第二部分实验教学大纲。
一、 本课程实验总体介绍。
1、 本课程实验的教学要求（按要求学生掌握、理解、了解三个层次阐述）：
通过本课程的实验，要求学生深入掌握对数字信号处理的基本分析方法：matlab基本函数操作；掌握离散信号与系统的时域表达式、系统方程描述、lti性质、卷积和运算；深刻理解离散信号与系统的变换域分析方法：包括信号的dtft、dft、zt的计算、性质、零－极点图、方框图等；掌握离散系统频率响应概念；理解连续信号的数字处理过程和频域概念；掌握数字滤波器的常用结构形式（iir直接型、串联型、并联型、fir直接型、串联型）；熟练掌握数字滤波器（主要是低通）的双线性变换法（iir）和窗函数法（fir）两种设计方法，理解数字滤波器参数（通带、阻带、通带起伏、阻带衰减、阶数等）的物理概念；了解fft算法思想，和旋转因子的周期性。
2、 本课程实验内容简介（50字左右）：
本课程实验包含4个实验项目、单套实验设备包括：硬件有dsp实验板、pc机；软件有pc机端实验软件matlab、dsp**软件ccs。
3、 本课程适用专业：
通信、电子信息类及相关专业。
4、 考核方式：
提交实验报告，参加上机考试。
5、 总学时数：
实验项目共安排8学时。
6、 教材名称及教材性质（自编、统编、临时）：
sanjit digital signal processing—a computer based approch 3e, 清华大学出版社，2006
7、 参考资料：
1） 梁虹等，信号与系统分析及matlab实现，电子工业出版社，2023年2月。
2） sanjit 著，孙洪，于翔宇等译，数字信号处理实验指导书（matlab版），电子工业出版社，2023年1月。
3） 杨小牛等，软件无线电原理与应用，电子工业出版社，2023年1月。
4） 曹志刚等，通信原理，清华大学出版社，2023年7月。
二、 包含实验项目信息。
实验项目11． 实验项目名称：
多种离散时间信号的产生。
2． 实验项目的目的和任务：
1、 掌握几种基本的离散时间信号（包括单位采样序列，单位阶跃序列，单频正弦序列，单频复指数序列，实指数序列等）。
2、 能够熟练利用matlab产生这些基本的离散时间信号。
3、 理解双音多频dtmf信号、ask、fsk、bpsk等信号的产生原理。
4、 学习并运用matlab产生各种通信中的调制信号及双音多频信号。
3． 实验内容：
1、对几种基本离散时间信号（包括单位采样序列，单位阶跃序列，正弦序列，复指数序列，实指数序列等）在matlab中编程产生。
2、（拓展要求）利用matlab编程产生2ask，2fsk，2psk等数字调制信号。
3、（拓展要求）利用matlab编程产生理解双音多频dtfm信号。
4、（拓展要求）利用matlab编程产生高斯白噪声序列。
5、（拓展要求）利用matlab中的谱分析函数对正弦信号的频谱进行分析。
6、通过硬件（dsp）实验箱演示上述信号的时域（示波器）波形与频域波形（计算结果）。
4． 项目需用仪器设备名称：
pc机，pc机端matlab软件。
5． 所需主要元器件及耗材：
dsp实验板。
6． 学时数：
2学时。实验项目2
1.实验项目名称：
fft的实现。
2.实验项目的目的和任务：
离散傅氏变换（dft）的目的是把信号由时域变换到频域，从而可以在频域分析处理信息，得到的结果再由逆dft变换到时域。fft是dft的一种快速算法。在数字信号处理系统中，fft作为一个非常重要的工具经常使用，甚至成为dsp运算能力的一个考核因素。
本实验通过直接计算dft，利用fft算法思想计算dft，以及使用matlab函数中的fft命令计算离散时间信号的频谱，以加深对离散信号的dft变换及fft算法的理解。
3.实验内容：
a) 计算实数序列的256点dft。
