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《数字信号处理》课程设计题目
题目一:离散信号与系统的时域分析
1、设计目的:
(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。
2、设计内容:
编制Matlab程序,完成以下功能,产生系统输入信号;根据系统差分方程求解单位脉冲响应序列;根据输入信号求解输出响应;用实验方法检查系统是否稳定;绘制相关信号的波形。具体要求如下:
(1)给定一个低通滤波器的差分方程为输入信号分别为
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。
(2)给定系统的单位脉冲响应为:
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。
(3)给定一谐振器的差分方程为
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,求出系统的输出响应,并画出其波形。
3、设计报告要求:
(1)简述离散系统时域分析方法;
(2)简述通过实验判断系统稳定性的方法;
(3)完成以上设计实验,并对结果进行分析和解释;
(4)打印程序清单和要求画出的信号波形;
(5)写出本次课程设计的收获和体会。
题目二:离散系统的频域分析与零极点分布
1、设计目的:
(1)掌握通过系统函数求解系统单位脉冲响应的方法;
(2)掌握系统函数零极点分布对频率特性的影响;
(3)通过系统函数零极点发布判断系统的稳定性。
2、设计内容:
编制Matlab程序,完成以下功能,根据系统函数求出系统的零极点分布图并求解系统的单位脉冲响应;根据零极点分布图判断系统的稳定性;比较不同零极点发布对系统频率响应特性的影响;绘制相关信号的波形。具体要求如下:
下面四种二阶网络的系统函数具有相同的极点发布:
(1)分别画出各系统的零极点分布图,并判断系统的稳定性;
(2)分别画出系统的幅频特性和相频特性曲线;
(3)分别求出系统的单位脉冲响应,并画出其波形。
3、设计报告要求:
(1)简述通过系统函数零极点分布判断系统因果稳定性的方法;
(2)简述系统函数零极点分布对系统频率响应特性的影响;
(3)完成以上设计实验,并对结果进行分析和解释;
(4)打印程序清单和要求画出的信号波形;
(5)写出本次课程设计的收获和体会。
题目三:验证时域采样定理和频域采样定理
1、设计目的:
(1)掌握模拟信号时域采样前后频谱的变化规律及时域采样定理;
(2)掌握频域采样的概念及频域采样定理;
(3)掌握时域采样频率的选择方法及频域采样点数的选择方法。
2、设计内容:
编制Matlab程序,完成以下功能,对给定模拟信号进行时域采样,观察不同采样频率对采样信号频谱的影响,验证时域采样定理;对给定序列进行傅里叶变换,并在频域进行采样,观察不同采样点数对恢复序列的影响,验证频域采样定理;绘制相关信号的波形。具体要求如下:
(1)时域采样理论的验证。
给定模拟信号
式中,A=444.128,。
现用DFT(FFT)求该模拟信号的幅频特性,以验证时域采样理论。
按照xa(t)的幅频特性曲线,选取三种采样频率,即Fs=1kHz,300Hz,200Hz。观测时间选Tp=64ms。
为使用DFT,首先用下面的公式产生时域离散信号,对三种采样频率,采样序列按顺序用x1(n)、x2(n)、x3(n)表示。
因为采样频率不同,得到的x1(n)、x2(n)、x3(n)的长度不同,长度(点数)用公式N=Tp×Fs计算。选FFT的变换点数为M=64,序列长度不够64的尾部加零。
X(k)=FFT[x(n)],k=0,1,2,3,…,M-1
式中,k代表的频率为
要求:编写实验程序,计算x1(n)、x2(n)和x3(n)的幅度特性,并绘图显示。观察分析频谱混叠失真。
(2)频域采样理论的验证。
给定信号如下:
编写程序分别对频谱函数X(ejω)=FT[x(n)]在区间[0,2π)上等间隔采样32点和16点,得到X32(k)和X16(k):
再分别对X32(k)和X16(k)进行32点和16点IFFT,得到x32(n)和x16(n):
分别画出X(ejω)、X32(k)和X16(k)的幅度谱,并绘图显示x(n)、x32(n)和x16(n)的波形,进行对比和分析,验证总结频域采样理论。
提示:频域采样用以下方法容易编程实现。
(1)直接调用MATLAB函数fft计算X32(k)=FFT[x(n)]
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