吉林建筑大学
电气与计算机学院
数字信号处理课程设计报告
设计题目：IIR数字滤波器的设计专业班级：
学生姓名：
学号：
指导教师：高晓红吕卅
设计时间：2016.12.12－2016.12.16
目录
第1章概述 (2)
1.1设计的作用、目的 (2)
1.2设计任务及要求 (2)
1.3设计内容 (2)
第2章 IIR数字滤波器的设计 (3)
2.1设计原理 (3)
1. 数字低通滤波器的设计原理 (3)
2. 变换方法的原理 (5)
2.2设计步骤 (6)
第3章数字低通滤波器MATLAB编程及幅频特性曲线 (7)
3.1 MATLAB语言编程 (8)
3.2 幅频特性曲线 (9)
第4章总结 (11)
参考文献 (13)
第1章 概述
1.1设计的作用、目的
课程设计是理论学习的延伸，是掌握所学知识的一种重要手段，对于贯彻理论联系实际、提高学习质量、塑造自身能力等于有特殊作用。本次课程设计一方面通过MATLAB 仿真设计内容，使我们加深对理论知识的理解，同时增强其逻辑思维能力，另一方面对课堂所学理论知识作一个总结和补充。
1.2设计任务及要求
用脉冲响应不变法和双线性变换法设计巴特沃斯数字低通滤波器，并观察所设计数字滤波器的幅频特性曲线。
通过课程设计各环节的实践，应使学生达到如下要求：
（1）掌握双线性变换法及脉冲响应不变法设计IIR 数字滤波器以及窗函数法设计FIR 数字滤波器的原理、具体方法及计算机编程。
（2）观察双线性变换法、脉冲响应不变法及窗函数法设计的滤波器的频域特性，了解各种方法的特点。
（3） 用MATLAB 画出三种方法设计数字滤波器的幅频特性曲线，记录带宽和衰减量，检查结果是否满足要求。
1.3设计内容
设计题目：IIR 数字滤波器的设计
设计内容：已知通带截止频率kHz f p 2.0=,通带最大衰减dB P 1=α, 阻带截止频率kHz f s 3.0=，阻带最小衰减dB s 25=α，T=1ms ，按照以上技术要求，用脉冲响应不变法和双线性变换法设计巴特沃斯数字低通滤波器，并观察所设计数字滤波器的幅频特性曲线。
第2章 IIR数字滤波器的设计
2.1设计原理
1.数字低通滤波器的设计原理
数字滤波器可以分为两大类：一类是经典滤波器，即一般的滤波器特点是输入信号中有用的频率成分和希望滤去的频率成分各占不同的频率带，通过一个合适的选频滤波器达到绿宝锝目的，这种滤波器主要有维纳滤波器尔曼滤波器，自适应滤波器等。
数字滤波器是一个离散时间系统。应用数字滤波器处理模拟信号时，首先须对输入模拟信号进行限带、抽样和模数转换。数字滤波器输入信号的抽样率应大于被处理信号带宽的两倍。数字滤波器的频率响应具有以抽样频率为间隔的周期重复特性，且以折叠频率（即二分之一抽样频率点）呈镜像对称。为得到模拟信号，数字滤波器处理的输出数字信号须经数模转换、平滑。
数字滤波器具有高精度、高可靠性、可程控改变特性或复用、便于集成等优点。数字滤波器在语声信号处理、图像信号处理、医学生物信号处理以及其他应用领域（如通信、雷达、声纳、仪器仪表和地震勘探等）都得到了广泛的应用。数字滤波器有低通、高通、带通、带阻和全通等类型。它可以是时不变的或时变的、因果的或非因果的、线性的或非线性的。如果数字滤波器的内部参数不随时间而变化，则称为时不变的，否则为时变的。如果数字滤波器在某一给定时刻的响应与在此时刻以后的激励无关，则称为因果的，否则为非因果的。如果数字滤波器对单一或多个激励信号的响应满足线性条件，则称为线性的，否则为非线性的。应用最广的是线性、时不变数字滤波器。
数字滤波器可以按所处理信号的维数分为一维、二维或多维数字滤波器。一维数字滤波器处理的信号为单变量函数序列，例如时间函数的抽样值。二维或多维数字滤波器处理的信号为两个或多个变量函数序列。例如，二维图像离散信号是平面坐标上的抽样值。
与模拟滤波器相同，数字滤波器从功能上看可分为低通、高通、带通和带阻几类。因为它们的单位脉冲响应是非因果且无限长的，所以实际上理想滤波器是不可能实现的。与模拟滤波器不同的是数字滤波器的传输函数都是以2π为周期的，滤波器的低通频带处于2π的整数倍处，而高频频带处于π的奇数倍附近。理想滤波器就是一个让输入信号中的某些有用频谱分量无任何变化的通过，同时又能完全抑制另外那些不需要的成分的具有某种选择性的器件、网络或以计算机
硬件支持的计算机程序。根据对不同信号的处理可将滤波器分为模拟滤波器和数字滤波器两种。模拟滤波器和数字滤波器的概念相同，只是信号的形式和实现滤波方法不同。数字滤波器是指输入输出都是数字信号的滤波器。
滤波器的滤波原理局势根据信号与噪声占据不同的频带，将噪声的频率放在滤波器的阻带中，而由于阻带的响应为零，这样就滤去了噪声。一个理想滤波器将。是一个无法实现的非因果系统，我们只能用一个稳定的因果系统函数去逼近工程需要的确定的性能要求。
数字滤波器根据其冲激响应函数的时域特性，可分为两种，即无限长冲激响应(IIR)滤波器和有限长冲激响应(FIR)滤波器。IIR滤波器的特征是，具有无限持续时间冲激响应。这种滤波器一般需要用递归模型来实现，因而有时也称之为递归滤波器。FIR滤波器的冲激响应只能延续一定时间，在工程实际中可以采用递归的方式实现，也可以采用非递归的方式实现。数字滤波器的设计方法有多种，如双线性变换法、窗函数设计法、插值逼近法和Chebyshev逼近法等等。随着MATLAB软件尤其是MATLAB的信号处理工作箱的不断完善，不仅数字滤波器的计算机辅助设计有了可能，而且还可以使设计达到最优化。
（1）确定指标
在设计一个滤波器之前，必须首先根据工程实际的需要确定滤波器的技术指标。在很多实际应用中，数字滤波器常常被用来实现选频操作。
因此，指标的形式一般在频域中给出幅度和相位响应。幅度指标主要以两种方式给出。第一种是绝对指标。它提供对幅度响应函数的要求，一般应用于FIR滤波器的设计。第二种指标是相对指标。它以分贝值的形式给出要求。在工程实际中，这种指标最受欢迎。对于相位响应指标形式，通常希望系统在通频带中具有线性相位。
运用线性相位响应指标进行滤波器设计具有如下优点：①只包含实数算法，不涉及复数运算；②不存在延迟失真，只有固定数量的延迟；③长度为N的滤波器(阶数为N-1)，计算量为N/2数量级。
（2）逼近
确定了技术指标后，就可以建立一个目标的数字滤波器模型。通常采用理想的数字滤波器模型。之后，利用数字滤波器的设计方法，设计出一个实际滤波器模型来逼近给定的目标。
（3）性能分析和计算机仿真
上两步的结果是得到以差分或系统函数或冲激响应描述的滤波器。根据这个描述就可以分析其频率特性和相位特性，以验证设计结果是否满足指标要求；或者利用计算机仿真实现设计的滤波器，再分析滤波结果来判断。
（4）滤波器的性能指标
我们在进行滤波器设计时，需要确定其性能指标。一般来说，滤波器的性能要求往往以频率响应的幅度特性的允许误差来表征。以低通滤波器特性为例，频率响应有通带、过渡带及阻带三个范围。
在通带内：1|)(|Ap -1≤≤ωj e H c ||ωω≤
在阻带内：st j A e ≤|)(H |ω c st ωωω≤≤||
其中Wc 为通带截止频率，Ap 为通带误差，Ast 为阻带误差。
与模拟滤波器类似，数字滤波器按频率特性划分为低通、高通、带通、带阻、全通等类型，由于数字滤波器的频率响应是周期性的，周期为2Pi 。
2.变换方法的原理
利用模拟滤波器成熟的理论及其设计方法来设计IIR 数字低通滤波器是常用的方法。
2.2.1设计过程
按照数字滤波器技术指标要求设计一个过度模拟低通滤波器，在按照一定的转换关系将转换成数字低通滤波器的系统函数。由此可见，设计的关键问题就是找到这种转换关系，将s 平面上的转换成z 平面上的。为了保证转换后的稳定且满足技术指标要求，对转换关系提出两点要求：
