信号报告[优秀]

吉 林 大 学

Xx学院

本科生实习报告

实习题目：数字信号分析与处理实习时间：

专业：

班级：

学生姓名：

指导老师：

数字信号处理

一、实习时间：

二、实习地点：

三、实习目的：

1．加深对信号系统与信号处理理论的理解，学会信号处理的基本知识和方法，

并在基本技能方面得到系统训练；

2．熟悉MATLAB编程环境，掌握MATLAB编程基本技能，以及程序调试仿真方法，

能够采用MATLAB语言和工具进行信号处理；

3．掌握现代信号分析与处理技术，包括信号频谱分析和数字滤波器（FIR、IIR）

设计，学会信号处理系统设计与系统功能检测的基本方法；

4．将理论知识与实际应用结合，提高学生解决实际问题的动手能力，为信号系

统与信号处理知识的应用、后续专业学习以及今后从事相关科学研究和实际工作打下坚实基础。

四、实习内容：

1.Matlab编程基础：

m文件的编程方式，创建和保存。编写Matlab程序，产生单位脉冲序列，阶跃序列，正弦序列，周期方波，矩形脉冲信号，取样函数，指数函数，并画出信号波形，画子图等。

2.模拟信号与数字信号之间的关系：

a.根据采样定理决定采样率，观察采样率的大小对采样信号的影响；画几种常用的窗函数，并用窗函数采样。

b.数字信号的运算，序列相加减，卷积，移位，反转；矩形波卷积矩形波，矩形波卷积E指数，E指数卷积阶跃函数。

c.观察并分析使用计算机将连续信号离散化后，进行卷积而产生的变化，如幅值的变化。

3.信号频谱分析：

a.利用FFT分析连续周期信号，分析并画出信号sin(100t)，cos(100t)的频谱。

b.利用FFT分析连续非周期信号，分析并画出信号exp(-t)u(t) ，方波，矩形脉冲的频谱。

c.改变采样间隔与截断长度，分析混叠与泄漏对信号频谱的影响。d.利用IFFT反变换分析数字信号与模拟信号的关系，如频谱相位，频谱幅度。 e.分析并画出信号sin(20t+1.3)+cos(30t)的频谱，要求无混叠无泄漏。

f.用FFT变换验证卷积，用卷积验证FFT变换，y(t)=x(t)*h(t)Y=X·H。 g.分析采用不同窗函数进行加窗对信号频谱的影响。

4.FIR数字滤波器设计：

a.学习并掌握窗函数法设计FIR数字滤波器的方法，设计一线性相位低通滤波器，x(t)=sin(20t)+cos(100t),滤除信号中高频成分，画出滤波前后信号波形以及相应的幅频特性和相频特性曲线，画出滤波器幅频和相频

曲线，观察3dB带宽和20dB带宽，总结窗口长度N对滤波特性的影响。 b.设计一线性相位低通滤波器，滤除噪声工频干扰50Hz的心电信号，并画出滤波前后的波形。

5.IIR数字滤波器设计：

学习并掌握 IIR 数字滤波器的设计原理与方法，设计一巴特沃斯数字滤波器，y(t)=sin(100t)+cos(20t)+cos(300t)，分别设计低通滤波器滤除10Hz信号，带通滤波器滤除50Hz信号，高通滤波器滤除150Hz信号，并画出滤波前后的波形，以及各个信号频谱的幅度谱和相位谱。

五、实习步骤：

1.熟悉Matlab数据类型，编程环境，并会使用工具函数，使用ones(1,n)，

zero(1,n)，编写单位脉冲序列，阶跃序列，并画出信号波形图；使用rectpuls(t,W)编写矩形脉冲信号，使用square(wt)编写方波信号，并画出波形图；使用sinc（X）编写Sa函数信号，并画出波形图；编写三角函数以及指数函数信号，并画出波形图。

2.做x(t)=1,（0≤t≤1）h(t)=1,(0≤t≤1)两矩形波卷积，并画出波形图，使

用工具函数conv;分析连续函数经计算机取样离散化后，进行卷积而影响了幅值的变化；经分析可知，计算机处理的卷积幅值应该除以N(取样点数)才符合实际卷积的结果。按照同样的方法做exp(-2t)与阶跃函数u(t)信号卷积的波形图，exp（-t）与h（t）信号卷积的波形图。

3.画出周期信号sin(100t)和cos(100t)的波形图,实用工具函数fft将信

号进行离散傅立叶变换，画出幅度谱和相位谱，分析信号的频谱。按照同样的方法画出非周期信号E指数，方波，矩形脉冲信号的波形图，频谱图，改变采样频率和截断长度，做出相应的信号波形图和频谱图，分析混叠与泄漏对信号频谱的影响。使用工具函数IFFT将以上频谱信号做反变换，并画出各自波形图。做信号exp(-t)与阶跃信号u(t)卷积，画出波形图；然后分别画出exp(-t)和u(t)信号的频谱图，将二者频谱相乘，即用傅立叶变换验证卷积。

4.用工具函数B=fir1(M,Wn,’窗函数’)，以及filter,freqz等设计FIR数字

滤波器。首先画出信号x(t)=sin(20t)+cos(100t)的波形图，做离散傅立叶变换并画出幅度谱相位谱，然后做滤波器，并画出滤波器的频谱图，滤波器的频谱达到要求，再将原信号滤波，并画出滤波后的波形图，频谱图。分析滤波是否达到要求。心电干扰信号：首先使用工具函数ecg画出心电信号波形图，然后加50Hz噪声信号，确定采样率和截断长度，做出新店干扰信号的波形图以及频谱图，设计一FIR低通数字滤波器，选择哈明窗函数，并画出滤波器的频谱图，再将信号滤波，并画出滤波后的信号波形图以及频谱图，与原心电图对比，分析滤波是否成功。

5.设计IIR数字滤波器，首先确定滤波频率的参数，ws,wp,as,rp,然后可直接

使用工具函数[N,W]=buttord(wp,ws,rp,as)和[B,A]=butter（n,wn,,’low’）设计巴特沃斯低通滤波器，还可以用butter函数设计带通，带阻，高通滤波器等。用巴特沃斯带通滤波器滤除心电干扰信号，步骤如4，只需将滤波器设计为IIR滤波器即可。

六、实习结论：

学习信号分析与处理，首先要学好信号与系统这门课为基础，掌握信号

的卷积，傅立叶变换等知识。编程时要先预习，头脑清醒思路清晰，每一条

命令都要清楚它的必要性，出现问题尽量自己解决问题，实在解决不了再找同学老师帮忙。这次实习主要使用Matlab软件，但是我们的难点却不是如何使用该软件，而是如何分析和处理信号，而应用计算机实现信号的分析与处理只是学习一种工具的使用方法。

七.实习体会

通过信号分析与处理的实习，我掌握了Matlab的基本使用方法，能够熟练的用Matlab处理一些简单的信号。在学习卷积的过程中出现一个疑问，幅值变化，当时老师讲课说要把卷积后的幅值乘以采样间隔，后来学习离散傅立叶变换，幅值也是反生变化，然而这时却要将变换后的幅值除以采样的点数，为此，我不解。但是后来经过思考研究，和同学讨论，得出结论。因为讲卷积老师截断长度仅为0~1，而此时幅值乘以采样间隔和除以采样数是一样的效果，然而后续学习的信号处理截断长度并不是0~1，因此将变换后的幅值除以采样点数是通用的算法。我认为做信号分析与处理首要注意的就是定采样间隔，和截断长度，以及边值点取舍问题。其次再分析各种变量的变化问题。

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