數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件

數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇1實(shí)驗(yàn)一驗(yàn)證取樣定理實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證奈奎斯特取樣定理，加深對時(shí)域取樣后信號頻譜變化的認(rèn)識。實(shí)驗(yàn)一驗(yàn)證取樣定理實(shí)驗(yàn)?zāi)康?數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件3數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件4數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件5數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件6數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件7數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件8實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求為了方便試驗(yàn)，我們專門開發(fā)了取樣定理的演示軟件。該軟件主要包括“示例”和“抽樣”兩大部分。在桌面上找到“采樣演示”的圖標(biāo)，雙擊進(jìn)入演示界面。按照下列要求進(jìn)行操作，記錄有關(guān)波形。1.進(jìn)入：示例→抽樣定理示例。閱讀“定理內(nèi)容”和“定理說明”；改變采樣頻率FS，觀察圖中取樣后信號頻譜波形的變化情況；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求為了方便試驗(yàn)，我們專門開發(fā)了取樣定理的演示軟件9FS的取值為30KHz，40KHz和60KHz時(shí)，分別記錄取樣后信號頻譜波形圖，指明頻譜的混疊情況并分析原因。2.進(jìn)入：示例 →傅里葉變換示例。觀察周期信號、非周期信號、周期序列以及非周期序列的傅里葉變換波形圖，思考圖中四種信號的傅里葉變換的關(guān)系，紀(jì)錄圖中波形。FS的取值為30KHz，40KHz和60KHz時(shí)，分別記錄取103.進(jìn)入：示例→信號泄漏演示。閱讀界面中的文字說明，理解信號泄漏的原理；以N=16為例，輸入信號頻率分別為0.5SF/2和0.2SF/2時(shí)觀察圖中離散數(shù)字頻域和連續(xù)數(shù)字頻域的波形，指出以上兩種情況下是否發(fā)生了信號泄漏現(xiàn)象，并分析原因。3.進(jìn)入：示例→信號泄漏演示。閱讀界面中的文字說明，理解信114．進(jìn)入：示例→信號混疊演示。閱讀界面中的文字說明，理解信號混疊的原理；點(diǎn)擊“應(yīng)用”按鈕，觀察圖中波形的變化情況，分析原因。4．進(jìn)入：示例→信號混疊演示。閱讀界面中的文字說明，理解信號125．進(jìn)入：抽樣→連續(xù)有限信號抽樣。任意選擇幾種不同的信號，改變抽樣頻率fs觀察圖中“抽樣后信號頻譜”的變化情況；針對“單邊余弦信號”截取兩個信號周期，即：信號終止點(diǎn)取40s，當(dāng)抽樣頻率fs分別取2KHz和0.2KHz時(shí)記錄對應(yīng)的波形圖，并分析“抽樣后信號頻譜”波形的失真情況。5．進(jìn)入：抽樣→連續(xù)有限信號抽樣。任意選擇幾種不同的信號，改136．進(jìn)入：抽樣→連續(xù)無線信號抽樣。任意選擇幾種不同的信號，改變抽樣頻率fs觀察圖中“抽樣后信號頻譜”的變化情況；針對“余弦信號”當(dāng)抽樣角頻率分別取和時(shí)記錄對應(yīng)的波形圖，并分析抽樣角頻率對“抽樣后信號頻譜”波形的影響。6．進(jìn)入：抽樣→連續(xù)無線信號抽樣。任意選擇幾種不同的信號，改14實(shí)驗(yàn)二線性卷積與循環(huán)卷積的計(jì)算

