数字信号处理实验报告教材Word下载.docx
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实验日期
指导教师
一、实验目的
1.掌握MATLAB语言的基本操作,学习基本的编程功能。
2.掌握几种基本的离散时间信号(包括单位抽样序列,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)。
3.能够熟练利用MATLAB产生这些基本的离散时间信号。
二、预习要求
1.熟悉各种常用序列,掌握序列matlab实现。
2.预习MATLAB中序列产生的调用函数及绘制图形函数stem()。
三、实验内容
利用MATLAB编程产生和绘制下列有限长序列:
(1)单位脉冲序列
(2)单位阶跃序列
(3)矩形序列
(4)正弦型序列
(5)任意序列
四、实验报告
1.实现上述各序列。
2.画出各序列的图形,并对结果进行分析。
n=-3:
3;
x=impDT(n);
stem(n,x,'
fill'
),xlabel('
n'
),gridon
title('
单位脉冲序列'
)
axis([-33-0.11.1])
n=0:
39;
x=2*sin(pi/5*n+pi/3);
正弦型序列x(n)=2*sin(pi/5*n+pi/3)'
axis([0,40,-2,2]);
5;
x=impDT(n)+2*impDT(n-1)+3*impDT(n-2)+4*impDT(n-3)+5*impDT(n-4);
x(n)'
axis([-35-18])
x=impDT(n)+2*impDT(n-1)+impDT(n-2)+2*impDT(n-3);
h(n)'
axis([-35-13])
分析总结:
经本次实验我了解了单位阶跃序列、单位阶跃序列、正弦序列、指数序列及复指数序列的实现方法,并通过绘出它们的图形掌握了各个函数的特点,此次实验编写的均是子程序,方便以后随时调用。
实验报告
(2)
离散时间系统的时域分析
1.学会运用MATLAB求解离散时间系统的零状态响应。
2.学会运用MATLAB求解离散时间系统的单位取样响应。
3.学会运用MATLAB求解离散时间系统的卷积和。
1.预习实验中基础知识,熟悉MATLAB指令及y=filter(b,a,x)、impz(b,a,N)、y=conv(x,h)函数。
2.结合实验内容,提前编制相应的程序。
3.思考改变差分方程的形式,单位抽样响应将如何变化。
1.试用MATLAB命令求解以下离散时间系统的单位取样响应。
(1)
(2)
2.已知某系统的单位取样响应为,试用MATLAB求当激励信号为时,系统的零状态响应。
1.根据内容要求,写出调试好的MATLAB语言程序及对应的MATLAB运算结果。
2.根据实验结果,对系统的单位取样响应和零状态进行讨论和总结。
1.
(1)
a=[341];
b=[11];
10;
h=filter(b,a,x);
stem(n,h,'
xlabel('
),title('
系统单位取样响应h(n)'
impz(b,a,10),gridon
a=[5/2610];
b=[1];
2.
nx=-1:
nh=-2:
x=uDT(nx)-uDT(nx-5);
h=(7/8).^nh.*(uDT(nh)-uDT(nh-10));
y=conv(x,h);
ny1=nx
(1)+nh
(1);
ny=ny1+(0:
(length(nx)+length(nh)-2));
subplot(311)
stem(nx,x,'
),gridon
)
axis([-41606])
subplot(312)
stem(nh,h'
'
axis([-41606])
subplot(313)
stem(ny,y,'
y(n)=x(n)*h(n)'
若是在实验中有某些读不懂的函数,可以通过Help-search输入要hg查找的函数名。
结合软件显示的图片和理论结果进行比较,看是否一致。
若是使用函数,应事先将函数代码输进M文件进行保存后再输入程序代码进行编程。
若是出现错误,仔细阅读错误的原因,认真摸索查找,进行改正。
(1)产生N个元素矢量函数
x=zeros(1,N)
(2)计算系统的单位冲激响应h(n)的两种函数
y=impz(b,a,N)
功能:
计算系统的激励响应序列的前N个取样点
y=filter(b,a,x)
功能:
系统对输入进行滤波,如果输入为单位冲激序列δ(n),则输出y即为系统的单位冲激响应h(n).