（1）因果稳定的模拟滤波器转换成数字滤波器，仍是因果稳定的。
（2）数字滤波器的频率响应模仿模拟滤波器的频响特性，s 平面的虚轴映射为z 平面的单位圆，响应的频率之间呈线性关系。
一个无限脉冲响应系统的传递函数具有可选择极点和可选择零点（而有线脉冲响应系统只具有可选择零点以及位于原点的固定极点）。模拟系统同样具有极点和零点，甚至经常只有极点（多项式滤波器或全几点滤波器）。由此得出结论是，通过把PN 图从s 域映像变换到z 域中，可以用一个无限脉冲（IIR ）系统对模拟滤波器进行数字仿真。
目前，IIR 数字滤波器设计最通用的方法是借助于模拟滤波器的设计方法。模拟滤波器设计已经有了一套相当成熟的方法，它不但有完整的设计公式，而且还有较为完整的图表供查询，因此，充分利用这些已有的资源将会给数字滤波器的设计带来很大方便。
将高通、带通或者带阻数字滤波器的技术指标先转化为低通滤波器的技术指标，然后按上述步骤(2)设计出模拟低通滤波器H(s)，再由冲击响应不变法或双线性变换将H(s)转换为所需的H(z)。 s - z 映射的方法有：冲激响应不变法、阶跃响应不变法、双线性变换法等。实际中有三种广泛应用的滤波器原型，既巴
特沃斯低通滤波器、切比雪夫低通滤波器、椭圆低通滤波器。
2.2.2巴特沃斯低通滤波器
这种滤波器的特征是其通带和阻带都有平坦的幅度响应。N 阶低通滤波器的平方幅度响应的表达式为： N c
a j j j H A 222)(11|)(|)(ΩΩ+=Ω=Ω 通带： 使信号通过的频带
阻带：抑制噪声通过的频带
过渡带：通带到阻带间过渡的频率范围
Ωc ：截止频率
2.2.3脉冲响应不变法设计IIR 数字滤波器
利用模拟滤波器成熟的理论及其设计方法来设计IRR 数字低通滤波器是通常的方法。
从滤波器的脉冲响应出发，使数字滤波器的单位脉冲响应模仿模拟滤波器的冲击响应，即h(n)是ha(t)的采样值。
设T 为采样周期，变换过程为：
)()()()(z H n h t h s H a a ?→??→??→?
利用模拟滤波器来设计数字滤波器，也就是使数字滤波器能模仿模拟滤波器的特性，这种模仿可以从不同的角度出发。
脉冲响应不变法是从滤波器的脉冲响应出发，使数字滤波器的单位脉冲响应序列h(n)模仿模拟滤波器的冲激响应ha(t)，即将ha(t)进行等间隔采样，使h(n)正好等于ha(t)的采样值，满足h(n)=ha(nT)式中,T 是采样周期。
如果令Ha(s)是h 其中T 为采样间隔。如果以Ha(s)及H(z)分别表示ha(t)的拉氏变换及h(n)的Z 变换，则a(t)的拉普拉斯变换，H(z)为h(n)的Z 变换，利用采样序列的Z 变换与模拟信号的拉普拉斯变换的关系。
2.2设计步骤
求模拟滤波器的系统函数Ha （S ）
(1)确定阶数N ： 1
101101.01.0--=p s sp K αα fp
fs
∏∏=22sp λ
sp Ksp N λlg lg =
（2）查表确定极点，写出Ga （P ）
（3）将Ga （P ）进行归一化，求出Ha （S ）
（4）公式：
①脉冲响应不法 ∑=-=N
i i
i
s s A z H 1)(
)()(1
t u e A t h t
s N
i i a i ∑==
)
()(1nT u e A n h nT s
N
i i i ∑==
∑=--=N
i t s
i
z e A i 111H(z)
②双线性变换法
)T 21
tan(T 21Ω=Ω
T T
1111T 2j Ω-Ω-+-=Ωj j e e
11
11T 2s --+-=z z
S
-+=T 2S
T 2z
第3章数字低通滤波器MATLAB编程及幅频特性曲线3.1 MATLAB语言编程
1.脉冲响应不变法
Fs=1000;
Wp=400*pi;
Ws=600*pi;
As=25;
Ap=1;
[N,Wc]=buttord(Wp,Ws,Ap,As,'s');
[B,A]=butter(N,Wc,'s');
W=(0:pi:1000);
[D,C]=impinvar(B,A,Fs);
W=(0:0.001:pi)
Hz=freqz(D,C,W);
plot(W,abs(Hz)/abs(Hz(1)));
grid;
title('脉冲响应不变法');
xlabel('频率');
ylabel('幅值\dB');
2.双线性变换法
wp=400*pi;
ws=600*pi;
Ap=1;
As=25;
T=0.001;
fs=1/T;
[N,Wn]=buttord(wp,ws,Ap,As,'s');
[b,a]=butter(N,Wn,'s');
[numd,dend]=bilinear(b,a,fs);
w=linspace(0,pi,500);
h=freqz(numd,dend,w);
plot(w/pi,20*log10(abs(h))); axis([0 1 -50 0]);
grid;
title('双线性变换法');
xlabel('归一化频率');
ylabel('幅度/dB');
3.2 幅频特性曲线
第4章总结
通过这次数字信号处理的设计，让我感受到“温故而知新”是的重要性，我们总是以为知识学过了，就不用再花费时间去复习，其实，这是错误的。我感觉我们在学习知识的时候不但要听懂，学会，还要把它转化成自己知识宝库里的一部分，并能够举一反三。同时，我还深刻的感觉到，在我们学好本专业课程的同时，我们还要多去图书馆或者上网查阅一些相关的知识，而且我们还要自学一些软件，这样我们就在无形之中提高了自身的竞争力。
比如这次使用的MATLAB 软件，我们曾在上课的时候学过，但是由于很久都没有去再接触它，我们已经有点淡忘，通过本次设计，我们不但对之前的操作进行了复习，而且通过查阅相关书籍又学到了很多，发现 MATLAB 具有相当强大的矩阵运算和操作功能，其程序编写也比其他语言要简单。
通过这次设计，使我发现了自己身上真的有好多不足，希望在以后的不断学习中能够得到提高，我们要“学以致用”，并能够熟练地通过书籍和网络查找知识，而且最重要的是我们以后要多花费一些时间在自学知识与软件的操作上。本次课程设计可以说是获益匪浅。通过查阅了很多资料，了解了许多汇编程序的思想，扩展了自己的视野，不再仅仅局限于书本中几条简短的程序，而且更重要的是明白态度：仔细谨慎，精益求精。
在实际操作过程中犯的一些错误还会有意外的收获，感觉设计很有意思。在具体操作中对这学期所学的技术的理论知识得到巩固，平时在做题目过程中，总更多的是被动的通过题目来熟悉再理解，而这次是通过实际操作,用Matlab画图，发现错误和问题，然后在理解的基础上再熟记于心。这是一种飞跃的进步。达到设计的基本目的，也发现自己的不足之出，在以后的上机中应更加注意，同时体会到科技的魅力所在。
在本次设计总利用模拟滤波器设计数字滤波器，就是将设计的模拟滤波器系统函数Ha(s)变换成数字滤波器系统函数H(z)。脉冲响应不变法，会产生频谱混叠。由于脉冲响应是冲激响应的采样，要求模拟滤波器的频谱限带小于折叠频率。实际的滤波器不可能是严格限带，所以设计的数字滤波器不可避免地会产生混叠失真。该法只适合低通、带通滤波器的设计，不适合高通、带阻滤波器的设计。频率坐标变换是线性的，如果不考虑频谱混叠现象，设计的数字滤波器能很好地重现原模拟滤波器的频率特性。
数字滤波器的单位脉冲响应完全模仿模拟滤波器的单位冲激响应，时域特性逼近好。双线性变换法,解决了脉冲响应不变法的混叠失真问题。它是一种简单的代数映射关系，设计十分方便。从S平面的Ω到Z平面的ω的映射是非线性关系，带来了频率和相位失真。