b) 计算周期为1khz的方波序列（占空比为50％，幅度取为＋/-512，采样频率为25khz，取256点长度） 256点dft。
1） 先利用dft定义式，编程直接计算2个要求序列的dft值。
2） 利用matlab中提供的fft函数，计算2个要求序列的dft值。
3） (拓展要求)不改变序列的点数，仅改变dft计算点数（如变为计算1024点dft值），观察画出来的频谱与前面频谱的差别，并解释这种差别。通过这一步骤的分析，理解频谱分辨力的概念，解释如何提高频谱分辨力。
4） 利用fft的基本思想（基2－dit或基2－dif），自己编写fft计算函数，并用该函数计算要求序列的dft值。并对前面3个结果进行对比。
5） (拓展要求)尝试对其他快速傅立叶变换算法（如goertzel算法）进行matlab编程实现，并用它来计算要求的序列的dft值。并与前面的结果进行对比。
6） （拓展要求）在提供的dsp实验板上演示要求的2种序列的fft算法（基2－dit），用示波器观察实际计算出来的频谱结果，并与理论结果对比。
4.项目需用仪器设备名称：
pc机，pc机端matlab软件。
5.所需主要元器件及耗材：
dsp实验板。
6.学时数：
2学时。实验项目3
1.实验项目名称：
采样的时域及频域分析。
2.实验项目的目的和任务：
深刻理解低通采样中的临界采样的时域及频域变化情况。
深刻理解低通采样中的欠采样的时域及频域变化情况。
深刻理解低通采样中的过采样的时域及频域变化情况。
深刻理解带通采样过程及带通采样定理。
拓展内容）理解降采样率（整数倍抽取）的实现原理，时域和频域的变化情况。
理解升采样率（整数倍内插）的实现原理，时域和频域的变化情况。
理解分数倍变样率的实现原理，时域和频域的变化情况。
通过具体实践，理解在高倍数变采样率的情况中，应当采用多级实现方案。
学习设计用于抽取和内插的滤波器。
3.实验内容：
本实验要求学生运用matlab编程完成可变采样率采样（抽取）程序，并对提供的离散时间信号分别进行临界采样、过采样、欠采样时信号时域和频域的信号变化情况，以加深对相关教学内容的深刻理解。进而拓展到可变采样率信号处理的基本方法的matlab实现，得到信号的时频域变化情况，使学有余力的同学进一步加深对变采样率信号处理相关知识的理解。
4.项目需用仪器设备名称：
pc机，pc机端matlab软件。
5.所需主要元器件及耗材：
dsp实验板。
6.学时数：
2学时。实验项目4
1.实验项目名称：
数字滤波器的设计及实现。
2.实验项目的目的和任务：
从理论上讲，任何的线性时不变（lti）离散时间系统都可以看做一个数字滤波器，因此设计数字滤波器实际就是设计离散时间系统。
本实验通过使用matlab函数和滤波器辅助设计软件对数字滤波器进行设计和实现，加深学生对数字滤波器的常用指标、设计过程及实现的理解。
3.实验内容：
对给定的输入信号（基带二进制码元为500hz，两个载频分别为2khz和4khz的fsk调制信号）进行滤波。利用matlab编程设计一个数字低通滤波器，指标要求如下：通带截止频率：
;阻带截止频率：;采样频率；通带峰值起伏：；最小阻带衰减：。
要求分别用matlab中的iir和fir设计命令进行滤波器设计，得出需要的滤波器系数。再将得到的滤波器系数在matlab中编程进行实现（选择直接型实现结果），对输入信号进行滤波，观察滤波结果。
在提供的dsp实验板上编程对本滤波器过程进行实现，观察实际的滤波结果，并与理论结果对比。
4.项目需用仪器设备名称：
pc机，pc机端matlab软件。
5.所需主要元器件及耗材：
dsp实验板。
6.学时数：
2学时。
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