信号课设报告Word下载.docx
- 文档编号:7193516
- 上传时间:2023-05-08
- 格式:DOCX
- 页数:32
- 大小:954.78KB
信号课设报告Word下载.docx
《信号课设报告Word下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《信号课设报告Word下载.docx(32页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
);
title('
原信号'
);
Fs=2;
T=1/Fs;
n=0:
1/Fs:
x=sin(0.8*pi*n);
subplot(2,2,2);
stem(n,x);
抽样信号'
hr=sin(pi*t0*Fs)/(pi*t0*Fs);
xt=x+conv(x,hr);
subplot(2,2,3);
plot(xt);
恢复信号'
Fs1=6;
T=1/Fs1;
1/Fs1:
hr=sin(pi*t0*Fs1)/(pi*t0*Fs1);
xt1=x+conv(x,hr);
subplot(2,2,4);
plot(xt1);
改善后的信号'
figure
(2)
subplot(3,1,1);
plot(abs(fft(x0)));
原信号的频谱'
subplot(3,1,2);
plot(abs(fft(x)));
抽样信号的频谱'
subplot(3,1,3);
恢复后信号频谱'
(3)用软件对给定的数字语音信号(采样频率为16000Hz)进行恢复(可以利用interp1函数),并重新进行采样,重新采样的频率分别为8000Hz和4000Hz,对恢复的语音信号及重采样的语音信号进行回放(利用sound函数),比较语音的变化并记录处理过程中所得各种波形及频谱图。
源程序:
[x,fs]=wavread('
shang5.wav'
)
plot(x);
原语音信号波形'
)
N=512
y=fft(x)
y2=abs(y)
figure
plot(y2);
原语音信号的频谱'
)
对语音信号恢复:
[y,fs]=wavread('
x=0:
length(y)-1;
x1=0:
5:
y1=interp1(x,y,x1);
subplot(2,1,1);
plot(x,y,'
o'
x1,y1);
恢复后的波形'
z=fft(x);
y2=abs(z);
subplot(2,1,2);
恢复后波形的频谱'
sound(y1);
8000HZ重采样
t=0:
.00025:
1;
y=decimate(x,2);
stem(y(1:
length(x)/2));
plot(y);
title('
8k采样波形'
y2=abs(z)
8k采样波形频谱'
4000HZ重采样
y=decimate(x,4);
length(x)/4));
4k采样波形'
y3=abs(z)subplot(2,1,2);
plot(y3);
4k采样波形频谱'
2.滤波器设计
(1)四阶巴特沃思滤波器(或四阶切比雪夫滤波器)参数测量
(a)四阶巴特沃思滤波器参数测量
四阶巴特沃思滤波器使用信号源单元和四阶巴特沃斯滤波器模块
熟悉四阶巴特沃斯滤波器设计、工作原理。
接好电源线,将四阶巴特沃斯滤波器模块插入信号系统实验平台插槽中,打开实验箱电源开关,通电检查模块灯亮,实验箱开始正常工作。
•扫频信号产生
1)将信号源单元的开关k2向下拨,切换至扫频输出。
2)用示波器观察OUT1测试点波形,为一频率可调的锯齿波信号,该信号为扫频压控信号。
调节电位计OUT1Freq使锯齿波信号为50Hz,并将“波形选择”跳线的第一组引脚连接。
3)用示波器观察OUT2正弦波扫频输出信号,电位计GAINAdj则用于调节输出正弦波的幅度。
4)调节电位计OUT1Freq,改变送入锯齿波压控信号的频率,重复上述步骤,用示波器观察扫频输出信号的变化。
5)分别连接“频率选择”跳线的四组引脚,改变扫频信号的扫频段,重复上述步骤,用示波器观察不同扫频段的扫频输出信号。
扫频段为40K-250K
•扫频源法观察滤波器的特性:
1)将信号源单元“波形选择”跳线的第1组引脚连接,并将开关k2向下拨,切换至扫频输出,按照前述步骤得到扫频正弦波信号,并用示波器观察OUT1点锯齿波频率,将其调为50Hz,作为扫频压控信号。
2)将OUT2输出的扫频信号送入四阶巴特沃斯低通滤波器信号输入点BLP_IN,用示波器观察输出点BLP_OUT的输出信号波形。
3)将锯齿波压控信号和低通滤波器输出信号分别接示波器的X轴和Y轴,观察李沙育图形。
锯齿波压控信号和高通滤波器输出波形高通李沙育图形
锯齿波压控信号和带通滤波器输出波形带通李沙育图形
•描点法观察滤波器的幅频特性曲线:
1)将信号源单元产生的固定频率正弦波送入低通滤波器的信号输入端BLP_IN,用示波器观察BLP_OUT的输出波形,测量波形的电平值(有效值),记录此时的电平值及频率。
2)调节电位计OUT2Freq,改变输入正弦波信号的频率(保持信号幅度不变),重复步骤1。
3)整理实验数据,以频率为X轴,以幅度(电平)为Y轴,绘出幅频特性图。
4)将频率正弦波信号分别送入四阶巴特沃斯高通和带通滤波器,重复上述实验步骤,绘出各种滤波器的幅频特性曲线。
频率khz
4
5
10
15
20
21.7
22
24
25
26
28
30
35
40
幅度V
2
1.9
1.6
1.4
1.2
0.8
0.4
0.24
高通
45
50
60
70
0.05
0.1
0.5
1.5
1.65
1.7
带通
0.2
3.6
2.8
(2)模拟及数字滤波器设计
1)根据以上测量的指标,设计模拟巴特沃思低通、高通、带通滤波器,画出幅频特性(模拟滤波器幅频特性freqs)。
2)将模拟各型滤波器转换为数字滤波器,画出幅频特性(求数字滤波器幅频特性freqz,采样频率fs=200kHz)。
3)利用MATLAB软件实现设计,记录相关波形,加以分析修改。
低通滤波器
N=4;
fc=22000;
fs=160000;
T=1/fs;
wc=2*pi*fc;
[B,A]=butter(N,wc,'
s'
[mag0,w0]=freqs(B,A);
plot(w0/pi,abs(mag0));
模拟巴特沃思低通滤波器幅频特性’);
xlabel('
频率/Hz'
ylabel('
幅度'
[b,a]=bilinear(B,A,fs);
[mag1,w1]=freqz(b,a);
plot(w1/pi,abs(mag1));
数字巴特沃思低通滤波器幅频特性'
w/pi'
ax
is([0,1,0,1]);
带通滤波器
fc1=23000;
fc2=28000;
wcl=fc1*2*pi;
wc2=2*pi*fc2;
wc=[wcl,wc2];
bandpass'
'
plot(w0/pi/2,abs(mag0));
模拟巴特沃思带通滤波器幅频特性'
axis([10000,40000,0,1]);
数字巴特沃思带通滤波器幅频特性'
axis([0.1,0.5,0,1]);
高通滤波器
fc=26500;
high'
模拟巴特沃思高通滤波器幅频特性'
axis([0,80000,0,1]);
数字巴特沃思高通滤波器幅频特性'
axis([0,0.8,0,1]);
3.语音信号的分析和处理系统设计
利用MATLAB软件对语音信号进行频谱分析;
并对语音信号加入干扰噪声,对加入噪声的信号进行频谱分析,设计合适的滤波器滤除噪声。
设计步骤:
1)根据设计要求分析系统功能,掌握设计中所需理论阐明设计原理(采样频率、量化位数的概念,采样定理;
信号的FFT分析;
数字滤波器设计原理和方法,各种不同类型滤波器的性能比较)。
2)对语音信号做FFT,进行频谱分析,画出信号的时域波形图和频谱图。
3)对语音信号加入干扰噪声,对语音信号进行回放(利用sound函数),感觉加噪前后声音的变化。
对其做FFT,进行频谱分析,比较加噪前后语音信号的波形及频谱,对所得结果进行分析。
4)根据带噪语音信号的特点,设计合适的数字滤波器,绘制所设计滤波器的幅频和相频特性。
5)用所设计的滤波器对带噪语音信号进行滤波。
对滤波后的语音信号进行FFT频谱分析。
记录处理过程中所得各种波形及频谱图。
6)对语音信号进行回放,感觉滤波前后声音的变化。
比较滤波前后语音信号的波形及频谱,对所得结果和滤波器性能进行频谱分析。
jia1'
N=length(x);
length(x)-1;
c=2*pi*n/N;
y=fft(x,length(x));
subplot(2,2,1);
语音信号时域波形'
plot(c,abs(y));
语音信号幅频特性'
x1=0.008*cos(0.75*2*pi*n);
y1=x'
+x1;
y2=fft(y1);
plot(y1);
加噪音后的波形'
plot(abs(y2));
加噪音后的频谱'
[n,m]=butter(4,0.03*pi,'
low'
[db,mag,pha,w]=freqz_m(n,m);
plot(w,mag);
滤波器的幅度特性'
plot(w,pha);
滤波器的相频特性'
T=200000;
wc1=1;
[B,A]=butter(N,wc1,'
[Bz,Az]=impinvar(B,A);
z=filter(Bz,Az,y1);
z1=fft(z);
plot(z);
加噪音滤波后的波形'
plot(abs(z1));
加噪音滤波后的频谱'
4复杂音的分析和处理系统设计
1)产生由三个频率组成的信号,进行频谱分析,设计巴特沃思(或切比雪夫)数字各型滤波器,分别取出三个单音信号。