需要通过频率预畸加以校正。要求模拟滤波器的幅频响应是分段常数型。不
适于设计线性相位数字滤波器。
从下载安装Matlab到回忆使用它，都是不断的学习。锻炼了学习能力，达到了熟练课程的目的，培养了自己学习的热情。悉巴特沃斯模拟滤波器的频率特性；掌握用冲激响应不变法、双线性变换法设计IIR滤波器的原理及方法熟悉相应的MATLAB编程；观察冲激响应不变法、双线性变换法设计的IIR滤波器的频率特性，了解冲激响应不变法、双线性变换法的特点
同时也明白了学习过程中不能在完全学会了才动手去做，我们应该边学边做，在摸索中学习，不断发现问题，不断解决问题，这样才能在更正错误、补充不足中不断进步。尤其在现在这个信息时代，一切更新都是那么的快，新的技术层出不穷。所以我们更应当有学习的精神，和快速学习和应用的能力，熟悉用脉冲响应不变法和双线性变换法设计IIR数字滤波器的原理与方法经过这次课程实验，我认为，在收获知识的同时，还收获了阅历，收获了成熟。
在这个过程中，我自己查阅了很多资料，虽然之前学习过但是并不透彻。通过这次设计，我自己编写Matlab的程序，看参数，算数值，是个很枯燥又总出错的过程，我自己也是受益匪浅了。经过几天的反复改正最终得到如今的结果，也是很感慨，以后的学习中都会有所影响吧。自己不断钻研也是很有趣有辛苦的过程。
参考文献
1.高西全、丁玉美.《数字信号处理》.西安电子科技大学出版社 2008
2.电气与电子实验中心.《数字信号处理实验指导书》.吉林建筑工程学院 2011
3.刘波、文忠、曾涯.《MATLAB信号处理》.电子工业出版社 2006
4.施阳．MATLAB语言工具箱[M].西北工业大学出版社1999
5.胡广书. 数字信号处理：理论、算法与实现[M].清华大学出版社 1997
6.蒋志凯. 数字滤波与卡尔曼滤波[M].中国科学技术出版社1993
一. 填空题 1、一线性时不变系统，输入为 x（n）时，输出为y（n）；则输入为 2x（n）时，输出为 2y(n) ；输入为x（n-3）时，输出为 y(n-3) 。 2、从奈奎斯特采样定理得出，要使实信号采样后能够不失真还原，采样频率fs与信号最高频率f max关系为： fs>=2f max。 3、已知一个长度为N的序列x(n)，它的离散时间傅立叶变换为X（e jw），它的N点离散傅立叶变换X（K）是关于X（e jw）的 N 点等间隔采样。 4、有限长序列x(n)的8点DFT为X（K），则X（K）= 。 5、用脉冲响应不变法进行IIR数字滤波器的设计，它的主要缺点是频谱的交叠所产生的现象。 6．若数字滤波器的单位脉冲响应h（n）是奇对称的，长度为N，则它的对称中心是 (N-1)/2 。 7、用窗函数法设计FIR数字滤波器时，加矩形窗比加三角窗时，所设计出的滤波器的过渡带比较窄，阻带衰减比较小。 8、无限长单位冲激响应（IIR）滤波器的结构上有反馈环路，因此是递归型结构。 9、若正弦序列x(n)=sin(30nπ/120)是周期的,则周期是N= 8 。 10、用窗函数法设计FIR数字滤波器时，过渡带的宽度不但与窗的类型有关，还与窗的采样点数有关 11．DFT与DFS有密切关系，因为有限长序列可以看成周期序列的主值区间截断，而周期序列可以看成有限长序列的周期延拓。 12．对长度为N的序列x(n)圆周移位m位得到的序列用xm(n)表示，其数学表达式为xm(n)= x((n-m))NRN(n)。
13．对按时间抽取的基2-FFT 流图进行转置，并 将输入变输出，输出变输入 即可得到按频率抽取的基2-FFT 流图。 14.线性移不变系统的性质有 交换率 、 结合率 和分配律。 15.用DFT 近似分析模拟信号的频谱时，可能出现的问题有混叠失真、 泄漏 、 栅栏效应 和频率分辨率。 16.无限长单位冲激响应滤波器的基本结构有直接Ⅰ型，直接Ⅱ型， 串联型 和 并联型 四种。 17.如果通用计算机的速度为平均每次复数乘需要5μs，每次复数加需要1μs，则在此计算机上计算210点的基2 FFT 需要 10 级蝶形运算，总的运算时间是______μs。 二．选择填空题 1、δ(n)的z 变换是 A 。 A. 1 B.δ(w) C. 2πδ(w) D. 2π 2、从奈奎斯特采样定理得出，要使实信号采样后能够不失真还原，采样频率f s 与信号最高频率f max 关系为： A 。 A. f s ≥ 2f max B. f s ≤2 f max C. f s ≥ f max D. f s ≤f max 3、用双线性变法进行IIR 数字滤波器的设计，从s 平面向z 平面转换的关系为s= C 。 A. B . s C. D. 1111z z z --+=-1111z z z ---=+11211z z T z ---=+11 211z z T z --+=-4、序列x 1（n ）的长度为4，序列x 2（n ）的长度为3，则它们线性卷积的长度是 B ，5点圆周卷积的长度是 。 A. 5, 5 B . 6, 5 C. 6, 6 D. 7, 5 5、无限长单位冲激响应（IIR ）滤波器的结构是 C 型的。 A. 非递归 B. 反馈 C. 递归 D. 不确定 6、若数字滤波器的单位脉冲响应h （n ）是对称的，长度为N ，则它的对称中心是 B 。
实验报告 实验名称用双线性变换法设计IIR数字滤波器课程名称数字信号处理 姓名成绩 班级学号 日期 2014年5月24号地点综合实验楼机房备注：
1.实验目的 （1）熟悉用双线性变换法设计IIR 数字滤波器的原理与方法； （2）掌握数字滤波器的计算机仿真方法； （3）通过观察对实际心电图信号的滤波作用，获得数字滤波的感性知识。 2.实验环境 应用MATLAB 6.5软件 操作系统：windows XP 3.实验内容及原理 （1）用双线性变换法设计一个巴特沃斯低通IIR 数字滤波器。设计指标参数为：在通带内截止频率低于0.2π时，最大衰减小于1dB ；在阻带内[0.3π,π]频率区间上，最小衰减大于15dB 。 （2）以0.02π为采样间隔，打印出数字滤波器在频率区间[0，π/2]上的幅频响应特性曲线。 （3）用所设计的滤波器对实际心电图信号采样序列进行仿真滤波处理，并分别打印出滤波前后的心电图信号波形图，观察总结滤波作用与效果。 教材例中已求出满足本实验要求的数字滤波系统函数： ∏==3 1)()(k k z H z H , 3,2,1,1)21()(2121=--++=----k z C z B z z A z H k k k 式中 A=0.09036, 2155 .0,9044.03583 .0,0106.17051 .0,2686.1332211-==-==-==C B C B C B 4.实验结果 心电图信号采样序列 0510152025 303540455055-100-50 50 n x (n ) 心电图信号采样序列x(n)
一级滤波后的心电图信号： 01020 30405060-100-80 -60 -40 -20 20 40 n y 1(n ) 一级滤波后的心电图信号 二级滤波后的心电图信号： 01020 30405060-100-80 -60 -40 -20 20 40 n y 2(n ) 二级滤波后的心电图信号 三级滤波后的心电图信号： 0102030 405060-80-60 -40 -20 20 40 n y 3(n )三级滤波后的心电图信号