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握計(jì)算機(jī)的使用方法和常用系統(tǒng)軟件及應(yīng)用軟件的使用。2、通過編程，上機(jī)調(diào)試程序，進(jìn)一步增強(qiáng)使用計(jì)算機(jī)解決問題的能力。3、掌握線性卷積與循環(huán)卷積軟件實(shí)現(xiàn)的方法，并驗(yàn)證二者之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)二線性卷積與循環(huán)卷積的計(jì)算一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?5一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握計(jì)算機(jī)的使用方法和常用系統(tǒng)軟件及應(yīng)用軟件的使用。2、通過編程，上機(jī)調(diào)試程序，進(jìn)一步增強(qiáng)使用計(jì)算機(jī)解決問題的能力。3、掌握線性卷積與循環(huán)卷積軟件實(shí)現(xiàn)的方法，并驗(yàn)證二者之間的關(guān)系。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?6二、基本原理二、基本原理17數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件18數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件19數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件20數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件21數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件22數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件23數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件24數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件25數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件26數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件27數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件28數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件29數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件30數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件31數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件32數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件33四、實(shí)驗(yàn)要求及內(nèi)容四、實(shí)驗(yàn)要求及內(nèi)容34數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件35五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、列出計(jì)算兩種卷積的公式，畫出程序框圖，并列出實(shí)驗(yàn)程序清單（可略）（包括必要的程序說明）。2、記錄調(diào)試運(yùn)行情況及所遇問題的解決方法。3、給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并對結(jié)果作出分析。驗(yàn)證循環(huán)卷積兩者之間的關(guān)系。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、列出計(jì)算兩種卷積的公式，畫出程序框圖，并列出36實(shí)驗(yàn)三應(yīng)用快速離散傅里葉變換

(FFT)對信號進(jìn)行頻譜分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過這一實(shí)驗(yàn)，能夠熟練掌握快速離散傅里葉變換（FFT）的原理及其用FFT進(jìn)行頻譜分析的基本方法。2、在通過計(jì)算機(jī)上用軟件實(shí)現(xiàn)FFT及信號的頻譜分析。3、通過實(shí)驗(yàn)對離散傅里葉變換的主要性質(zhì)及FFT在數(shù)字信號處理中的重要作用有進(jìn)一步的了解。實(shí)驗(yàn)三應(yīng)用快速離散傅里葉變換

