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中南大学数字信号处理课设报告

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数字信号处理课程设计

目录 一、课程设计题目 ............................................................. 1 二、题目设计要求 ............................................................. 2 三、设计思想及步骤 ........................................................... 2 3.1Gaussian序列频域变换 ................................................... 2 ●3.1.1设计内容 ........................................................... 2 ●3.2.2设计思想 ........................................................... 3 ●3.2.3设计步骤 ........................................................... 3 ●3.3.4设计结果 ........................................................... 3 3.2对周期方波信号进行滤波 ................................................. 6 ●3.2.1设计内容 ........................................................... 6 ●3.2.2设计思想 ........................................................... 6 ●3.2.3设计步骤 ........................................................... 7 ●3.2.4设计结果 ........................................................... 7 3.3对语音信号实现回声处理 ................................................ 11 ●3.3.1设计内容 .......................................................... 11 ●3.3.2设计思想 .......................................................... 11 ●3.3.3设计步骤 .......................................................... 11 ●3.3.4设计结果 .......................................................... 11

四、结果分析 ................................................................ 14 4.1. Gaussian序列频域变换分析 ............................................. 14 4.2.对周期方波信号进行滤波 ................................................ 14 4.3.对语音信号实现回声处理 ................................................ 14

五、总结 .................................................................... 15 六、附录 .................................................................... 16 6.1参考书目 .............................................................. 16 6.2源程序 ................................................................ 17 1

一、课程设计题目 课程设计选题一： 1. 已知Gaussian序列 2(),015()0,npqaenxn



其它

1）固定信号xa(n)中参数p=8，改变q的值，使q分别等于2，4，8，观察它们的时域和幅频特性，了解当q取不同值时，对信号序列的时域、幅频特性的影响；固定q=8，改变p，使p分别等于8，12，14，观察参数p变化对信号序列的时域及幅频特性的影响，观察p等于多少时，会发生明显的泄漏现象，混叠是否也随之出现？记录实验中观察到的现象，绘出相应的时域序列和幅频特性曲线。 2）设有序列 9()cos()cos(),049510bxnnnn

试实现 xa(n)（p＝8，q＝2）和 xb(n)的时域线性卷积 3）用FFT分别实现xa(n)（p＝8，q＝2）和 xb(n)的线性卷积和50点的圆周卷积。

2. 对周期方波信号进行滤波 1）生成一个基频为10Hz的周期方波信号。 2）选择适当的DFT参数，对其进行DFT，分析其频谱特性，并绘出相应曲线。 3）设计多个滤波器，分别滤除该周期信号中30Hz、40Hz、50Hz以后的频率分量，观察滤波前后信号的时域和频域波形变化 4）如果该信号淹没在噪声中，试滤除噪声信号 2

3. 1）获取一段音乐或语音信号，设计单回声滤波器，实现信号的单回声产生。给出单回声滤波器的单位脉冲响应及幅频特性，给出加入单回声前后的信号频谱。 2）设计多重回声滤波器，实现多重回声效果。给出多回声滤波器的单位脉冲响应及幅频特性，给出加入多重回声后的信号频谱。 3）设计多段均衡器，使得不同频率的混合音频信号，通过一个均衡器后，增强或削减某些频率分量 二、题目设计要求

1、使用MATLAB（或其它开发工具）编程实现上述内容，写出课程设计报告。滤波器设计题目应尽量避免使用现成的工具箱函数。为便于分析与观察，设计中所有频谱显示中模拟频率应以实际频率显示，数字频率应对归一化。 2、课程设计报告的内容包括： (1)课程设计题目和题目设计要求； (2)设计思想和系统功能分析； (3)设计中关键部分的理论分析与计算，参数设置，关键模块的设计思路； (4)测试数据、测试输出结果，及必要的理论分析和比较 (5)总结，包括设计过程中遇到的问题和解决方法，设计心得与体会等； (6)参考文献； (7)程序源代码清单。 3、演示系统使用GUI界面或混合编程实现集成打包发布。 三、设计思想及步骤