抽样定理的应用 摘要 抽样定理表示为若频带宽度有限的，要从抽样信号中无失真地恢复原信号，抽样频率应大于2倍信号最高频率。抽样频率小于2倍频谱最高频率时，信号的频谱有混叠。抽样频率大于2倍频谱最高频率时，信号的频谱无混叠。 语音信号处理是研究用数字信号处理技术和语音学知识对语音 信号进行处理的新兴学科，是目前发展最为迅速的学科之一，通过语音传递信息是人类最重要，最有效，最常用和最方便的交换信息手段，所以对其的研究更显得尤为重要。 Matlab语言是一种数据分析和处理功能十分强大的计算机应用 软件，它可以将声音文件变换成离散的数据文件，然后用起强大的矩阵运算能力处理数据。这为我们的本次设计提供了强大并良好的环境！ 本设计要求通过利用matlab对模拟信号和语音信号进行抽样，通过傅里叶变换转换到频域，观察波形并进行分析。 关键词：抽样Matlab
目录 一、设计目的： (2) 二、设计原理： (2) 1、抽样定理 (2) 2、MATLAB简介 (2) 3、语音信号 (3) 4、Stem函数绘图 (3) 三、设计内容： (4) 1、已知g1(t)=cos(6πt),g2(t)=cos(14πt),g3(t)=cos(26πt),以抽样频率 fsam=10Hz对上述三个信号进行抽样。在同一张图上画出g1(t)，g2(t)，g3(t)及其抽样点,对所得结果进行讨论。 (4) 2、选取三段不同的语音信号，并选取适合的同一抽样频率对其进 行抽样，画出抽样前后的图形，并进行比较，播放抽样前后的语音。 (6) 3、选取合适的点数，对抽样后的三段语音信号分别做DFT，画图 并比较。 (10) 四、总结 (12) 五、参考文献 (13)
能源与动力工程致力于传统能源的利用及新能源的开发，和如何更高效的利用能源。 能源与动力工程致力于传统能源的利用及新能源的开发，和如何更高效的利用能源。能源既包括水、煤、石油等传统能源，也包括核能、风能、生物能等新能源，以及未来将广泛应用的氢能。动力方面则包括内燃机、锅炉、航空发动机、制冷及相关测试技术。2012年教育部新版高校本科专业目录中调整热能与动力工程为能源与动力工程。 这个行业可以说一直都是个热门行业。 1、目前来说火力发电依然是发电形式的主流，安全高效，虽污染环境但不会形成洪涝灾害，亦无辐射污染； 2、工业生产三要素：水、电、气。热能与动力工程可以说是必需的行业。 3、目前，国家紧跟世界形式。慢慢从“能否用”转变为“更好的使用”在这个转向智能化的时代里，相信你只要付出努力，必有一番建树 二级学科 编辑 考虑学生在宽厚基础上的专业发展，将热能与动力工程专业分成以下四个专业方向： （1）以热能转换与利用系统为主的热能动力工程及控制方向(含能源环境工程、新能源开发和研究方向)； （2）以内燃机及其驱动系统为主的热力发动机及汽车工程，船舶动力方向； （3）以电能转换为机械功为主的流体机械与制冷低温工程方向； （4）以机械功转换为电能为主的火力火电和水利水电动力工程方向。 即工程热物理过程及其自动控制、动力机械及其自动化、流体机械及其自动控制、电厂热能工程及其自动化四个二级学科。 能源与动力工程专业培养要求 编辑 该专业学生主要学习动力工程及工程热物理的基础理论，学习各种能量转换及有效利用的理论和技术，受到现代动力工程师的基本训练，具有进行动力机械与热工设备设计、运行、实验研究的基本能力。 毕业生应获得以下几方面的知识和能力： 1.具有较扎实的自然科学基础，较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力； 2.较系统地掌握该专业领域宽广的技术理论基础知识，主要包括工程力学、机械学、工程热物理、流体力学、电工与电子学、控制理论、市场经济及企业管理等基础知识； 3.获得该专业领域的工程实践训练，具有较强的计算机和外语应用能力； 4.具有该专业领域内某个专业方向所必要的专业知识，了解其科学前沿及发展趋势； 5.具有较强的自学能力、创新意识和较高的综合素质。 能源与动力工程专业培养目标 编辑 该专业主要培养能源转换与利用和热力环境保护领域具有扎实的理论基础，较强的实践、适应和创新能力，较高的道德素质和文化素质的高级人才，以满足社会对该能源动力学科领域的科研、设计、教学、工程技术、经营管理等各方面的人才需求。学生应具备宽广的自然科学、人文和社会科学知识，热学、力学、电学、机械、自动控制、系统工程等宽厚理论基础、热能动力工程专业知识和实践能力，掌握计算机应用与自动控制技术方面的知识。毕业生能从事能源与动力工程及相关方面的研究、教学、开发、制造、安装、检修、策划、管理和营销等工作。也可在该专业或其它相关专业继续深造，攻读硕士、博士学位。 能源与动力工程专业主干学科
数字信号处理期末试卷(含答案) 一、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在括号。 1.若一模拟信号为带限，且对其抽样满足奈奎斯特采样定理，则只要将抽样信号通过( )即可完全不失真恢复原信号。 A.理想低通滤波器 B.理想高通滤波器 C.理想带通滤波器 D.理想带阻滤波器 2．下列系统（其中y(n)为输出序列，x(n)为输入序列）中哪个属于线性系统？( ) A.y(n)=x 3(n) B.y(n)=x(n)x(n+2) C.y(n)=x(n)+2 D.y(n)=x(n 2) 3.．设两有限长序列的长度分别是M 与N ，欲用圆周卷积计算两者的线性卷积，则圆周卷积的长度至少应取( )。 A ．M+N B.M+N-1 C.M+N+1 D.2(M+N) 4.若序列的长度为M ，要能够由频域抽样信号X(k)恢复原序列，而不发生时域混 叠现象，则频域抽样点数N 需满足的条件是( )。 A.N ≥M B.N ≤M C.N ≤2M D.N ≥2M 5.直接计算N 点DFT 所需的复数乘法次数与( )成正比。 A.N B.N 2 C.N 3 D.Nlog 2N 6.下列各种滤波器的结构中哪种不是FIR 滤波器的基本结构( )。 A.直接型 B.级联型 C.并联型 D.频率抽样型 7.第二种类型线性FIR 滤波器的幅度响应H(w)特点( )： A 关于0=w 、π、π2偶对称 B 关于0=w 、π、π2奇对称 C 关于0=w 、π2偶对称 关于=w π奇对称 D 关于0=w 、π2奇对称 关于=w π偶对称 8.适合带阻滤波器设计的是： （ ） A )n N (h )n (h ---=1 N 为偶数 B )n N (h )n (h ---=1 N 为奇数
CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 课程设计报告 课程： RFID课程设计 班级：物联网工程1201班 学号： 0909120316 姓名：王兆岳 指导教师：李刚 日期： 2015年4月25日
第一节课程设计选题 (1) 1.1选题背景 (1) 1.2课程设计目标 (1) 1.3课程设计使用的相关语言及数据库 (2) 1.4测试环境 (2) 第二节总体设计 (2) 2.1处理流程概要 (2) 2.2总体架构设计 (3) 2.3总体处理流程 (4) 第三节 PC端具体设计 (4) 3.1PC端模块划分 (4) 3.2出入库控制模块 (5) 3.3信息查询模块 (6) 3.4账号注册模块 (8) 3.5充值缴费模块 (8) 3.6硬件通讯中间件 (10) 第四节移动端具体设计 (11) 4.1剩余车位展示 (11) 4.2停车场线路导航 (12) 4.3个人记录、余额查询 (13) 第五节主要算法 (13) 6.1避免刷卡同时激活入库和出库 (13) 6.2多张卡同时在区域内时的屏蔽 (14) 6.3屏蔽偶发错误 (15) 第六节实验总结 (15)
