【正文】 （ ） （ 5）通過(guò)雙線性變換法可以將 )(sH 轉(zhuǎn)換成數(shù)字帶通濾波器 )(zH 。 （ 3）將所需模擬濾波器技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換成模擬低通濾波器的技術(shù)指標(biāo)。 根據(jù)技術(shù)指標(biāo) p? 、 p? 、s? 和 s? 的編輯設(shè)計(jì)不同需求的濾波器。將 csp ?? 代入 )(pHa ，得到實(shí)際的濾波器傳輸函數(shù) )(sHa 。下面我們介紹階數(shù) N 的確定方法。當(dāng) ? c? 時(shí)，隨 ? 加大，幅度迅速下降。通過(guò)濾波器的頻譜特性曲線、群延遲來(lái)分析所設(shè)計(jì)的濾波器的特性 [11]~[15]。 在 MATLAB 中，為了計(jì)算數(shù)據(jù)的快速傅里葉變換，系統(tǒng)提供了一系列豐富的函數(shù)，主要有 fft， ifft， fft ifft2 等。因此，此實(shí)驗(yàn)平臺(tái)滿足預(yù)先要求。 2）測(cè)試結(jié)果及分析 在離散時(shí)間序列傅里葉變換界面構(gòu)建了常見信號(hào)（正弦信號(hào)、余弦信號(hào)、實(shí)指數(shù)信號(hào)、斜升信號(hào)）的 8 點(diǎn) DTFT 與 16 點(diǎn) DTFT。因此，該實(shí)驗(yàn)界面符合實(shí)驗(yàn)預(yù)先要求。調(diào)用方式為：y=conv（ x， h）。 (a) 實(shí)指數(shù)序列 (b) 沖激序列 圖 常見離散信號(hào)時(shí)頻域分析 15 離散信號(hào)時(shí)域變換 在本模塊的設(shè)計(jì)中，離散信號(hào)的時(shí)域變換包括常見信號(hào)（正弦信號(hào)、三角信號(hào)、階躍信號(hào)等）的展縮、翻轉(zhuǎn)、平移。在對(duì)離散信號(hào)進(jìn)行分析的同時(shí)，繪制其相關(guān)特性譜線，從而對(duì)離散信號(hào)作以直觀的、全面的分析。 (a) 已知 窗函數(shù) 階數(shù) 設(shè)計(jì) FIR 濾波器 (b) 未知 窗函數(shù) 階數(shù) 設(shè)計(jì) FIR 濾波器界面 (c) 頻率采樣法設(shè) 計(jì) FIR 濾波器界面 (d) 等波紋法設(shè)計(jì) FIR 濾波器界面 圖 FIR 濾波器設(shè)計(jì)界面 FIR 濾波器在通信系統(tǒng)中有眾多應(yīng)用，例如分離不同頻帶信號(hào)，信號(hào)去噪等。 根據(jù)濾波器設(shè)計(jì)方法的不同，本設(shè)計(jì)在 FIR 濾波器設(shè)計(jì)主界面下又開辟了三個(gè)子界面，這三個(gè)界面分別利用窗函數(shù)法、頻率采樣法、等波紋法設(shè)計(jì) FIR 濾波器。根據(jù)要求構(gòu)建的 IIR 濾波器應(yīng)用界面如圖 所示。（ 3）運(yùn)用 Axes 對(duì)象展現(xiàn)所設(shè)計(jì)濾波器的相關(guān)頻譜特性曲線。（ 4）運(yùn)用 Static Text對(duì)象解釋說(shuō)明快速傅里葉變換界面。所設(shè)計(jì)的LTI 系統(tǒng)的時(shí)域分析界面如圖 (b)所示。（ 3）運(yùn)用 Pushbutton 對(duì)象完成 8 激勵(lì)的選擇與界面返回。 在離散信號(hào)的基本運(yùn)算界面中主要完成常見信號(hào)的時(shí)域尺度變換運(yùn)算、常見離散信號(hào)的加、減、乘運(yùn)算和正余弦信號(hào)的卷積運(yùn)算，并展現(xiàn)基本運(yùn)算的輸出圖形。 6 (a) 開始引導(dǎo)界面 (b) 實(shí)驗(yàn)主界面 圖 開始引導(dǎo)界面與實(shí)驗(yàn)主界面 子界面的設(shè)計(jì) 根據(jù)試驗(yàn)系統(tǒng)的內(nèi)容要求，本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的子界面劃分為 離散系統(tǒng)的時(shí)頻域分析界面、離散傅里葉變換界面、快速傅里葉變換界面、 IIR 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)界面、 FIR 數(shù)字濾波 器設(shè)計(jì)界面共五個(gè)子界面的設(shè)計(jì) [3]~[6]。 3) 習(xí)慣性。 2) 根據(jù)界面的需求，先在草稿紙上對(duì)界面進(jìn)行預(yù)先的設(shè)計(jì)，而后，通過(guò) MATLAB的圖形用戶界面（ GUI）在界面中放入相應(yīng)的 GUI 對(duì)象，并合理的布局安放這些對(duì)象，以及設(shè)置對(duì)象的屬性，如字體，大小，顏色等。 3 第 2 章是數(shù)字信號(hào)處理平臺(tái)的設(shè)計(jì)，主要涉及實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的主界面和子界面。