3.1Gaussian序列频域变换 ●3.1.1设计内容 3

●3.2.2设计思想 信号的频谱分析就是利用傅里叶分析的方法，求出与时域描述相对应的频域描述，从中找出信号频谱的变化规律，其重点是阐述频谱分析过程中可能存在的误差。可能存在的误差有： 混叠现象 对连续信号进行频谱分析时，先要对信号进行采样，理论上要求采样频率fs必须大于两倍信号的最高频率。在满足采样定理条件下，采样序列的数字频谱能准确反映连续信号的模拟频谱，否则会发生频谱混叠现象。严格地讲，实际信号的持续时间有限、频谱无限，为了尽可能减少频谱混叠，信号在采样之前一般都要进行预滤波处理。 截断效应 （1）频谱泄漏 原序列经截断后，频谱会向两边展宽，通常称这种展宽为泄漏。频谱泄漏使频谱变模糊，分辨率变差，泄漏程度和窗函数幅度谱主瓣宽度有关。窗型一定，窗口越长，主瓣越窄，频谱泄漏越小。窗口长度一定，矩形窗主瓣最窄，频谱泄漏最小，但其旁瓣的幅度最大。 （2）谱间干扰 对原序列截断，频谱不仅会向附近展宽，还会形成许多旁瓣，引起不同频率间的干扰，简称谱间干扰。特别是强信号谱的旁瓣可能湮没弱信号的主谱或误认为是另一假信号的主谱线。矩形窗的旁瓣幅度大，谱间干扰严重。相对而言，布莱克曼窗的旁瓣幅度比矩形窗小，谱间干扰小，但其主瓣过渡带宽，分辨率差。 （3） 栅栏效应 我们应根据频谱图像分析误差，和减小误差的办法。

●3.2.3设计步骤 1.确定采样频率 2.画出时域波形 3.利用FFT画出频域波形 4.进行卷积处理

●3.3.4设计结果

xa(n)中参数p=8，q分别等于2，4，8，它们的时域和幅频特性：4

q=8，改变p，使p分别等于8，12，14，信号序列的时域及幅频特性 5

xa(n)（p＝8，q＝2）和 xb(n)的时域线性卷积： xa(n)（p＝8，q＝2）和 xb(n)的线性卷积： 6 xa(n)（p＝8，q＝2）和 xb(n)的50点圆周卷积：

3.2对周期方波信号进行滤波 ●3.2.1设计内容 1）生成一个基频为10Hz的周期方波信号。 2）选择适当的DFT参数，对其进行DFT，分析其频谱特性，并绘出相应曲线。 3）设计多个滤波器，滤除该周期信号中30Hz, 40Hz, 50Hz以后的频率分量，观察滤波前后信号的时域和频域波形变化 4）如果该信号淹没在噪声中，试滤除噪声信号。 ●3.2.2设计思想 此题前面二问仍然是很基础的题目，可以很容易地得出程序代码，并且画出其的图像与频

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数字信号处理课程设计报告

数字信号处理课程设计报告

课程设计报告课程名称数字信号处理课题名称数字滤波器设计及在语音信号分析中的应用专业通信工程班级通信工程1101学号************姓名皮锋指导教师胡瑛张细政2013年9月8日湖南工程学院课程设计任务书课程名称数字信号处理课题数字滤波器设计及在语音信号分析中的应用专业班级通信工程1101学生姓名皮锋学号************指导老师胡瑛张细政审批任务书下达日期2013 年9月 1 日任务完成日期2013 年9月8日《数字信号处理》课程设计任务书一、设计目的综合运用数字信号处理的理论知识进行频谱分析和滤波器设计，通过理论推导得出相应结论，再利用MATLAB 作为编程工具进行计算机实现，从而加深对所学知识的理解，建立概念。