第一节课程设计选题 1.1选题背景 近几年随着我国高速发展，我国的机动车保有量也在不断攀升，因此楼宇、社区和商业区构建停车场及管理系统就显得十分迫切，构建一套包含车辆进出、停车泊位、缴费结算、资料查询、信息提示等功能的相对完善的管理系统，已成为停车场管理部门的共同愿望，同时由于传统停车场并没有与互联网实现对接，经常造成停车位的浪费或是由于驾驶员不能及时获知停车位已满的消息而导致能源的极大浪费、加剧交通拥堵的状况，基于此我选择停车场管理系统作为本次RFID课程设计的题目。 1.2课程设计目标 在本方案中，效率、正确率、信息的整合、以及便捷性是重点追求的目标。 效率读取后数据应及时进行处理，并写入数据库备查 正确率保证每次读取信息的准确性，避免“漏读”或“重读” 信息的整合不同功能模块要实现良好的整合 便捷性尽可能减少人员手动操作，尽量实现自动化
语音信号的数字滤波 ——利用双线性变换法实现IIR数字滤波器的设计一．课程设计的目的 通过对常用数字滤波器的设计和实现，掌握数字信号处理的工作原理及设计方法；熟悉用双线性变换法设计 IIR 数字滤波器的原理与方法，掌握利用数字滤波器对信号进行滤波的方法，掌握数字滤波器的计算机仿真方法，并能够对设计结果加以分析。 二．设计方案论证 1.IIR数字滤波器设计方法 IIR数字滤波器是一种离散时间系统，其系统函数为 假设M≤N，当M＞N时,系统函数可以看作一个IIR的子系统和一个(M-N)的FIR子系统的级联。IIR数字滤波器的设计实际上是求解滤波器的系数和，它 是数学上的一种逼近问题，即在规定意义上（通常采用最小均方误差准则）去逼近系统的特性。如果在S平面上去逼近，就得到模拟滤波器；如果在z平面上去逼近，就得到数字滤波器。 2.用双线性变换法设计IIR数字滤波器 脉冲响应不变法的主要缺点是产生频率响应的混叠失真。这是因为从S平面到Ｚ平面是多值的映射关系所造成的。为了克服这一缺点，可以采用非线性频率压缩方法，将整个频率轴上的频率范围压缩到-π/T～π/T之间，再用z=e sT转换 平面的-π/T～π到Z平面上。也就是说，第一步先将整个S平面压缩映射到S 1 /T一条横带里；第二步再通过标准变换关系z=e s1T将此横带变换到整个Z平面上去。这样就使S平面与Z平面建立了一一对应的单值关系，消除了多值变换性，也就消除了频谱混叠现象，映射关系如图1所示。 图1双线性变换的映射关系 为了将S平面的整个虚轴jΩ压缩到S1平面jΩ1轴上的-π/T到π/T段上，可以通过以下的正切变换实现
气工程及其自动化包含的二级学科（研究生5个方向）： 电机与电器 电力系统及其自动化（电自） 高电压与绝缘技术 电力电子与电力传动 理论电工与新技术 北京工业大学 421自动控制原理 复试：1、电子技术 2、计算机原理 北京航空航天大学 [双控] 432控制理论综合或433控制工程综合 [检测] 433控制工程综合或436检测技术综合 [系统] 431自动控制原理或451材料力学或841概率与数理统计 [模式] （自动化学院）433控制工程综合或436检测技术综合、（宇航学院）423信息类专业综合或431自动控制原理或461计算机专业综合 [导航] （自动化学院）432控制理论综合或433控制工程综合、（宇航学院）431自动控制原理 复试：无笔试。1) 外语口语与听力考核；2) 专业基础理论与知识考核；3) 大学阶段学习成绩、科研活动以及工作业绩考核；4) 综合素质与能力考核 北京化工大学 440电路原理 复试：综合1(含自动控制原理和过程控制系统及工程)、综合2(含自动检测技术装置和传感器原理及应用)、综合3(含信号与系统和数字信号处理) 注：数学可选择301数学一或666数学（单） 北京交通大学 [双控/检测]404控制理论 [模式]405通信系统原理或409数字信号处理 复试： [电子信息工程学院双控]常微分方程 [机械与电子控制工程学院检测]综合复试（单片机、自动控制原理） [计算机与信息技术学院模式] 信号与系统或操作系统 北京科技大学 415电路及数字电子技术(电路70%，数字电子技术30%) 复试： 1.数字信号处理 2.自动控制原理 3.自动检测技术三选一 北京理工大学 410自动控制理论或411电子技术（含模拟数字部分） 复试：微机原理+电子技术（初试考自动控制理论者）、微机原理+自动控制理论（初试考电子技术者）、运筹学+概率论与数理统计。
1、有一连续信号x a(t)=cos(2πft+φ)，式中，f=20 Hz, φ=π/2。（1）求出x a(t)的周期； （2）用采样间隔T=0.02 s对x a(t)进行采样，试写出采样信号的表达式； （3）写出对应的时域离散信号（序列）x(n)的表达式，并求出x(n)的周期。 2、有一连续信号x a(t)=sin(2πft+φ)，式中，f=20 Hz, φ=π/3。（1）求出x a(t)的周期； （2）用采样间隔T=0.02 s对x a(t)进行采样，试写出采样信号的表达式； （3）写出对应的时域离散信号（序列）x(n)的表达式，并求出x(n)的周期。 3、有一连续信号x a(t)=sin(2πft+φ) ，式中，f=50 Hz, φ=π/8，选采样频率Fs=200 Hz ；（1）求出x a(t)的周期； （2）试写出采样信号的表达式； （3）写出对应的时域离散信号（序列）x(n)的表达式，并求出x(n)的周期。 4．已知 求X(ejω)的傅里叶反变换x(n)。 5．设
(1)求x(n)的傅里叶变换； (2)将x(n)以4为周期进行周期延拓，形成周期序列，画出x(n)和的波形； (3)求的离散傅里叶级数 6. 设下图所示的序列x(n)的FT用X(ejω)表示，不直接求出X(ej ω)，完成下列运算： 8. 设序列x(n)的FT用X(ejω)表示，不直接求出X(ejω)，完成下列运算： 9．已知分别求： （1）收敛域0.5<|z|<2对应的原序列x(n)； （2）收敛域|z|>2对应的原序列x(n)。 （3）求出对应X(z)的各种可能的序列表达式。
10．已知，求出对应X(z)的各种可能的序列表达式。 11．已知，求出对应X(z)的各种可能的序列表达式。 12．设系统由下面差分方程描述：y(n)=y(n－1)+y(n－2)+x(n－1) （1）求系统的系统函数H(z)，并画出极零点分布图； （2）限定系统是因果的，写出H(z)的收敛域，并求出其单位脉冲响应h(n)； （3）限定系统是稳定的，写出H(z)的收敛域，并求出其单位脉冲响应h(n) 13．设系统由下面差分方程描述： （1）求系统的系统函数H(z)，并画出极零点分布图； （2）限定系统是因果的，写出H(z)的收敛域，并求出其单位脉冲响应h(n)； （3）限定系统是稳定的，写出H(z)的收敛域，并求出其单位脉冲响应h(n)。 14．设系统由下面差分方程描述：
