1、 实验报告 专业班级 电子 1241 姓 名 赫思远 学 号 1204451118 成 绩 评 定 考 核 内 容 实验 表现 实验 报告 实验成果 或答辩 综合评 定成绩 成 绩 电气与信息学院 和谐 勤奋 求是 创新 1 实验教学考核和成绩评定办法 1 课内实验考核成绩，严格按照该课程教学大纲中明确规定的比重执行。实验成绩不合格者，不能 参加课程考试，待补做合格后方能参加考试。 2 单独设立的实验课考核按百分制评分，考核内容应包括基本理论、实验原理和实验。 3 实验考核内容包括：1）实验预习；2 ）实验过程（包括实验操作、实验记录和实验态度、表现） ； 3）实验报告；权重分别为 0.2 、
2、0.4 、 0.4；原则上根据上述三个方面进行综合评定。学生未取 得 1）和 2）项成绩时，第 3）项成绩无效。 4 实验指导教师应严格按照考核内容分项给出评定成绩，并及时批改实验报告，给出综合成绩，反 馈实验中出现的问题。实验成绩在教师手册中有记载。 实验报告主要内容 一 实验目的 二 实验仪器及设备 三 实验原理 四 实验步骤 五 实验记录及原始记录 六 数据处理及结论 七. 思考题 八 实验体会（可选项） 注：1. 为了节省纸张，保护环境，便于保管实验报告，统一采用 A4 纸，实验报告建议双面打印（正文采用宋体五号字） 或手写,右侧装订。 2. 实验类别指验证、演示、综合、设计、创新（研
3、究） 、操作六种类型实验。 3. 验证性实验：是指为了使学生巩固课程基本理论知识而开设的强调演示和证明，注重实验结果（事实、概念或理论） 的实验。 4. 综合性实验：是指实验内容涉及本课程的综合知识或本课程相关的课程知识的实验。 5. 设计性实验：是指给定实验目的、要求和实验条件，由学生自行设计实验方案并加以实现的实验。 2 实验题目 系统响应急系统稳定性 实验室 一 教 409 实验时间 2014 年 月 日 实验类别 验证 同组人数 2 一、实验目的 1. 掌握求系统响应的方法 2. 掌握时域离散系统的时域特性 3. 分析、观察及检验系统的稳定性 二、实验原理与方法 在时域中，描写系统特性
4、的方法是差分方程和单位脉冲响应。已知输入信号, 可以由差分方程、单位 脉冲响应或系统函数求出系统对于该输入信号的响应，本实验仅在时域求解。在计算机上适合用递推法求 差分方程的解，最简单的方法是采用 MATLAB 语言的工具箱函数 filter 函数。也可以用 MATLAB 语言的工具 箱函数 conv 函数计算输入信号和系统的单位脉冲响应的线性卷积，求出系统的响应。 系统的稳定性是指对任意有界的输入信号，系统都能得到有界的系统响应。或者系统的单位脉冲响应 满足绝对可和的条件。系统的稳定性由其差分方程的系数决定。 实际中检查系统是否稳定，不可能检查系统对所有有界的输入信号，输出是否都是有界输出，
5、或者检 查系统的单位脉冲响应满足绝对可和的条件。可行的方法是在系统的输入端加入单位阶跃序列，如果系统 的输出趋近一个常数（包括零） ，就可以断定系统是稳定的。系统的稳态输出是指当 n时，系统的输出。 如果系统稳定，信号加入系统后，系统输出的开始一段称为暂态效应，随 n 的加大，幅度趋于稳定，达到 稳态输出。注意在以下实验中均假设系统的初始状态为零。 三、实验内容及步骤 （1 ） 编制程序，包括产生输入信号、单位脉冲响应序列的子程序，用 filter 函数或 conv 函数求解系 统输出响应的主程序。程序中要有绘制信号波形的功能。 （2 ） 给定一个低通滤波器的差分方程为 y(n)=0.05x(
6、n)+0.05x(n-1)+0.9y(n-1) 输入信号 x1(n)=R8(n), x2(n)=u(n) (1) 分别求出 x1(n)=R8(n)和 x2(n)=u(n)的系统响应，并画出其波形。 (2) 求出系统的单位脉冲响应，画出其波形。 源程序如下: （3 ） 给定系统的单位脉冲响应为 h1 (n)=R10(n) h2(n)=*(n)+2.5*(n-1)+2.5*(n-2)+*(n-3) 用线性卷积法求 x1（n）=R8（n）分别对系统 h1（n）和 h2（n）的输出响应并画出波形。 源程序如下: （4 ）给定一谐振器的差分方程为 y(n)=1.8237y(n-1)-0.9801y(n-