2)对复杂音加入噪声信号,分别对原始信号和带噪信号进行频谱分析并加以比较。
3)针对给定信号频率及噪声频率,设计巴特沃思数字滤波器滤除噪声,进行频谱分析并与原始信号进行比较。
4)由滤波后信号恢复出连续信号,进行谱分析。
对前几步的信号分别进行回放,感觉滤波前后声音的变化。
t=0:
1000;
x=sin(0.2*pi*t)+2*sin(0.5*pi*t)+sin(0.8*pi*t);
X=fft(x);
figure
(1)
plot(t,x);
连续信号时域波形'
axis([0,60,-4,4]);
plot(abs(X));
连续信号频谱图'
wp1=0.25;
ws1=0.3;
As=20;
Rp=1;
[N1,wc1]=buttord(wp1,ws1,Rp,As);
[b1,a1]=butter(N1,wc1);
[mag1,w1]=freqz(b1,a1);
数字巴特沃思低通滤波器幅度特性'
wsl=0.35;
wsh=0.7;
wpl=0.4;
wph=0.6;
wp2=[wpl,wph];
ws2=[wsl,wsh];
[N2,wc2]=buttord(wp2,ws2,Rp,As);
[b2,a2]=butter(N2,wc2,'
[mag2,w2]=freqz(b2,a2);
plot(w2/pi,abs(mag2));
数字巴特沃思带通滤波器幅度特性'
wp3=0.7;
ws3=0.65;
[N3,wc3]=buttord(wp3,ws3,Rp,As);
[b3,a3]=butter(N3,wc3,'
[mag3,w3]=freqz(b3,a3);
plot(w3/pi,abs(mag3));
数字巴特沃思高通滤波器幅度特性'
figure(3)
y1=filter(b1,a1,x);
Y1=fft(y1);
subplot(3,2,1);
plot(t,y1);
低通滤波器滤波后时域波形'
axis([0,60,-1,1]);
subplot(3,2,2);
plot(abs(Y1));
低通滤波器滤波后频谱图'
y2=filter(b2,a2,x);
Y2=fft(y2);
subplot(3,2,3);
plot(t,y2);
带通滤波器滤波后时域波形'
axis([0,60,-2,2]);
subplot(3,2,4);
plot(abs(Y2));
带通滤波器滤波后频谱图'
y3=filter(b3,a3,x);
Y3=fft(y3);
subplot(3,2,5);
plot(t,y3);
axis([0,30,-1,1]);
高通滤波器滤波后时域波形'
subplot(3,2,6);
plot(abs(Y3));
高通滤波器滤波后频谱图'
figure(4)
z=cos(0.4*pi*t);
y=x+z;
Y=fft(y);
plot(t,y);
加噪声后时域波形'
axis([0,60,-5,5]);
plot(abs(Y));
加噪声后频谱图'
figure(5)
wpl=0.3;
wph=0.5;
wsh=0.45;
ws4=[wsl,wsh];
wp4=[wpl,wph];
[N4,wc4]=buttord(wp4,ws4,Rp,As);
[b4,a4]=butter(N4,wc4,'
[mag4,w4]=freqz(b4,a4);
y1=filter(b4,a4,y);
plot(w4/pi,abs(mag4));
带通滤波器幅度特性'
axis([0,1,0,1.1]);
figure(6)
axis([0,100,-4,4]);
去噪声后时域波形'
去噪声后频谱图'
M=length(y1);
m=0:
M-1;
mi=0:
0.1:
(M-1)/10;
ym=interp1(m,y1,mi);
Ym=fft(ym);
plot(m,y1,'
mi,ym);
恢复出的连续信号时域波形'
plot(abs(Ym));
恢复后的连续信号频谱图'
5Simulink仿真
根据前面的设计,进行基于Simulink的动态仿真设计。
实现复杂音或者语音信号的分析和处理。
给出系统的基于Simulink的动态建模和仿真的系统方框图,同时记录系统的各个输出点的波形和频谱图。
三个信号:
x1:
峰值为4V,f=20Hz;
x2:
峰值为2V,f=100Hz;
X3:
峰值为4V,f=230Hz;
采样频率为fs=0.001Hz
SpectrumScope显示三频率叠加频谱图Scope显示复杂音波形图
SpectrumScope1显示复杂信号经过低通滤波器频谱图Scope1显示复杂音信号经过低通滤波器波
SpectrumScope1显示复杂信号经过高通滤波器频谱图Scope1显示复杂音信号经过高通滤波器波形图
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 信号 报告