中南大学考试试卷 2013-- 2014学年 下 学期期末考试试题 时间100分钟 数字信号处理 课程 48 学时 3 学分 考试形式： 闭 卷 专业年级： 电子信息、通信2012级 总分100分，占总评成绩 70 % 注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上 一、填空题（本题20分，每空2分） 1. 系统稳定的充要条件是系统的单位脉冲响应满足: ∞<∑+∞ -∞=|)(|n n h 。 （p17） 2.若()a x t 是频带宽度有限的，要想抽样后()()a x n x nT =能够不失真地还原出原始信号()a x t ，则抽样频率必须 大于或等于 两倍信号谱的最高频率，这就是奈奎斯特抽样定理。P24 3. 如果序列)(n x 是一长度为64点的有限长序列)630(≤≤n ，序列)(n h 是一长度为128点的有限长序列)1270(≤≤n ，记)()()(n h n x n y *=（线性卷积），则)(n y 为 64+128-1＝191 点的序列，如果采用基FFT 2算法以快速卷积的方式实现线性卷积，则FFT 的点数至少为 256 点。P12、p111 4. 设序列()x n 傅立叶变换为()jw X e ，则0()x n n -（0n 为任意实整数）的傅立叶变换是 0)(jwn jw e e X -? 。P35 5. 序列()(3)x n n δ=-的傅里叶变换是 3jw e - 。P35 6.某DFT 的表达式是1 0()()N kn N n X k x n W -==∑，则变换后数字频域上相邻两个频率样点之间的 间隔是 2/N π 。 p76 7.用DFT 对模拟信号进行谱分析，会有 频谱混叠、截断效应、栅栏效应 三种误差来源。 P103 二、单项选择题(10分，每题2分) 1. 序列()(1)n x n a u n =---，则()X z 的收敛域为（ A ）。P48列 2.5.4 A. ||||z a < B. ||||z a ≤ C. ||||z a > D. ||||z a ≥ 2．下列系统（其中y(n)为输出序列，x(n)为输入序列）中哪个属于线性系统？( D )p11 A.5()()y n x n = B.()()(2)y n x n x n =+ C.()()2y n x n =+ D. 2 ()()y n x n = 3. 直接计算N 点DFT 所需的复数乘法次数与( B )成正比。P110 A.N B.N 2 C.N 3 D.Nlog 2N 4.ZT[2()]n u n --=__B____。P46，例2.5.1
数字信号处理课程设计 姓名：刘倩 学号：201014407 专业：信息与计算科学 实验一：常见离散信号产生和实现 一、实验目的： 1、加深对常用离散信号的理解； 2、掌握matlab 中一些基本函数的建立方法。 二、实验原理： 1.单位抽样序列 在MATLAB 中可以利用zeros()函数实现。 如果)(n δ在时间轴上延迟了k 个单位，得到)(k n -δ即： 2．单位阶越序列 在MATLAB 中可以利用ones()函数实现。 3．正弦序列 在MATLAB 中 4．复指数序列 在MATLAB 中 5．指数序列 在MATLAB 中
实验内容：由周期为10的正弦函数生成周期为20的余弦函数。 实验代码： n=0:30; y=sin(0.2*pi*n+pi/2); y1=sin(0.1*pi*n+pi/2); subplot(121) stem(n,y); xlabel ('时间序列n');ylabel('振幅');title('正弦函数序列y=sin(0.2*pi*n+pi/2)'); subplot(122) stem(n,y1); xlabel ('时间序列n');ylabel('振幅'); title('正弦函数序列y=sin(0.2*pi*n+pi/2)'); 实验结果： 实验二：离散系统的时域分析 实验目的：加深对离散系统的差分方程、冲激响应和卷积分析方法的理解。实验原理：离散系统 其输入、输出关系可用以下差分方程描述： 输入信号分解为冲激信号， 记系统单位冲激响应 则系统响应为如下的卷积计算式：
当N k d k ,...2,1,0==时，h[n]是有限长度的（n ：[0，M]），称系统为FIR 系统；反之，称系统为IIR 系统。 在MATLAB 中，可以用函数y=filter(p,d,x)实现差分方程的仿真，也可以用函数 y=conv(x,h)计算卷积，用y=impz(p,d,N)求系统的冲激响应。 实验内容：用MATLAB 计算全解 当n>=0时，求用系数差分方程y[n]+y[n-1]-6y[n-2]=x[n]描述的一个离散时间系统对阶跃输入x[n]=8μ[n]的全解。 实验代码： n=0:7; >> [y,sf]=filter(1,[1 1 -6],8*ones(1,8),[-7 6]); >> y1(n+1)=-1.8*(-3).^n+4.8*(2).^n-2; >> subplot(121) >> stem(n,y); >> title('由fliter 函数计算结果'); >> subplot(122) >> stem(n,y1); >> title('准确结果'); 实验结果： 结果分析：有图可得由fliter 函数得出的结果与计算出的准确结果完全一致。 实验三FFT 算法的应用
流体力学（流体动力学）历年真题试卷汇编2 (总分：70.00，做题时间：90分钟) 一、解答题(总题数：8，分数：16.00) 1.(北京航空航天大学2007年考研试题)(3，1，2)处的加速度。 （分数：2.00） __________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：由题意可知，x、y、z三个方向的速度分别为u=xy 2，v=一3y，w=2z 2，由欧拉 表示的加速度公式可求得x、y、z三个方向上的加速度分别为：) 解析： 2.(北京航空航天大学2007年考研试题)试求t=0时过M(一1，一1)点的流线。 （分数：2.00） __________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：设x方向的速度为u，y方向的速度为v，由题意可知：u=x+t，v=一y+t 两边积分得： ln(x+t)=一ln(y一t)+C(C为积分常数) 化简得： ln(x+t)(y-t)=C 1所以有： (x+t)(y-t)=C 2由于t=0，则xy=C 2。又因为流线过点(一1，一1)，于是得： C 2 =1 所以流线为： xy=1 关于流动方 向：因为cos(x，u)= (x＜0)，则可知cos(x，u)＜0 所以流线的图形如图3—3所示。) 解析： 3.(北京航空航天大学2006年考研试题)试求在t=2时刻空间点(1，2，3)处的加速度。（分数：2.00） __________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：由流线上加速度公式得：将数据代入各方向上的加速度表达式可得，在t=2 时刻空间点(1，2，3)) 解析： 4.(北京航空航天大学2006年考研试题)已知流体的流动速度为a为常数，试求t=1时，过(0， b)点的流线。 （分数：2.00） __________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：由题意知：u x =2yt+at，u y =2xt。于是得：) 解析： 5.(北京航空航天大学2005年考研试题)(3，1，2)处的加速度。 （分数：2.00） __________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：由题意可知利用欧拉描述运动，根据加速度的公式得x)