在 GUI中，可以自行設(shè)計(jì)按鈕，滑動(dòng)條，下拉菜單，窗口，對(duì)話框等， MATLAB 全面支持 GUI的編程，用戶可以根據(jù)自己設(shè)計(jì)的界面來(lái)編程 M 文件，通過(guò) M 文件的編譯實(shí)現(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的操作方式。它涵蓋內(nèi)容多、概念抽象、原理復(fù)雜，推演繁瑣，僅依靠教師在黑板上的板書理論教學(xué)，學(xué)生對(duì)概念難以理 解，難以將所學(xué)的知識(shí)和原理很好的與實(shí)際相結(jié)合。 49 1 1 緒 論 研究目的及意義 數(shù)字信號(hào)處理是通信類專業(yè)核心主干課程，該課程是一門理論與實(shí)踐、原理與應(yīng)用緊密結(jié)合的課程。 48 參考文獻(xiàn) 45 4 結(jié)論 32 直接函數(shù)法設(shè)計(jì) IIR 數(shù)字濾波器 25 模擬濾波器的頻帶變換 【 關(guān)鍵詞 】 數(shù)字信號(hào)處理 實(shí)驗(yàn)平臺(tái) MATLAB 圖形用戶界面（ GUI） 【 論文類型】 設(shè)計(jì)型 Title: The Design of Digital Signal Processing Experiment Platform Based On MATLAB GUI Major: Communication Engineering Name: Feng Xu Signature:＿＿＿＿＿ Supervisor: Zhang Ming Signature:＿＿＿＿＿ ABSTRACT Digital signal processing is a new discipline which involves many subjects and widely used in many fields. It mainly used in munications, electrical control, biomedical, remote sensing, geological exploration, aerospace, automation instrument and other fields. It includes much more content and abstract concept. It has more plex principles and plicated reasoning. Therefore, in the limtited classroom time ,to master the knowledge of the course is a basic requirement of students. This paper mainly studies the design of digital signal processing experiment platform. Firstly,using MATLAB GUI to plete the construction of digital signal processing course in the five modules: the frequency domain analysis and the time domain analysis of discrete system, discrete Fourier transform, fast Fourier transform, FIR filter design and IIR filter design .after that, using MATLAB programming language to plete graphical user interface (GUI) programming. finally ,through testing and optimizing the digital signal processing experiment platform, we can display the key and difficult content by the interactive, real time and visual experiment platform. It is helpful for the teaching of teachers and students39。 learning, and it has some application value. 【 Key words】 Digital Signal Processing Experiment Platform MATLAB Graphical User Interfaces（ GUI） 【 Type of Thesis】 Design 目 錄 1 緒論 1 MATLAB GUI 簡(jiǎn)介 6 離散信號(hào)傅里葉變換實(shí)驗(yàn)界面設(shè)計(jì) 14 常見離散信號(hào) 14 離散信號(hào)時(shí)域變換 19 離散傅里葉變換 20 周期序列離散傅里葉級(jí)數(shù)（ DFS） 36 常見的窗函數(shù) 37 窗函數(shù)法設(shè)計(jì) FIR 濾波器 38 頻率采樣法設(shè)計(jì) FIR 濾波器 44 本章小結(jié) 46 致謝 它涵蓋內(nèi)容多、概念抽象、原理復(fù)雜、推理繁瑣，僅靠課堂上的理論教學(xué)和習(xí)題演練，學(xué)生根本無(wú)法將所學(xué)的內(nèi)容與實(shí)踐、應(yīng)用相結(jié)合，同時(shí)，傳統(tǒng)模式的教學(xué)也早已滿足不了 新時(shí)代學(xué)生的興趣。