二、设计要求1、MATLAB 的使用，掌握MATLAB 的程序设计方法。

2、Windows 环境下语音信号采集的方法。

3、数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法。

4、TLAB 设计FIR 和nR 数字滤波器的方法。

5、用 MATLAB 对信号进行分析和处理6、计报告4000以上，含程序设计说明，用户使用说明，源程序清单及程序框图。

7、机演示。

8、有详细的文档。

文档中包括设计思路、设计仿真程序、仿真结果及相应的分析与结论。

三、进度安排第一周星期一：课题讲解，查阅资料星期二: 总体设计，详细设计星期三：编程，上机调试、修改程序星期四：上机调试、完善程序星期五：答辩星期六-星期天：撰写课程设计报告附：课程设计报告装订顺序：封面、任务书、目录、正文、评分、附件（A4大小的图纸及程序清单）。

正文的格式:一级标题用3号黑体,二级标题用四号宋体加粗,正文用小四号宋体;行距为22。

正文的内容:一、课题的主要功能；二、课题的功能模块的划分；三、主要功能的实现；四、程序调试；五、总结；六、附件（所有程序的原代码，要求对程序写出必要的注释）；七、评分表。

目录1. 课题的主要功能 (1)1.1问题描述 (1)1.2功能要求 (1)2. 课题的功能模块的划分 (2)2.1语音信号采集 (2)2.3 含噪语音信号合成 (4)2.4 数字滤波器设计及滤波 (4)2.5 回放语音信号 (4)3. 滤波器实现的原理 (5)3.1 带阻滤波器 (6)3.2 低通滤波器 (8)3.3 高通滤波 (10)4. 程序调试 (12)5. 总结 (13)6. 附件 (14)6.1 带阻滤波 (14)6.2 低通滤波 (15)6.3 高通滤波 (16)7. 评分表 (18)1.课题的主要功能1.1问题描述录制一段课程设计学生的语音信号并保存为文件，要求长度不小于10秒，并对录制的信号进行采样，使用MATLAB绘出采样后的语音信号的时域波形和频谱图。

数字信号处理报告

数字信号处理报告

《数字信号处理》课程设计报告设计一信号的基本运算【一】设计目的熟悉信号的基本运算，通过仿真结果加深理解。

【二】设计内容1.现有一段以采样频率8192Hz采样得到的语音数据x(k)，为了模仿出回音的效果，可以对数据进行如下处理：x(k)=x(k)+a*x(k-d)，其中d为时延，a为时延信号的衰减幅度。

根据上述原理，进行仿真实验，并演示回声的效果。

(参数：时延d=0.4秒，衰减幅度a=0.5)2.对上述语音信号进行时间反转x(-k)、上采样x(2k)、下采样x(k/2)操作，并演示这些运算的效果。

【三】设计过程，调试，分析。

数字信号处理的主要研究对象是语音信号和图像信号,语音信号的研究可以从时域和频域两个方面来进行。

其中时域的分析处理有两种方法: 一种是进行语音信号分析, 这属于线性处理的范畴,主要是通过信号的加减、时移、倍乘、卷积、求相关函数等来实现;另一种是生成和变换成各种调制信号, 这属于非线性的范畴,主要是对信号平均累加器的动态范围进行压缩扩张, 用门限方法对噪声的抑制。

对频域分析处理, 即对信号的频率特性在频谱中加以分析研究, 这拓展了信号分析的范围, 是对不确定信号分析的主要方法。

在实际应用中, 信号的时域频分析经常同时进行。

1 语音信号的采集与时频分析1. 1 语音信号的采集利用 PC 机上的声卡和WINDOWS操作系统可以进行数字信号的采集。

将话筒输入计算机的语音输入插口上, 启动录音机。

按下录音按钮, 接着对话筒说话/大家好0 ,说完后停止录音, 屏幕左侧将显示所录声音的长度。

点击放音按钮,可以实现所录音的重现。

以文件名/ dajiahao0 保存入 g:\MATLAB\ work中。

可以看到, 文件存储器的后缀默认wav。

在 Matlab 软件平台下可以利用函数wavread对语音信号进行采样,得到了声音数据变量x,同时把x的采样频率Fs= 8000Hz和数据位Nbits= 8Bit放进了MATALB的工作空间。

