樣定理,實(shí)際物理頻率表示AD采集物理信號(hào)的頻率，fs為采樣頻率，由奈奎斯特采樣定理可以知道，fs必須信號(hào)最高頻率的2倍才不會(huì)發(fā)生信號(hào)混疊，因此fs能采樣到的信號(hào)最高頻率為fs/2。實(shí)際需要超過(guò)的部分,例如語(yǔ)音信號(hào)最高3400HZ,取4000,故采樣頻 率=8000Hz；采樣之前還要對(duì)模擬信號(hào)濾波,濾除高于0.5fs的無(wú)用分量，故單位=弧度；w=02對(duì)應(yīng)模擬頻率的f=0fs對(duì)于離散信號(hào)的連續(xù)頻譜,在w=02上等間隔采樣N個(gè)點(diǎn)便于利用計(jì)算機(jī)處

44、理,k=0N-1雖然沒(méi)有單位,實(shí)際與w有對(duì)應(yīng)關(guān)系的,即k=0N-1對(duì)應(yīng)的w頻率=0，2/N，2/Nk，自然也跟模擬信號(hào)的頻率有對(duì)應(yīng)關(guān)系了。2. 對(duì)于問(wèn)題二，不知道如何使用MATLAB來(lái)寫出M點(diǎn)平滑濾波器的通用表達(dá)式解決方法：通過(guò)上網(wǎng)查閱資料和使用MATLAB中的help，找到了MATLAB中的工具差分函數(shù)filter(),其使用方法如下：Y = filter(B,A,X) ，輸入X為濾波前序列，Y為濾波結(jié)果序列，B/A 提供濾波器系數(shù)，B為分子，A為分母 整個(gè)濾波過(guò)程是通過(guò)下面差分方程實(shí)現(xiàn)的：利用filter函數(shù)構(gòu)造M點(diǎn)平滑濾波器。3. 不理解倒頻系統(tǒng)的工作原理以及倒頻后的形式解決方法：通過(guò)上

45、網(wǎng)查閱和咨詢老師，學(xué)習(xí)了倒頻就是將語(yǔ)音信號(hào)乘一個(gè)角頻率合適的余弦函數(shù)實(shí)現(xiàn)頻譜搬移，再將其通過(guò)濾波器截?cái)嗟玫接行У念l率成分，而加密解密就是倒頻后的信號(hào)和原始信號(hào)具有相同的頻帶范圍，由于原始語(yǔ)音信號(hào)的頻率成分被置亂從而降低了可懂度，起到語(yǔ)音保密作用，在接收端采用同樣的倒頻器再將信號(hào)恢復(fù)實(shí)現(xiàn)解密。六、設(shè)計(jì)(shj)心得體會(huì) 通過(guò)(tnggu)現(xiàn)代(xindi)信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)實(shí)踐，我學(xué)習(xí)會(huì)了MATLAB編程語(yǔ)言的基本概念、語(yǔ)法、語(yǔ)義和數(shù)據(jù)類型的使用特點(diǎn)，加深了對(duì)數(shù)字信號(hào)處理這門學(xué)科所學(xué)理論知識(shí)的理解，掌握了運(yùn)用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的基本思想和方法，更重要的是培養(yǎng)了自己的自學(xué)能力。 雖然MATLAB一些基礎(chǔ)

