数字信号处理（DSP）课程实验 MATLAB 代码合集
本仓库包含数字信号处理课程全部上机实验的 MATLAB 代码，涵盖离散时间信号基本运算、卷积、DFT/FFT、IIR 滤波器设计与 FIR 滤波器设计等核心内容。
DSP_hw_code/
├── E1_code/ # 实验一：离散时间信号的基本运算
├── E2/ # 实验二：卷积和
├── E4/ # 实验六：DTFT 与 DFT 分析
├── E5/ # 实验八：快速傅里叶变换（FFT）
├── E6/ # 实验十一：IIR 数字滤波器设计
├── E7/ # 实验十三：FIR 滤波器设计（窗函数法）
└── E8/ # 实验十四：FIR 滤波器设计（频率采样法）
| 文件 | 功能描述 |
|---|---|
E1.m |
主实验脚本：信号生成、移位、翻转、相加、周期延拓、LFM 信号 |
sigadd.m |
两序列相加 |
sigmult.m |
两序列相乘 |
sigshift.m |
序列移位 |
sigfold.m |
序列翻转 |
period.m |
周期延拓（方法一） |
sigperi.m |
周期延拓（方法二） |
LFMdemo.m |
线性调频（LFM）信号演示 |
涵盖知识点： 冲激序列、阶跃序列、指数序列、正弦序列、复指数序列的生成与基本运算，以及周期性判断。
| 文件 | 功能描述 |
|---|---|
E2.m |
主实验脚本：多种方法计算卷积和、音频回声仿真 |
convolution.m |
自定义卷积（含时间轴信息） |
conv_m.m |
基于 conv 的改进封装（含时间轴） |
stepseq.m |
阶跃序列生成 |
test.wav |
示例音频文件（用于回声效果实验） |
涵盖知识点： 线性卷积的三种实现方式对比、LTI 系统响应、音频回声效果仿真。
| 文件 | 功能描述 |
|---|---|
E4.m |
主实验脚本：DTFT 计算、DFT 与 DTFT 关系、频率分辨率分析 |
DFTfor.m |
循环实现 DFT |
DFTmat.m |
矩阵实现 DFT |
涵盖知识点： DTFT 的幅度/相位/实部/虚部图，DFT 采样与 DTFT 的关系，零填充对频率分辨率的影响。
| 文件 | 功能描述 |
|---|---|
E5.m |
主实验脚本：DIT-FFT 正变换与逆变换、与内置 fft 对比、计算效率比较 |
ditfft.m |
按时间抽取（DIT）FFT 实现 |
DFTfor.m |
循环 DFT（用于计算效率对比） |
DFTmat.m |
矩阵 DFT（用于计算效率对比） |
涵盖知识点： DIT-FFT 蝶形运算原理、位倒序、IFFT 利用 FFT 实现、三种 DFT 算法的时间复杂度对比。
| 文件 | 功能描述 |
|---|---|
E6.m |
主实验脚本：Butterworth/Chebyshev 滤波器阶数估计与设计，冲激响应不变法与双线性变换法对比 |
butterworthord.m |
自定义 Butterworth 滤波器阶数计算函数 |
涵盖知识点： 模拟滤波器原型设计、冲激响应不变法（impinvar）、双线性变换法（bilinear）、Butterworth 与 Chebyshev I 型滤波器设计。
| 文件 | 功能描述 |
|---|---|
E7.m |
主实验脚本：矩形窗/汉明窗低通 FIR 设计，带通 FIR 设计，FIR 滤波实例 |
涵盖知识点： 窗函数法 FIR 设计（fir1/fir2），矩形窗与汉明窗性能对比，fftfilt 快速 FIR 滤波，线性相位特性。
| 文件 | 功能描述 |
|---|---|
E8.m |
主实验脚本：频率采样法设计低通、带通、微分器等 FIR 滤波器，过渡采样点优化 |
Hr_type3.m |
III 型线性相位 FIR 滤波器振幅响应计算 |
涵盖知识点： 频率采样法（fir2）FIR 滤波器设计，过渡带采样点优化，III/IV 型线性相位 FIR 微分器设计，振幅响应分析。
- MATLAB R2018b 或更高版本
- 需要以下工具箱：
- Signal Processing Toolbox（E6、E7、E8 实验需要）
- 克隆仓库到本地：
git clone https://github.com/cloudy440/DSP_hw_code.git
- 在 MATLAB 中打开对应实验文件夹，例如：
cd DSP_hw_code/E1_code
- 打开并运行对应的主脚本（
E1.m、E2.m等）。
每个主脚本按%%分节，可在 MATLAB 编辑器中逐节运行（Ctrl+Enter）。
注意： E2 中的
E2.m第 2-4 节需要将工作目录设置在E2/内，才能正确读取test.wav。
| 函数 | 所在目录 | 说明 |
|---|---|---|
sigadd(x1,n1,x2,n2) |
E1_code / E2 | 序列相加（含时间轴对齐） |
sigmult(x1,n1,x2,n2) |
E1_code / E2 | 序列相乘（含时间轴对齐） |
sigshift(x,nx,m) |
E1_code / E2 | 序列移位 |
sigfold(x,nx) |
E1_code / E2 | 序列翻转 |
sigperi(x,nx,P,M) |
E1_code / E2 | 周期延拓 |
stepseq(n0,n1,n2) |
E2 | 单位阶跃序列生成 |
conv_m(x,nx,h,nh) |
E2 | 带时间轴的卷积和 |
DFTfor(xn) |
E4 / E5 | 循环计算 DFT |
DFTmat(xn) |
E4 / E5 | 矩阵计算 DFT |
ditfft(xn) |
E5 | DIT-FFT 快速傅里叶变换 |
butterworthord(wp,ws,rp,rs) |
E6 | Butterworth 滤波器阶数估算 |
Hr_type3(h) |
E8 | III 型 FIR 振幅响应计算 |
- 程佩青，《数字信号处理教程》（第五版），清华大学出版社
- MATLAB Signal Processing Toolbox Documentation
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