现代信号处理课程设计报告

现代信号处理课程设计报告

中南大学课程设计报告题目现代信号处理学生姓名任秋峥指导教师张昊、张金焕学院信息科学与工程学院学号 0909090711 专业班级电子信息专业0901班完成时间 2011年9月7号目录第一章、课程设计题目 (3)1.1题目 (3)1.2课程设计要求 (3)第二章、设计思想概述 (4)2.1离散时间L TI系统及其脉冲响应 (4)2.1.1、离散时间L TI系统 (4)2.1.2离散时间系统的脉冲响应 (5)2.2、采样定理及连续时间信号的傅里叶变换 (6)2.3序列FFT (7)2.4滤波器的设计 (9)2.4.1、IIRDF的设计 (9)2.4.2 FIRDF的设计 (11)第三章、程序设计及关键部分功能说明 (13)3.1、差分方程的单位脉冲响应程序设计 (13)3.1.1差分方程在各个点的单位脉冲响应设计和分析 (13)3.2、验证采样定理 (14)3.2.1、连续时间信号的傅里叶变换 (14)3.2.2、采样定理 (16)3.3、冲击序列和矩形序列的8点和16点FFT (17)3.3.1冲击序列的FFT (17)3.3.2矩形序列的fft (18)3.4、滤波器的设计 (18)3.4.1、IIRDF的设计 (18)3.4.2、FIRDF的设计 (19)第四章、程序实现 (21)4.1、差分方程 (21)4.2采样定理 (22)4.3、FFT (25)4.4滤波器的设计 (28)4.4.1、IIRDF设计 (28)4.4.2、FIR滤波器的设计 (29)第五章、附录 (33)5.1源程序代码 (33)5.2参考文献 (39)第六章、小结与体会 (39)第一章、课程设计题目1.1题目⑴已知差分方程y(n)-y(n-1)+0.8y(n-2) = x(n);①计算并画出n = -10,...,100的脉冲响应；②研究系统的稳定性。

⑵用实验来对采样定理进行验证。

①设||1000x-t=,求并画出其傅立叶变换；e)(t②用5000样本/s和1000样本/s对该模拟信号进行采样，画出其序列傅立叶变换图并进行比较；⑶对于单位抽样序列(n)R，分别作8，16点FFT，观δ、矩形序列(n)8察它们的幅频特性，说明它们的差别，简要说明原因。

(完整word版)数字信号课程设计实验报告-(2)(word文档良心出品)

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题目一: 采样定理的验证1.课程设计目的及要求:1).掌握利用MATLAB分析系统频率响应的方法, 增加对仿真软件MATLAB的感性认识, 学会该软件的操作和使用方法。