(FFT)對信號進(jìn)行頻譜分37數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件38數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件39數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件40數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件41數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件42當(dāng)周期減小時(shí)顯然的譜只應(yīng)該在及才有分量，實(shí)驗(yàn)者可以通過和上述相同的步驟加以理論證明。由于與相位差，所以它的DFT只包括實(shí)部而沒有虛部，以上這些性質(zhì)可在本實(shí)驗(yàn)中得到驗(yàn)證。當(dāng)周期減小時(shí)顯然的譜只應(yīng)該在及才有分量，實(shí)驗(yàn)者可以通過和上述43數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件44數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件45數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件46數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件47數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件48數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件49數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件50數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件51數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件52數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件53數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件54為了在保持原來回頻譜形狀不變的情況下，使譜線加密，即使頻域采樣點(diǎn)數(shù)增加，從而使原來看不到的頻譜分量變得可以看到，可以通過在信號數(shù)據(jù)的末端補(bǔ)加一些零值點(diǎn)，使DFT計(jì)算周期內(nèi)點(diǎn)數(shù)增加，但又不改變原有的記錄數(shù)據(jù)的方法來實(shí)現(xiàn)。為了在保持原來回頻譜形狀不變的情況下，使譜線加密，即使頻域采55數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件56數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件573、快速離散傅里葉變換（FFT）快速離散傅里葉變換是計(jì)算離散傅里葉變換的一種快速算法，為了提高運(yùn)算速度，F(xiàn)FT將DFT的計(jì)算逐次分解成較小點(diǎn)數(shù)的DFT。按時(shí)間抽取（Decimation-In-Time(DIT)FFT算法把輸入序列按其值為偶數(shù)或是奇數(shù)分解成越來越短的序列。3、快速離散傅里葉變換（FFT）快速離散傅里葉變換是計(jì)算離散58按頻域抽取（Decimation-In-Frequency(DIF)FFT算法是把輸出序列按其值是偶數(shù)或是奇數(shù)來分解成越來越短的序列。本實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)是針對的DITFFT或DIFFFT。具體推導(dǎo)過程及原理可參見《數(shù)字信號處理》教科書。按頻域抽?。―ecimation-In-Frequency(59四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、簡述實(shí)驗(yàn)原理，畫出程序框圖，列出實(shí)驗(yàn)程序清單，并附上必要的程序說明。2、記錄調(diào)試運(yùn)行情況及所遇問題的解決方法。3、記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)后，對結(jié)果進(jìn)行分析。思考：利用DFT對連續(xù)信號進(jìn)行傅里葉分析可能造成哪些誤差？四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、簡述實(shí)驗(yàn)原理，畫出程序框圖，列出實(shí)驗(yàn)程序清單60實(shí)驗(yàn)四利用FFT實(shí)現(xiàn)快速卷積一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過這一實(shí)驗(yàn)，加深理解FFT在實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波（或快速卷積）中的重要作用，更好的利用FFT進(jìn)行數(shù)字信號處理。2、進(jìn)一步掌握循環(huán)卷積和線性卷積兩者之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)四利用FFT實(shí)現(xiàn)快速卷積一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1二、實(shí)驗(yàn)說明二、實(shí)驗(yàn)說明62數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件63數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件64數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件65數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件66數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件67數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件68(二)當(dāng)x(n)長度很長時(shí)，即，通常不允許等x(n)全部采集齊后再進(jìn)行卷積，否則使輸出相對于輸入有較長的延時(shí)，另外，若太大，要補(bǔ)上太多的零點(diǎn)，很不經(jīng)濟(jì)，且FFT的計(jì)算時(shí)間也要很長。為此，采用分段卷積的方法，即把x(n)分成長度與h(n)相仿的一段段，分別求出每段卷積的結(jié)果，然后用相應(yīng)的方式把它們結(jié)合起來，便是總的輸出。(二)當(dāng)x(n)長度很長時(shí)，即，通常不允許等x(n)全部采集69分段卷積方法主要有兩種，即重疊相加法和重疊保留法。具體內(nèi)容請參考教材中“快速離散傅里葉變換”一章中的線性卷積的FFT算法部分，本實(shí)驗(yàn)這部分不作重點(diǎn)要求。分段卷積方法主要有兩種，即重疊相加法和重疊保留法。具體內(nèi)容請70數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件71數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件72數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件73數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件74數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件75數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件76數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件77數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件78四、實(shí)驗(yàn)要求及內(nèi)容四、實(shí)驗(yàn)要求及內(nèi)容79數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件80五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、簡述實(shí)驗(yàn)原理，畫出程序框圖，并列出實(shí)驗(yàn)程序清單，包括必要的程序說明。2、記錄調(diào)試運(yùn)行情況及所遇問題的解決方法。3、給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并對結(jié)果作出分析。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、簡述實(shí)驗(yàn)原理，畫出程序框圖，并列出實(shí)驗(yàn)程序清81實(shí)驗(yàn)五用雙線性變換法

設(shè)計(jì)IIR濾波器

實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜つMBatterworth濾波器設(shè)計(jì)和用雙線性變換法設(shè)計(jì)數(shù)字IIR濾波器的方法。實(shí)驗(yàn)五用雙線性變換法

設(shè)計(jì)IIR濾波器實(shí)驗(yàn)?zāi)康?2基本原理基本原理83數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件84數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件85數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件86模擬濾波器設(shè)計(jì)

模擬濾波器設(shè)計(jì)87數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件88數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件89數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件90數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件91數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件92實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求93實(shí)驗(yàn)六用窗口法設(shè)計(jì)FIR濾波器

實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私庖粋€實(shí)際濾波器設(shè)計(jì)過程，加深掌握用窗口法設(shè)計(jì)FIR濾波器的原理和窗函數(shù)對濾波器性能的影響。實(shí)驗(yàn)六用窗口法設(shè)計(jì)FIR濾波器實(shí)驗(yàn)?zāi)康?4基本原理基本原理95數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件96數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件97數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件98數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件99數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件100實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求101實(shí)驗(yàn)七用頻率采樣法設(shè)計(jì)FIR濾波器

實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆疹l率采樣設(shè)計(jì)法，加深過渡點(diǎn)對濾波器性能的影響。實(shí)驗(yàn)七用頻率采樣法設(shè)計(jì)FIR濾波器實(shí)驗(yàn)?zāi)康?02基本原理基本原理103數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件104數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)篇課件105數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)基