用MATLAB求一个函数的单位取样响应,已知差分方程时,可直接调用系统函数filter(b,a,x)、impz(b,a,N)函数来求,但用filter函数需将激励定义为impDT函数,且已知激励X,而impz函数并不需要其中的N样值个数。
同时因为系统的零状态响应是激励与系统的单位取样响应的卷积,所以当知道h(n)和激励时,也可用conv(x,h)函数来求。
实验报告(3)
离散时间LTI系统的z域分析
1.学会运用MATLAB分析离散时间系统的系统函数的零极点。
2.学会运用MATLAB分析系统函数的零极点分布与其时域特性的关系。
3.学会运用MATLAB进行离散时间系统的频率特性分析。
1.预习实验中基础知识,熟悉MATLAB指令及freqz()、abs()、angle()函数。
3.熟悉系统稳定的充要条件及学过的稳定判据。
1.试用MATLAB画出下列因果系统的系统函数零极点分布图,并判断系统的稳定性。
(1)
2.试用MATLAB绘制系统的频率响应曲线。
2.根据实验,思考freqz有哪些调用方式?
频率响应有何特征?
B=[2,-1.6,-0.9];
A=[1,-2.5,1.96,-0.48];
zplane(B,A),gridon
legend('
零点'
极点'
零极点分布图'
B=[1,-1];
A=[1,-0.9,-0.65,0.873,0];
b=[100];
a=[1-3/41/8];
[H,w]=freqz(b,a,400,'
whole'
);
Hm=abs(H);
Hp=angle(H);
subplot(211)
plot(w,Hm),gridon
\omega(rad/s)'
),ylabel('
Magnitude'
离散系统幅频特性曲线'
subplot(212)
plot(w,Hp),gridon
Phase'
离散系统相频特性曲线'
MATLAB提供了专门用于求离散系统频响特性的函数freqz(),调用freqz()的格式主要有以下两种:
1.[H,w]=freqz(B,A,N)
其中B和A分别为离散系统的系统函数分子、分母多项式的系数向量,N为正整数,若N默认,默认值为512。
返回值w则包含范围内N个频率等分点返回值H则是离散时间系统频响在0——π范围内N个频率等分点的值。
2.[H,w]=freqz(B,A,N,’whole’)
该调用格式将计算离散系统在0—π内的N个频率等分店的频率响应的值。
因此,可以先调用freqz()函数计算系统的频率响应,然后利用abs()和angle()函数及plot()函数,即可绘制出系统频响曲线。
与第一种方式不同之处在于角频率的范围由[0,π]扩展到[0,2π].
第一个式子:
有一个极点位于圆外,所以系统不稳定
第二个式子:
极点均位于圆内,系统稳定
第三个式子:
零点位于原点处,所以对幅度无影响,而极点在单位圆内,所以系统稳定。
实验报告(4)
用FFT进行谱分析
掌握快速傅立叶变换的应用方法。
1.预习实验中的基础知识,运行编制好的MATLAB语句,熟悉fft()函数。
2.根据实验中各的X(k)值以及频谱图,说明参数的变化对信号频谱产生哪些影响?
3.思考如果周期信号的周期预先不知道,如何用FFT进行分析?
1.模拟信号,以进行采样,求:
(1)N=40点FFT的幅度频谱,从图中能否观察出信号的2个频谱分量?
(2)提高采样点数,如N=128,再求该信号的幅度频谱,此时幅度频谱发生了什么变化?
信号的2.利用MATLAB编程产生和绘制下列有限长序列并编写程序实现信号的谱分析。
,
1.根据内容要求,写出调试好的MATLAB语言程序及对应的结果。
2.结合实验中所得给定典型序列幅频特性曲线,与理论结合比较,并分析
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