2). 掌握利用MATLAB实现连续信号采用与重构的方法, 加深理解采样与重构的概念。

.).初步掌握线性系统的设计方法, 培养独立工作能力。

2.4).学习MATLAB中信号表示的基本方法及绘图函数的调用, 实现对常用连续时间信号的可视化表示, 加深对各种电信号的理解。

3.5).验证信号与系统的基本概念、基本理论，掌握信号与系统的分析方法。

4.6).加深对采样定理的理解和掌握，以及对信号恢复的必要性；掌握对连续信号在时域的采样与重构的方法。

详细设计过程及调试结果:1）．设, 利用filter函数求出的源程序：n=0:49;xn=0.8.^nsubplot(1,2,1);stem(n,xn,'.');axis([0 49 0 1]);title('输入xn图');xlabel('n');ylabel('xn');grid on;B=1;A=[1,-0.8];yn=filter(B,A,xn);n=0:length(yn)-1;subplot(1,2,2);stem(n,yn,'.');axis([0 49 0 2.5]); title('输出yn图');xlabel('n');ylabel('yn');grid on; 本题验结果及分析:2）: 模拟信号, 间隔采样得到:a.每一个画出的源程序:t=0:0.01:1;T1=0:0.01:1;T2=0:0.05:1;T3=0:0.1:1;xt=sin(20*pi*t);xn1=sin(20*pi*T1);xn2=sin(20*pi*T2);xn3=sin(20*pi*T3);subplot(4,1,1);plot(t,xt);title('模拟信号xt图');xlabel('t');ylabel('xt');grid on;subplot(4,1,2);stem(T1,xn1,'.');title('0.01s采样图');xlabel('n');ylabel('xn1');grid on;subplot(4,1,3);stem(T2,xn2,'.');axis([0 1 -1 1]);title('0.05s采样图');xlabel('n');ylabel('xn2');grid on;subplot(4,1,4);stem(T3,xn3,'.');axis([0 1 -1 1]);title('0.1s采样图');xlabel('n');ylabel('xn3');grid on;调试结果分析:b.采用内插从样本重建模拟信号的源程序:t=0:0.01:1;T0=0.1;xt=sin(20*pi*t);T1=0.01;n1=0:100;T2=0.05;n2=0:20;T3=0.1;n3=0:10;xt=sin(20*pi*t);subplot(4,1,1);plot(t,xt);title('原信号xt模拟图');xlabel('t');ylabel('xt');grid on; xn1=sin(20*pi*n1*T1);xn2=sin(20*pi*n2*T2);xn3=sin(20*pi*n3*T3);t1=0:T1:1;t2=0:T2:1;t3=0:T3:1;tn1=ones(length(n1),1)*t1-n1'*T1*ones(1,length(t1));tn2=ones(length(n2),1)*t2-n2'*T2*ones(1,length(t2));tn3=ones(length(n3),1)*t3-n3'*T3*ones(1,length(t3));yt1=xn1*sinc(tn1*pi/T1);subplot(4,1,2);plot(t1,yt1);axis([ 0 1 -1 1]); title('sinc内插0.01恢复的xt1图');xlabel('n');ylabel('xt1');grid on; yt2=xn2*sinc(tn2*pi/T2);subplot(4,1,3);plot(t2,yt2);axis([ 0 1 -1 1]); title('sinc内插0.05恢复的xt2图');xlabel('n');ylabel('xt2');grid on; yt3=xn3*sinc(tn3*pi/T3);subplot(4,1,4);plot(t3,yt3);axis([ 0 1 -1 1]); title('sinc内插0.1恢复的xt3图');xlabel('n');ylabel('xt3');grid on; 调试结果分析:c.采用三次样条内插从样本重建模拟信号源程序: t=0:0.01:1;xt=sin(20*pi*t);T1=0.01;n1=0:100;T2=0.05;n2=0:20;T3=0.1;n3=0:10;T1=0:T1:1;T2=0:T2:1;T3=0:T3:1;xt=sin(20*pi*t);xn1=sin(20*pi*T1);xn2=sin(20*pi*T2);xn3=sin(20*pi*T3);yt1=spline(T1,xn1,t);yt2=spline(T2,xn2,t);yt3=spline(T3,xn3,t);subplot(4,1,1);plot(t,xt);title('原信号xt模拟图');xlabel('t');ylabel('xt');grid on;subplot(4,1,2);plot(t,yt1);axis([ 0 1 -1 1]);title('三次样条0.01恢复的xt1图');xlabel('n');ylabel('xt1');grid on; subplot(4,1,3);plot(t,yt2);axis([ 0 1 -1 1]);title('三次样条0.05恢复的xt2图');xlabel('n');ylabel('xt2');grid on; subplot(4,1,4);plot(t,yt3);axis([ 0 1 -1 1]);title('三次样条0.1恢复的xt3图');xlabel('n');ylabel('xt3');grid on; 调试结果分析:总结体会:连续信号是指自变量的取值范围是连续的, 且对于一切自变量的取值, 除了有若干个不连续点以外, 信号都有确定的值与之对应。