46、的知識(shí)，并且學(xué)習(xí)了數(shù)字信號(hào)處理這門課程，但是剛開(kāi)始面對(duì)這個(gè)題目還是無(wú)從下手。剛拿到程序設(shè)計(jì)課題時(shí)，我感覺(jué)一片茫然，因?yàn)樵谥暗男盘?hào)處理學(xué)習(xí)中，本身對(duì)數(shù)字信號(hào)處理這門學(xué)科的學(xué)習(xí)就不精深，更何況只是在一些例題中接觸過(guò)MATLAB語(yǔ)言，甚至沒(méi)有看過(guò)一些基礎(chǔ)的書籍，更沒(méi)有上過(guò)課，所以初次遇到一個(gè)實(shí)際問(wèn)題的整體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。不過(guò)通過(guò)請(qǐng)教老師懂得了首先要了解解題思路，以及若要實(shí)現(xiàn)此次設(shè)計(jì)需要哪些最基本的思路和函數(shù)。同時(shí)在編寫程序以及調(diào)試的過(guò)程中遇到了很多困難，但是我通過(guò)去上網(wǎng)查找資料，請(qǐng)教同學(xué)老師，再自己一點(diǎn)點(diǎn)改善程序，最終還是編寫出一個(gè)比較完善的程序，基本實(shí)現(xiàn)了所有要求功能，這是最值得我欣慰的一點(diǎn)。 至此，

47、我真真體會(huì)到清晰地思路對(duì)成功編寫一個(gè)程序的重要性。當(dāng)然成功編寫一個(gè)程序絕非易事，之前，我總以為程序能夠正常運(yùn)行，就代表著編程成功，后來(lái)我才發(fā)現(xiàn)我大錯(cuò)特錯(cuò)了。我用了三天時(shí)間，完成了程序的編寫、改錯(cuò)，但我立刻發(fā)現(xiàn)盡管程序能夠正常運(yùn)行，部分功能卻不完善，甚至不能出現(xiàn)自己想要的結(jié)果。經(jīng)過(guò)一次又一次調(diào)試、修改又修改，一點(diǎn)一點(diǎn)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并改正，我才真正發(fā)現(xiàn)編程遠(yuǎn)沒(méi)有想象中的簡(jiǎn)單，并且深刻體會(huì)到編程和單純的解題是有著多么大的不同。它需要的不僅是清晰地編程思路、編程技巧，還需要細(xì)心，有耐心有毅力。 在編程過(guò)程中，我遇到了許多問(wèn)題，通過(guò)查找資料也未能找到原因，每次我想老師請(qǐng)教，可老師總不是萬(wàn)能的，顧不到每一位同學(xué)

48、的要求。就和周圍的同學(xué)學(xué)習(xí)、交流、討論，查缺補(bǔ)漏，互相進(jìn)步。我想這便是團(tuán)隊(duì)精神，有的時(shí)候真的是人多力量大。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)MATLAB，以及數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)有了更深的理解，同時(shí)也加深了對(duì)數(shù)字信號(hào)處理理論知識(shí)的理解。編程也增強(qiáng)了動(dòng)手能力，也增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)意識(shí)，提高了綜合能力，使我得到了很大的鍛煉。 最后，我收獲的不僅僅是對(duì)上學(xué)期已學(xué)的知識(shí)的鞏固，和MATLAB這項(xiàng)新的工作平臺(tái)，我還學(xué)會(huì)了遇到難題時(shí)不能輕易放棄，要有迎難而上的勇氣，有時(shí)候自己一個(gè)人完成不了的理解不了的知識(shí)，多請(qǐng)教請(qǐng)教別人是一項(xiàng)很好的選擇等等?？傊@次課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)會(huì)了很多，我會(huì)銘記于心，讓其在以后的學(xué)習(xí)、生活或者工作中都時(shí)刻警

49、醒著我，感謝老師在整個(gè)課程設(shè)計(jì)中給的指導(dǎo)幫助。參考文獻(xiàn)1數(shù)字(shz)信號(hào)處理.丁玉美等 西安電子科技大學(xué)出版社2MATLAB程序設(shè)計(jì)(chn x sh j)與應(yīng)用劉衛(wèi)國(guó)主編 高等教育出版社附錄(fl)源代碼問(wèn)題(wnt)一：%問(wèn)題(wnt)一：DFT頻譜分析clear all;N1=64;fs=10;f1=2;f2=2.05;f3=1.9;n=0:1:N1-1;xn=cos(2*pi*n*f1/fs)+cos(2*pi*n*f2/fs)+cos(2*pi*n*f3/fs);%滿足條件的余弦序列x(n)Xk=fft(xn,N1);%對(duì)x(n)進(jìn)行64點(diǎn)DFT運(yùn)算F=abs(Xk);%繪出64點(diǎn)

