数字信号处理课程设计报告.doc
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1、 目录1. 设计概述(目的和要求) 32. 设计任务 33. 设计题目(简要描述三个题目) 44. 内容及结果 45. 思考及体会 14一、课程设计目的及要求数字信号处理是一门理论性和实践性都很强的学科,通过课程设计可以加深理解掌握基本理论,培养学生分析问题和解决问题的综合能力,为将来走向工作岗位奠定坚实的基础,因此做好课程设计是学好本课程的重要教学辅助环节。本指导书结合教材数字信号处理教程的内容,基于MATLAB程序语言提出课程设计的题目及要求,在做课程设计之前要求学生要尽快熟悉MATLAB语言,充分预习相关理论知识,独立编写程序,以便顺利完成课程设计。二、课程设计任务课程设计的过程是综合运
2、用所学知识的过程。课程设计主要任务是围绕数字信号的频谱分析、特征提取和数字滤波器的设计来安排的。根据设计题目的具体要求,运用MATLAB语言完成题目所规定的任务及功能。设计任务包括:查阅专业资料、工具书或参考文献,了解设计课题的原理及算法、编写程序并在计算机上调试,最后写出完整、规范的课程设计报告书。课程设计地点在信息学院机房,一人一机,在教师统一安排下独立完成规定的设计任务。三、课程设计题目根据大纲要求提供以下三个课程设计题目供学生选择,根据实际情况也可做其它相关课题。1. DFT在信号频谱分析中的应用1. 用MATLAB语言编写计算序列x(n)的N点DFT的m函数文件dft.m。并与MAT
3、LAB中的内部函数文件fft.m作比较。2. 对离散确定信号 作如下谱分析:(1) 截取使成为有限长序列N(),(长度N自己选)写程序计算出的N点DFT ,并画出相应的幅频图。 (2) 将 (1)中补零加长至M点(长度M自己选),编写程序计算的M点DFT ,并画出相应的图。 (3) 利用补零DFT计算 (1)中N点有限长序列频谱并画出相应的幅频图。3. 研究高密度谱与高分辨率频谱。对连续确定信号 令=103 ,104 ,105 (1)对不同的 考虑恰当的采样频率进行取样分析,说明理由(2) 对某一个采样数据选取适当长度,计算DFT,画出相应的X(k)和 2. 有噪声情况下信号幅度谱的研究1.编
4、写产生均匀分布白噪声序列的M函数文件drand.m 。2. 编写计算序列x(n) 正弦信号加白噪声的自相关序列的M函数文件dcor.m。 3.编写m程序文件,分析含噪信号的相关函数及功率密度谱。3. 取样信号的混叠现象研究1. 用MATLAB语言编写计算N阶差分方程所描述系统频响函数的m函数文件fr.m。2. 根据频响特性与系统零极点的关系,自己构造一个N阶差分方程,使该差分方程为数字低通滤波器。利用MATLAB程序画出相应的幅频图。3. 改变2.中差分方程的系数,使该差分方程分别为数字高通及全通滤波器。利用MATLAB程序画出相应的幅频图。四 内容及结果设计题目一: DFT在信号频谱分析中的
5、应用1. 用MATLAB语言编写计算序列x(n)的N点DFT的m函数文件dft.m。并与MATLAB中的内部函数文件fft.m作比较。function Xk=dft(xn,N)if length(xn)N xn=xn,zeros(1,N-length(xn);endn=0:N-1;for k=0:N-1 Xk(1,k+1)=sum(xn.*exp(-1)*j*n*k*(2*pi/N);End运算量估计:对于N=点序列进行时间抽选奇偶分解FFT计算,需分M级,每级计算N/2个蝶。每一级需N/2次复乘、N次复加,因此总共需要进行:复乘: 复加:直接计算N点的DFT,需要次复乘、N(N-1)次复加。
6、N值越大,时间抽选奇偶分解FFT算法越优越。例如当N=2048点时,时间抽选奇偶分解FFT算法比直接计算DFT速度快300多倍可以用一下Matlab程序比较DFT和FFT的运算时间N=2048;M=11;x=1:M,zeros(1,N-M);t=cputime;y1=fft(x,N);Time_fft=cputime-tt1=cputime;y2=dft(x,N);Time_dft=cputime-t1t2=cputime;运行结果:Time_fft = 0.0469Time_dft = 15.2031由此可见FFT算法比直接计算DFT速度快得多2. 对离散确定信号 作如下谱分析:(1)截取使
7、成为有限长序列N(),(长度N自己选)写程序计算出的N点DFT ,并画出相应的幅频图。 (假设N取15,即0n14 时, 编写程序,计算出X(n)的15点DFT Xk)n = 0:14;xn=cos(0.48*pi*n)+cos(0.52*pi*n);Xk = fft (xn, 15);subplot(2,1,1); stem(n, xn); grid;subplot(2,1,2); stem(n, abs(Xk); grid;(2)将 (1)中补零加长至M点(长度M自己选),编写程序计算的M点DFT ,并画出相应的图。 (2)将 (1)中补零加长至M点(长度M自己选),编写程序计算的M点DF
8、T ,并画出相应的图。 取M为32时,因为编写的dft函数在长度N大于序列长度时自动补零,故直接调用函数即可。程序如下:for n=0:9xn(n+1)=cos(0.48*pi*n)+cos(0.52*pi*n)enddft32=dft(xn,32);stem(0:31,dft32);运行结果如下(3)利用补零DFT计算 (1)中N点有限长序列频谱并画出相应的幅频图。当dft的N取值足够大时,可以用plot函数来画平滑的图像,就是所要的幅频图程序如下:for n=0:9xn(n+1)=cos(0.48*pi*n)+cos(0.52*pi*n)enddft1024=dft(xn,1024);pl
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