数字信号处理期末试卷1 计算机与信息学院 一、 一、 填空题（每题2分，共10题） 1、 1、 对模拟信号（一维信号，是时间的函数）进行采样后，就是 信号，再 进行幅度量化后就是 信号。 2、 2、 )()]([ω j e X n x FT =，用)(n x 求出)] (Re[ω j e X 对应的序列 为 。 ３、序列)(n x 的N 点DFT 是)(n x 的Z 变换在 的N 点等间隔采样。 ４、)()(5241n R x n R x ==，只有当循环卷积长度L 时，二者的循环卷积等于线性卷积。 ５、用来计算N ＝16点DFT ，直接计算需要_________ 次复乘法，采用基2FFT 算法，需要________ 次复乘法，运算效率为__ _ 。 ６、FFT 利用 来减少运算量。 ７、数字信号处理的三种基本运算是： 。 ８、FIR 滤波器的单位取样响应)(n h 是圆周偶对称的，N=6， 3)3()2(2 )4()1(5.1)5()0(======h h h h h h ，其幅度特性有什么特性？ ，相位有何特性？ 。 ９、数字滤波网络系统函数为 ∑=-- = N K k k z a z H 1 11 )(，该网络中共有 条反馈支路。 １０、用脉冲响应不变法将)(s H a 转换为)(Z H ，若)(s H a 只有单极点k s ，则系统)(Z H 稳定的条件是 （取s T 1.0=）。 二、 二、 选择题（每题3分，共6题） 1、 1、 ) 6 3()(π - =n j e n x ，该序列是 。 A.非周期序列 B.周期 6π = N C.周期π6=N D. 周期π2=N 2、 2、 序列)1()(---=n u a n x n ，则)(Z X 的收敛域为 。 A.a Z < B. a Z ≤ C. a Z > D. a Z ≥ 3、 3、 对)70()(≤≤n n x 和)190()(≤≤n n y 分别作20点DFT ，得)(k X 和)(k Y ， 19,1,0), ()()( =?=k k Y k X k F ，19,1,0)], ([)( ==n k F IDFT n f ， n 在 范围内时，)(n f 是)(n x 和)(n y 的线性卷积。 A.70≤≤n B.197≤≤n C.1912≤≤n D.190≤≤n 4、 4、 )()(101n R n x =，)()(72n R n x =，用DFT 计算二者的线性卷积，为使计算量尽可能的少，应使DFT 的长度N 满足 。 A.16>N B.16=N C.16 我对信息与信号处理的理解 --电气1031班肖斯诺 第一次认识到信号这个概念是在小学自然课上的一个小实验：用两个杯 子和一根很长的线远距离聊天。我现在都还记得当时我们几个最先做完的小伙 伴得意的表情，像是吃到了最甜的糖果。后来我慢慢知道，其实信号充斥着我 周围的每一个角落，电视，空调，微波炉等等……信号几乎无处不在。而第一 次深入了解和学习信号是在大一的这门信息与信号课程上，接下来说说我对这 门课程的理解吧。 先说说何为信号，信号是运载消息的工具，是消息的载体。从广义上讲， 它包含光信号、声信号和电信号等。例如，古代人利用点燃烽火台而产生的滚 滚狼烟，向远方军队传递敌人入侵的消息，这属于光信号；当我们说话时，声 波传递到他人的耳朵，使他人了解我们的意图，这属于声信号；遨游太空的各 种无线电波、四通八达的电话网中的电流等，都可以用来向远方表达各种消息，这属电信号。人们通过对光、声、电信号进行接收，才知道对方要表达的消息。 总的来说，信息的具体表现形式是信号，信息是信号包含的内容。没有信息，信号将毫无意义，这是两个分不开，却又完全不同的概念。 为了充分地获取信息和有效利用信息，必须对信号进行分析和处理。其中 包括两个方面，即信号分析和信息处理。而信息处理则指按某种需要或目的， 对信号进行特定的加工，操作或修改。信号处理涉及的领域非常广泛，包括信 号滤波，信号中的干扰/噪声抑制或滤除、信号平滑、信号锐减、信号增强、信 号的数字化、信号的恢复和重建、信号的编译和译码、信号的调制和调解、信 号加密和解密、信号均衡或校正、信号的特征提取、信号的辨识或目标识别、 信息融合及信号的控制，等等。 这是现代信号处理的过程，而古往至今信息处理是经过了多年的演变才有了今天对信号如此多变的应用。 概括说来，信息与信号处理大致经历了一个这样的发展过程：肢体语言信息语言文字信息远程通讯与信息处理模拟信号与信息处理数字信号与信息处理。 信号其实在人类之前就有了，蜜蜂跳舞就是一种信号，蜜蜂们通过跳舞产生信号，让自己的同伴了解到自己所要表达的信息。而当人类诞生以后，信号的世界才变得丰富多彩。 古时候，大概还在石器时期的时候，类人猿通过吼叫以及各种肢体语言在种群生活中向其他类人猿表达自己的想法，后来，随着人类祖先的不断进化，开始使用各种工具，人类的生活中不只只有寻找食物以谋求生存，于是，语言出现了。这是人类进化史上的一大步。人类文明史上的一个伟大的里程碑就是语言的诞生。语言的诞生让人类之间的信息交流变得更方便，人类文明也因此不断地进化，再之后，人类又发明了沉默的语言——文字，文字的产生让人类的学习能力增加，文字这种信号形式让信息可以长时间的保存，人类的技能和知识通过文字的形式得到保存，后人通过前人保存下来的信息可以直接得到前人总价下来的知识精华，并以此获取更多的知识，这让人类在相对来说短短的几千年来成为世界当之无愧的统治者。 自工业革命以后200来年，人类的文明又得到了一步巨大的跨越，科学知 数字信号处理课程设计报告《应用Matlab对信号进行频谱分析及滤波》 专业： 班级： 姓名： 指导老师： 二0 0五年一月一日 目录 设计过程步骤（） 2.1 语音信号的采集（） 2.2 语音信号的频谱分析（） 2.3 设计数字滤波器和画出其频谱响应（） 2.4 用滤波器对信号进行滤波（） 2.5滤波器分析后的语音信号的波形及频谱（） ●心得和经验（） 设计过程步骤 2.1 语音信号的采集 我们利用Windows下的录音机，录制了一段开枪发出的声音，时间在1 s内。接着在C盘保存为WAV格式，然后在Matlab软件平台下．利用函数wavread对语音信号进行采样，并记录下了采样频率和采样点数，在这里我们还通过函数sound引入听到采样后自己所录的一段声音。通过wavread函数和sound的使用，我们完成了本次课程设计的第一步。其程序如下： [x,fs,bite]=wavread('c:\alsndmgr.wav',[1000 20000]); sound(x,fs,bite); 2.2 语音信号的频谱分析 首先我们画出语音信号的时域波形；然后对语音信号进行频谱分析，在Matlab中，我们利用函数fft对信号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性性。到此，我们完成了课程实际的第二部。 其程序如下： n=1024; subplot(2,1,1); y=plot(x(50:n/4)); grid on ; title('时域信号') X=fft(x,256); subplot(2,1,2); plot(abs(fft(X))); grid on ; title('频域信号'); 运行程序得到的图形： 名 姓 线 号 学 封 班 卷 试密学 大 峡 三 2009 ─2010 学年第一学期 《数字信号处理》课程考试试卷( A 卷)参考答案及评分标准 注意：1、本试卷共 3 页； 2、考试时间: 120 分钟 3、 姓 名、学号必须写在指定地方 一、单项选择题(每小题3 分，共 30 分) 1.对序列()?? ? ? ? - = π n j e n x8 1 ，以下说法正确的是（ B ）。 A．周期序列，周期为16. B.非周期序列 C．周期序列，周期为16π D.周期序列，周期为8π 2.以下系统中是线性时不变系统的是（ B ）。 A.()()3 2+ =n x n y B.) ( ) (2 n x n y= C.? ? ? ? ? + = 7 9 2 sin ) ( ) ( π π n n x n y D. ()()n x n y2 = 3.