50、采樣余弦序列x(n)subplot(2,2,1);plot(n,xn);title(余弦序列x(n)圖像);xlabel(n);ylabel(xn);%繪出X(k)64點(diǎn)DFT頻譜幅度subplot(2,2,2);stem(n,F,.);title(X(k)64點(diǎn)DFT圖像);xlabel(n);ylabel(|X64(k)|);%繪出64點(diǎn)補(bǔ)零到128點(diǎn)的DFT頻譜幅度N2=128;n=0:1:N2-1;xn=xn zeros(1,N2-N1);%對(duì)64點(diǎn)采樣序列x(n)進(jìn)行補(bǔ)零到128點(diǎn)Xk=fft(xn,N2); AXk=abs(Xk); %對(duì)補(bǔ)零到128點(diǎn)的序列進(jìn)行DFT運(yùn)算subpl

51、ot(2,2,3);stem(n,AXk,.) title(X(k)補(bǔ)零到128點(diǎn)DFT圖像(t xin);xlabel(n);ylabel(補(bǔ)零|X128(k)|);%繪出X(k)的128點(diǎn)DFT頻譜幅度(fd)xn=sin(2*pi*f1*n/fs)+sin(2*pi*f2*n/fs)+sin(2*pi*f3*n/fs);%滿足條件的正弦(zhngxin)序列Xk=fft(xn,N2);AXk=abs(Xk);%對(duì)x(n)進(jìn)行128點(diǎn)DFT運(yùn)算subplot(2,2,4);stem(n,AXk,.);title(X(k)的128點(diǎn)DFT圖像);xlabel(n);ylabel(|X128(

52、k)|);問(wèn)題二：clear all;n=0:100;s1=cos(2*pi*0.05*n);s2=cos(2*pi*0.47*n);x=s1+s2;M=3;num=ones(1,11);y1=filter(num,1,x)/M;%構(gòu)造M點(diǎn)濾波器的表達(dá)式M=5;y2=filter(num,1,x)/M;M=7;y3=filter(num,1,x)/M;M=11;y4=filter(num,1,x)/M;%(1)分別畫出M=3時(shí)，s1(n) s2(n) x(n) y(n)的圖像figure(1);subplot(2,2,1);stem(n,s1,.);xlabel(n);ylabel(s1);a

53、xis(0,100,-2,2);title(M=3,s1(n)的波形圖);subplot(2,2,2);stem(n,s2,.);xlabel(n);ylabel(s2);axis(0,100,-2,2);title(M=3,s2(n)的波形圖);subplot(2,2,3);stem(n,x,.);xlabel(n);ylabel(x(n);axis(0,100,-2,2);title(M=3,x(n)的波形圖);subplot(2,2,4);stem(n,y1,.);xlabel(n);ylabel(y1(n);axis(0,100,-2,2);title(M=3,y1(n)的波形圖);%

54、改變改變M的值（如令M=5，7，11），畫出它們(t men)對(duì)應(yīng)的輸出figure(2);subplot(2,2,1);stem(n,y1,.);axis(0,100,-2,2);title(M=3,y1(n)的波形圖);xlabel(n);ylabel(y1(n);subplot(2,2,2);stem(n,y2,.);axis(0,100,-2,2);title(M=5,y1(n)的波形圖);xlabel(n);ylabel(y2(n);subplot(2,2,3);stem(n,y3,.);axis(0,100,-2,2);title(M=7,y1(n)的波形圖);xlabel(n);

55、ylabel(y3(n);subplot(2,2,4);stem(n,y4,.);axis(0,100,-2,2);title(M=11,y1(n)的波形圖);xlabel(n);ylabel(y4(n);%M=3,5,7,11，分別(fnbi)畫出濾波器對(duì)應(yīng)的幅頻特性曲線figure(3);N1=length(y1)+1;N2=length(y2)+1;N3=length(y3)+1;N4=length(y4)+1;f1=0:1/(N1/2):1-1/(N1/2);f2=0:1/(N2/2):1-1/(N2/2);f3=0:1/(N3/2):1-1/(N3/2);f4=0:1/(N4/2):