7、2)+b0x(n)-b0x(n-2) 3 令 b0=1/100.49，谐振器的谐振频率为 0.4rad。 1 用实验方法检查系统是否稳定。输入信号为 u（n ）时，画出系统输出波形。 2 给定输入信号为 x（n）=sin （0.014n）+sin（0.4n） 求出系统的输出响应，并画出其波形。 源程序如下: (1) (2) (3) 4 四、实验结果 (1) （2 ） 5 （3 ） 6 实验题目 用 FFT 对信号作频谱分析 实验室 一 教 409 实验时间 2014 年 月 日 实验类别 验证 同组人数 2 一、实验目的 学习用 FFT 对连续信号和时域离散信号进行谱分析的方法，了解可能出现的
8、分析误差及其原因，以便 正确应用 FFT。 二、 实验原理 用 FFT 对信号作频谱分析是学习数字信号处理的重要内容。经常需要进行谱分析的信号是模拟信号和时域 离散信号。对信号进行谱分析的重要问题是频谱分辨率 D 和分析误差。频谱分辨率直接和 FFT 的变换区间 N 有关，因为 FFT 能够实现的频率分辨率是 N/2，因此要求 DN/2。可以根据此式选择 FFT 的变换区间 N。误差主要来自于用 FFT 作频谱分析时，得到的是离散谱，而信号（周期信号除外）是连续谱，只有当 N 较大时离散谱的包络才能逼近于连续谱，因此 N 要适当选择大一些。 周期信号的频谱是离散谱，只有用整数倍周期的长度作 F
9、FT，得到的离散谱才能代表周期信号的频谱。如 果不知道信号周期，可以尽量选择信号的观察时间长一些。 对模拟信号进行谱分析时，首先要按照采样 定理将其变成时域离散信号。如果是模拟周期信号，也应该选取整数倍周期的长度，经过采样后形成周期 序列，按照周期序列的谱分析进行。 三、实验步骤及内容 （1 ）对以下序列进行谱分析。 选择 FFT 的变换区间 N 为 8 和 16 两种情况进行频谱分析。分别打印其幅频特性曲线。 并进行对比、分析 和讨论。 （2 ）对以下周期序列进行谱分析。 x4(n)=cos(3.14n/ 4) x5(n)cos(3.14n/4)+cos(3.14n/8) 选择 FFT 的变
10、换区间 N 为 8 和 16 两种情况分别对以上序列进行频谱分析。分别打印其幅频特性曲线。并 进行对比、分析和讨论。 （3 ）对模拟周期信号进行谱分析 x8(t)=cos8(3.14t)+cos16(3.14t)+cos20(3.14t) 选择 采样频率 HzFs64，变换区间 N=16,32,64 三种情况进行谱分析。分别打印其幅频特性，并进行分析 和讨论。 7 源程序如下： （1 ） (2) 8 (3) 9 四、实验结果 (1) 10 (2) (3) 11 实验题目 FIR 数字滤波器设计与软件实现 实验室 一 教 409 实验时间 2014 年 月 日 实验类别 验证 同组人数 2 一、
11、实验目的 （1 ）掌握用窗函数法设计 FIR 数字滤波器的原理和方法。 （2 ）掌握用等波纹最佳逼近法设计 FIR 数字滤波器的原理和方法。 （3 ）掌握 FIR 滤波器的快速卷积实现原理。 （4 ）学会调用 MATLAB 函数设计与实现 FIR 滤波器。 二 、实验内容及步骤 （1 ）认真复习第七章中用窗函数法和等波纹最佳逼近法设计 FIR 数字滤波器的原理； （2 ）调用信号产生函数 xtg 产生具有加性噪声的信号 xt，并自动显示 xt 及其频谱，如图 1 所示； 图 1 具有加性噪声的信号 x(t)及其频谱如图 （3 ）请设计低通滤波器，从高频噪声中提取 xt 中的单频调幅信号，要求信
12、号幅频失真小于 0.1dB，将噪声 频谱衰减 60dB。先观察 xt 的频谱，确定滤波器指标参数。 （4 ）根据滤波器指标选择合适的窗函数，计算窗函数的长度 N，调用 MATLAB 函数 fir1 设计一个 FIR 低通 滤波器。并编写程序，调用 MATLAB 快速卷积函数 fftfilt 实现对 xt 的滤波。绘图显示滤波器的频响特性曲 线、滤波器输出信号的幅频特性图和时域波形图。 （5 ）重复（3 ） ，滤波器指标不变，但改用等波纹最佳逼近法，调用 MATLAB 函数 remezord 和 remez 设计 FIR 数字滤波器。并比较两种设计方法设计的滤波器阶数。 源程序如下： （1 ） 12 (2) 13 14 三、实验结果 (1) (2) 15