离散序列傅里叶变换在( C )上的采样等于其离散傅里叶变换。 A.单位圆 B.频率ω轴 C.[] 0,2π D.虚轴 4.线性时不变系统稳定的充分必要条件是其系统函数的收敛域包含( B )。 A. 原点 B.单位圆 C.实轴 D.虚轴 5.下列哪一个单位抽样响应所表示的系统不是因果系统?( D ) C.h(n)=u(n)-u(n-1) D.h(n)=u(n)-u(n+1) 6.已知x(n)=δ(n)，N点的DFT［x(n)］=X(k)，N>5,则X(5)=( B )。 A.N B.1 C.0 D.- N 7.已知序列Z变换的收敛域为0≤｜z｜<1，则该序列为( C )。 A.有限长序列 B.右边序列 C.左边序列 D.双边序列 8.纯虚数序列的傅里叶变换必是( B )。 A.共轭对称函数 B.共轭反对称函数 C.奇函数 D.偶函数 9.对实信号进行谱分析，要求谱分辨率F≤10Hz，信号最高频率为 2.5KHz，以下说 法中错误的是（ B ）。 A．最小记录时间为0.1s； B.最小的采样间隔为0.2ms； C．最少的采样点数为500； D.以上说法均不对 10.以下对FIR和IIR滤波器特性的论述中不正确的是( C )。 A.IIR滤波器主要采用递归结构 B.FIR滤波器容易做到线性相位 C.FIR滤波器有可能不稳定 D.IIR滤波器主要用来设计规格化的频率特性为分段常数的标准滤波器 二、简答题(每小题5分，共 10 分) 1.已知序列x(n)的傅里叶变换为X(e jw)，求序列nx(n)的傅里叶变换。 已知()() ∑+∞ -∞ = - = n jwn jw e n x e X1分 对该式求导 () [] () () () ∑ ∑∞= -∞ = - - ∞ = -∞ = - = = n jwn jwn n jw e n nx j dw e d n x dw e X d 3分 所以序列nx(n)的傅里叶变换为 () [] dw e X d j jw 1分 数字信号处理 课 程 设 计 院系：电子信息与电气工程学院 专业：电子信息工程专业 班级：电信班 姓名： 学号： 组员： 摘要 滤波器设计在数字信号处理中占有极其重要的地位，FIR数字滤波器和IIR 滤波器是滤波器设计的重要组成部分。利用MATLAB信号处理工具箱可以快速有效地设计各种数字滤波器。课题基于MATLAB有噪音语音信号处理的设计与实现，综合运用数字信号处理的理论知识对加噪声语音信号进行时域、频域分析和滤波。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。在设计实现的过程中，使用窗函数法来设计FIR数字滤波器，用巴特沃斯、切比雪夫和双线性变法设计IIR数字滤波器，并利用MATLAB 作为辅助工具完成设计中的计算与图形的绘制。通过对对所设计滤波器的仿真和频率特性分析，可知利用MATLAB信号处理工具箱可以有效快捷地设计FIR和IIR数字滤波器，过程简单方便，结果的各项性能指标均达到指定要求。 关键词数字滤波器 MATLAB 窗函数法巴特沃斯 目录 摘要 (1) 1 引言 (1) 1.1课程设计目的 (1) 1.2 课程设计内容及要求 (1) 1.3课程设计设备及平台 (1) 1.3.1 数字滤波器的简介及发展 (1) 1.3.2 MATLAB软件简介 (2) 2 课程设计原理及流程 (4) 3.课程设计原理过程 (4) 3.1 语音信号的采集 (4) 3.2 语音信号的时频分析 (5) 3.3合成后语音加噪声处理 (7) 3.3.1 噪声信号的时频分析 (7) 3.3.2 混合信号的时频分析 (8) 3.4滤波器设计及消噪处理 (10) 3.4.1 设计IIR和FIR数字滤波器 (10) 3.4.2 合成后语音信号的消噪处理 (13) 3.4.3 比较滤波前后语音信号的波形及频谱 (13) 3.4.4回放语音信号 (15) 3.5结果分析 (15) 4 结束语 (15) 5 参考文献 (16) 东南大学2017级机械工程本科专业培养方案 门类：工学专业代码：080201 授予学位：工学学士 学制：四年制定日期：2017年6月 一. 培养目标 本专业培养学生掌握机械工程的基本理论、基本知识、基本能力以及机械学科的专门知识与技能；基础扎实、知识面广、工程实践能力强，具有宽阔的专业技术知识，具有较强的发展潜力和创造性发展的个性，能在机械工程领域从事现代设计、制造、管理、教学科研等方面工作、能够跟踪本领域新理论新技术、具有创新精神和国际化视野的复合型高级工程技术人才。 本专业的培养目标由4部分组成： （1）能够运用工程技术原则及专业知识设计、制造机械系统； （2）在团队工作和交流中担任骨干或领导角色，并发挥有效作用； （3）在与机械工程相关专业领域里具有就业竞争力，能够通过继续教育或其他终身学习渠道增加知识和提升能力； （4）具有良好的职业道德，有意愿并有能力服务社会； 二. 毕业生应具有的知识、能力、素质 本专业毕业生必须掌握的知识、能力与素质为： （1）工程知识：能够将数学、自然科学、机械工程基础和专业知识用于解决复杂工程问题； （2）问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂工程问题，以获得有效结论； （3）设计/开发解决方案：能够设计针对复杂机械工程问题的解决方案，设计满足特定需求的机械系统、单元（部件）或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素； （4）研究：能够基于科学原理并采用科学方法对复杂机械工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论； （5）使用现代工具：能够针对复杂机械工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性； （6）工程与社会：能够基于工程相关背景知识进行合理分析，评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任； （7）环境和可持续发展：能够理解和评价针对复杂工程问题的工程实践对环境、社会可持续发展的影响； （8）职业规范：具有人文社会科学素养、社会责任感，能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任； （9）个人和团队：能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色； （10）沟通：能够就复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令。并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流； （11）项目管理：理解并掌握工程管理原理与经济决策方法，并能在多学科环境中应用； （12）终身学习：具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。 三. 主干学科与相近专业 主干学科：机械工程、力学。相近专业：机械设计制造及其自动化、车辆工程、机械电子工程、工业设计。 四. 主要课程我对信息与信号处理的理解
数字信号处理课程规划报告
数字信号处理期末试卷(完整版)
数字信号处理课程设计
东南大学2017级机械工程本科专业培养方案
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