雖然各高校在與這門課對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)上投入大量的設(shè)施，但是發(fā)現(xiàn)其效果并不是很好 , 學(xué)生只是單純地驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理與所涉及的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)往往只是一知半解。 圖形用戶界面是由圖形對(duì)象構(gòu)成的界面，在 MATLAB 中，最典型的就是通過(guò) GUIDE（ Graph User Interface Development Environment）建立 GUI， GUIDE 能幫助用戶方便設(shè)計(jì)出的各種符合用戶需求的圖形用戶界面。數(shù)字信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的主界面主要有 離散系統(tǒng)的時(shí)頻域分析界面、離散傅里葉變換界面、快速傅里葉變換界面、 IIR 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)界面、 FIR 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)界面 第 3 章是數(shù)字信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的系統(tǒng)測(cè)試，即對(duì)設(shè)計(jì)出的各個(gè)界面進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)觀察輸入不同參數(shù)時(shí)信號(hào)顯示區(qū)的 輸出波形，驗(yàn)證和分析實(shí)驗(yàn)的合理性、正確性。 3) 根據(jù) GUI 對(duì)象的功能在 M 文件中編輯相應(yīng)的 Callback，并保存、調(diào)試、運(yùn)行，確保其能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能。要求設(shè)計(jì)的界面應(yīng)該盡量使用人們熟悉的標(biāo)志和符號(hào)，保持界面的自然，使用戶能見而習(xí)之。 離散系統(tǒng)時(shí)頻域分析實(shí)驗(yàn)界面設(shè)計(jì) 離散系統(tǒng)時(shí)頻域分析界面主要完成常見離散信號(hào)的時(shí)頻域分析、常見離散信號(hào)的運(yùn)算和 LTI 系統(tǒng)的時(shí)頻域分析。因此，構(gòu)建該界面需要以下的 GUI 對(duì)象：（ 1）運(yùn)用到了 Popup Menu 對(duì)象完成對(duì)常見離散信號(hào)的選擇。（ 4）運(yùn)用 Axes 對(duì)象展現(xiàn) LTI 系統(tǒng)響應(yīng)輸出波形分析。 (a) 離散 LTI 系統(tǒng)的時(shí)域分析界面 (b) 離散 LTI 系統(tǒng)的頻域分析界面 圖 離散 LTI 系統(tǒng)的時(shí)頻域分析界面 離散信號(hào)傅里葉變換實(shí)驗(yàn)界面設(shè)計(jì) 離散信號(hào)傅里葉變換實(shí)驗(yàn)界面主要完成常見信號(hào)的離散信號(hào)傅里葉變換、離散時(shí)間序列傅里葉變換、周期性序列的離散傅里葉變換，根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求， 該界面需要需要展示常見離散信號(hào)的離散傅里葉變換的相關(guān)信號(hào)圖像（如原信號(hào)的時(shí)域圖、信號(hào)變換后的幅頻特性信號(hào)圖與相頻信號(hào)圖），因此， 構(gòu)建此界面需要以下 GUI 對(duì)象：（ 1）運(yùn)用 Popup Menu 對(duì)象完成對(duì)常見離散信號(hào)的選擇。所設(shè)計(jì)的快速傅里葉變換界面如圖 所示。（ 4） 運(yùn)用到了 Popup Menu 對(duì)象完成對(duì)相關(guān)濾波器設(shè)計(jì)的類型選擇。 圖 IIR 濾波器應(yīng)用界面 FIR 濾波器實(shí)驗(yàn)界面設(shè)計(jì) 有限脈沖響應(yīng)濾波器，簡(jiǎn)稱 FIR 濾波器。在這三個(gè)界面中可以通過(guò)編輯濾波器的技術(shù)指標(biāo)而生成想要的濾波器，然后透過(guò)觀察濾波器的幅頻特性、相頻特性、群延遲來(lái)分析濾波器的性能。根據(jù)FIR 濾波器設(shè)計(jì)內(nèi)容的要求，在這里需要設(shè)計(jì)一個(gè) FIR 濾波器應(yīng)用界面，該界面展現(xiàn)了濾波器的濾除功能 ，通過(guò)原始信號(hào)、加噪后信號(hào)、低通濾波器、濾波后的信號(hào)圖的繪制，可以清楚地分析 FIR 濾波器的濾波特性。 常見離散信號(hào) 常見的時(shí)域離散