1、数字信号处理课程设计报告数字信号处理课程设计报告 前 言 现代信号处理是将信号表示并处理的理论和技术,而数字信号处 理与模拟信号处理是信号处理的子集。 在本次课程设计中主要以数字 信号处理来解决问题。 数字信号处理的目的是对真实世界的连续模拟 信号进行测量或滤波， 因此在进行数字信号处理之前需要将信号从模 拟域转换到数字域，这通常通过模数转换器实现。 而数字信号处理的 输出经常也要变换到模拟域，这是通过数模转换器实现的。 数字信号处理的算法需要利用计算机或专用处理设备如数字信 号处理器（DSP）和专用集成电路（ASIC）等。数字信号处理技术及 设备具有灵活、精确、抗干扰强、设备尺寸小、造价低、
2、速度快等突 出优点， 这些都是模拟信号处理技术与设备所无法比拟的。数字信号 处理的核心算法是离散傅立叶变换(DFT)， 是 DFT 使信号在数字域和 频域都实现了离散化， 从而可以用通用计算机处理离散信号。而使数 字信号处理从理论走向实用的是快速傅立叶变换(FFT)，FFT 的出现 大大减少了 DFT 的运算量，使实时的数字信号处理成为可能、极大 促进了该学科的发展。 MATLAB 是 矩阵实 验室（ Matrix Laboratory）的 简称， 和 Mathematica、Maple 并称为三大数学软件。 它在数学类科技应用软件 中在数值计算方面首屈一指。MATLAB 可以进行矩阵运算、绘
3、制函 数和数据、实现算法、创建用户接口、连接其它编程语言的程序等。 一、课程设计目的： 1全面复习课程所学理论知识，巩固所学知识重点和难点，将理论 与实践很好地结合起来。 2. 掌握信号分析与处理的基本方法与实现 3提高综合运用所学知识独立分析和解决问题的能力； 4熟练使用一种高级语言进行编程实现。 二、课程设计题目： （一） ： 1） 生成信号发生器：能产生频率（或基频）为 10Hz 的周期性正弦 波、三角波和方波信号。绘出它们的时域波形 2） 为避免频谱混叠，试确定各信号的采样频率。说明选择理由。 3）对周期信号进行离散傅立叶变换，为了克服频谱泄露现象，试确 定截取数据的长度，即信号长度。
4、分析说明选择理由。 4）绘出各信号频域的幅频特性和相频特性 5）以正弦周期信号为例，观察讨论基本概念（频谱混叠、频谱泄漏、 整周期截取等） 。 （二） ： 已知三个信号() i a p n，经调制产生信号 3 1 ()() cos(/ 4) i i s na p nin ，其中 i a为 常数，()p n为具有窄带特性的 Hanning 信号。将此已调信号通过信道 传输，描述该信道的差分方程为 得到接收信号()() *()y ns nh n 1）分析 Hanning 信号()p n的时域与频域特性 2）分析已调信号()s n的时域与频域特性 3）分析系统的单位脉冲响应()h n 4）分析接收信
5、号()y n的频谱 5）设计带通滤波器从接收信号()y n中还原出三个已调信号。 ()1.1172(1)0.9841(2)0.4022(3)0.2247(4) 0.2247()0.4022(1)0.9841 (2)1.1172(3)(4) y ny ny ny ny n x nx nx nx nx n （三） ：图像信号相关处理 1）读入一幅彩色图像 2）将彩色图像进行三原色分解，分解出 R、G、B 分量，并用图像显 示出来 3）将彩色图像灰度化，转换为灰度图像并显示 4）对灰度图像用几种典型的边缘检测算子进行边缘检测，显示检测 出的边缘。 三、调试及结果分析（截图） ： （一） ： 1） 频
6、率为 10Hz 的周期性正弦波： 频率为 10Hz 的周期性三角波： 频率为 10Hz 的周期性方波： 2）采样频率不能过低，必须 fs=2fm，即采样频率必须大于或等于 最高截止频率的二倍（对采样频率的要求，即采样频率要足够大，采 样的值要足够多，才能不失真的恢复原信号） 。题目中信号频率为 10Hz，则采样频率应该大于或等于 20Hz，这样的话采样离散信号才 能够无失真的恢复到原来的连续信号。 3）截取数据长度（即信号长度）N=T*fs=2 4） 频率为 10Hz 的周期性正弦波的幅频特性和相频特性： 频率为 10Hz 的周期性三角波的幅频特性和相频特性： 频率为 10Hz 的周期性方波的幅频特性和相频特性： 5） 频谱混叠：一个信号的最高频率比如是 fmax,那它的频谱就是在-fmaxfmax之间 有值。对这个信号进行时域采样(就是取离散的点)，设采样率为 fs。有一个定理： 对信号进行时域 fs 的采样，信号的频谱就会在频域以 fs 为周期重复。那么如果 fs=2fmax,可想而知，频域宽度为 fs 的