56、1-1/(N4/2);subplot(2,2,1);Y1=abs(fft(y1);Y2=abs(fft(y2);Y3=abs(fft(y3);Y4=abs(fft(y4);stem(f1,Y1(1:N1/2),.);xlabel(/rad);ylabel(幅度(fd);title(M=3，信號(hào)頻譜特性曲線);subplot(2,2,2);stem(f2,Y2(1:N2/2),.);xlabel(/rad);ylabel(幅度);title(M=5，信號(hào)頻譜特性曲線);subplot(2,2,3);stem(f3,Y3(1:N3/2),.);xlabel(/rad);ylabel(幅度);tit

57、le(M=7，信號(hào)頻譜特性曲線);subplot(2,2,4);stem(f4,Y4(1:N4/2),.);xlabel(/rad);ylabel(幅度(fd);title(M=11，信號(hào)(xnho)頻譜特性曲線);問(wèn)題(wnt)三：%雙線性法設(shè)計(jì)帶通濾波器%使用工具函數(shù)%T=1;ft=1/T;close(figure(1);close(figure(2);close(figure(3);wp1=0.4*pi;wp2=0.5*pi;wp=wp1,wp2;wpt=wp/ft;ws1=0.2*pi;ws2=0.7*pi;ws=ws1,ws2;wst=ws/ft;rp=3;rs=30;Op=2*ft

58、*tan(wpt/2);Os=2*ft*tan(wst/2);N,Wn=buttord(Op,Os,rp,rs,s);%計(jì)算濾波器的階數(shù)N和截止頻率WnBt,At=butter(N,Wn,s);%設(shè)計(jì)一個(gè)N階巴特沃斯濾波器Bz,Az=bilinear(Bt,At,ft);%雙線性變換為數(shù)字濾波器H,W=freqz(Bz,Az);%求數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng)subplot(2,2,1);plot(W*ft/(2*pi),abs(H);grid on;xlabel(頻率);ylabel(幅值);title(數(shù)字濾波器幅頻響應(yīng)曲線(工具函數(shù));subplot(2,2,2);plot(W*ft/(2*pi

59、),angle(H);grid on;xlabel(頻率);ylabel(相位);title(數(shù)字濾波器相頻特性曲線(qxin)(工具函數(shù));%不使用工具(gngj)函數(shù)%wp1=0.4*pi;wp2=0.5*pi;ws1=0.2*pi;ws2=0.7*pi;T=1; ft=1/T;Rp1=2/T*tan(wp1/2);Rp2=2/T*tan(wp2/2);Rs1=2/T*tan(ws1/2);Rs2=2/T*tan(ws2/2);Rs11=Rp1*Rp2/Rs2;Ap=3;As=30;Rs=(Rp1*Rp2-Rs11*Rs11)/(Rs11*(Rp2-Rp1);Rp=1;ksp=sqrt(1

60、0(0.1*As)-1)/(10(0.1*Ap)-1);Rsp=2*pi*Rs/(2*pi*Rp);n=log10(ksp)/log10(Rsp);N=ceil(n)Wn=2*pi*Rs*(10(0.1*Ap)-1)(-1/(2*N)Bt,At=butter(N,Wn,s);%設(shè)計(jì)(shj)一個(gè)N階低通巴特沃斯濾波器%利用頻率變換將模擬低通濾波器轉(zhuǎn)換為模擬帶濾波器z,p,k=buttap(N);B,A=zp2tf(z,p,k);wp=sqrt(Rp1*Rp2);Bw=Rp2-Rp1;Bs,As=lp2bp(B,A,wp,Bw);%雙線性變換為數(shù)字濾波器Bz,Az=bilinear(Bs,As,