信号处理实验指导Word下载.docx
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数字信号处理主要研究如何对信号进行分析、变换、综合、估计与识别等加工处理的基本理论和方法。
随着计算机技术和大规模集成电路技术的发展,数字信号处理以其方便、灵活等特点引起人们越来越多的重视。
在40多年的发展过程中,这门学科基本形成了一套完整的理论体系,其中也包括各种快速、优良的算法,而且数字信号处理的理论和技术也在不断、快速地丰富和完善,新理论和新技术也层出不穷。
学习这门课程的过程中,容易使人感到数字信号处理的概念抽象难懂,其中的分析方法与基本理论不容易很好地理解与掌握。
因此,如何理解与掌握课程中的基本概念、基本原理、基本分析方法以及综合应用所学知识解决实际问题的能力,是本课程学习中所要解决的关键问题。
Matlab是一种面向科学和工程的高级语言,现已成为国际上公认的优秀的科技界应用软件,在世界范围内广为流行和使用。
在欧美高等院校里,Matlab已成为大专院校学生、教师的必要基本技能,广泛应用于科学研究、工程计算、教学等。
上世纪90年代末和本世纪初Matlab在我国也被越来越多地应用于科研和教学工作中。
Matlab是一套功能强大的工程计算及数据处理软件,在工业,电子,医疗和建筑等众多领域均被广泛运用。
它是一种面向对象的,交互式程序设计语言,其结构完整又具有优良的可移植性。
它在矩阵运算,数字信号处理方面有强大的功能。
另外,Matlab提供了方便的绘图功能,便于用户直观地输出处理结果。
本文通过Matlab系列仿真,旨在掌握基本的数字信号处理的理论和方法,提高综合运用所学知识,提高Matlab计算机编程的能力。
进一步加强独立分析问题、解决问题的能力、综合设计及创新能力的培养,同时注意培养实事求是、严肃认真的科学作风和良好的实验习惯。
1.离散时间信号和系统分析
1.1离散时间信号产生与运算
本节的目的是使读者熟悉Matlab中离散时间信号产生和信号运算的基本命令。
几种常用的序列如下:
(1)单位抽样序列
在MATLAB中可以利用zeros()函数实现:
例如,下列程序
N=input('
Typeinlengthofsequence='
);
n=0:
N-1;
x=zeros(1,N);
x
(1)=1;
stem(n,x);
xlabel('
n'
ylabel('
x(n)'
title('
单位抽样序列N取10'
输入Typeinlengthofsequence=10,可产生
(2)单位阶跃序列
在MATLAB中可以利用ones()函数实现:
x=ones(1,N);
title('
单位阶越序列N取10'
(3)正弦序列
在MATLAB中:
a=input('
Typeina='
b=input('
Typeinb='
A=input('
Typeinthegainconstant='
N=input('
n=0:
N;
x=A*sin(a*pi*n+pi/b);
正弦序列'
Timeindexn'
Amplitude'
输入Typeina=0.1,Typeinb=2,Typeinthegainconstant=3,Typeinlengthofsequence=40,可产生
(4)指数序列
Typeinexponent='
K=input('
x=K*a.^n;
title(['
指数序列alpha='
num2str(a)]);
输入Typeinexponent=2,Typeinthegainconstant=1,Typeinlengthofsequence=20,可产生如下结果
(5)复指数序列
Typeinrealexponent='
Typeinimaginaryexponent='
c=a+b*i;
n=1:
x=K*exp(c*n);
subplot(211);
stem(n,real(x));
ylabel('
复指数序列Realpart'
subplot(212);
stem(n,imag(x));
复指数序列Imaginarypart'
输入Typeinrealexponent=0.2,Typeinimaginaryexponent=0.2,Typeinthegainconstant=2,Typeinlengthofsequence=40,可产生如下结果
(6)Sinc函数
t=-10:
0.01:
10;
x=sinc(t);
plot(t,x);
t'
x(t)'
Sinc函数'
可产生
(7)随即序列
clf;
R=51;
d=0.8*(rand(R,1)-0.5);
m=0:
R-1;
stem(m,d'
'
b'
随机序列'
k'
f(k)'
序列的基本运算有:
(1)序列加法和乘法
x=c+b;
y=c.*b;
%取a=[2,1,3,4],b=[0,1,2,3,1]
m=1:
4;
a=[2134];
c=[21340];
n=1:
5;
b=[01231];
c=[azeros
(1)];
x=c+b;
y=c.*b;
subplot(4,1,1);
stem(m,a);
xlabel('
m'
a(m)'
subplot(4,1,2);
stem(n,b);
b(n)'
subplot(4,1,3);
序列的加法'
subplot(4,1,4);
stem(n,y);
y(n)'
);
序列的乘法'
(2)序列的卷积
c=conv(a,b);
a=input('
Typeinthefirstsequence='
b=input('
Typeinthesecondsequence='
c=conv(a,b);
M=length(c)-1;
1:
M;
disp('
outputsequence='
disp(c);
stem(n,c);
序列的卷积'
输入Typeinthefirstsequence=[123],Typeinthesecondsequence=[456],可产生:
outputsequence=
413282718
1.2离散时间系统的时域分析
对线性离散时间系统,若y1[n]和y2[n]分别是输入序列x1[n]和x2[n]的响应,则输入
x[n]=ax1[n]+bx2[n]
的输出响应为
y[n]=ay1[n]+by2[n]
式中叠加性质对任意常数a和b以及任意输入x1[n]和x2[n]都成立。
反之,则系统称之为非线性。
%y[n]-0.4y[n-1]+0.75y[n-2]=2.2403x[n]+2.4908x[n-1]+2.2403x[n-2]
n=0:
40;
a=2;
b=-3;
x1=cos(2*pi*0.1*n);
x2=sin(2*pi*0.1*n);
x=a*x1+b*x2;
num=[2.24032.49082.2403];
den=[1-0.40.75];
ic=[00];
%设置零初始条件
y1=filter(num,den,x1,ic);
%计算输出y1[n]
y2=filter(num,den,x2,ic);
%计算输出y2[n]
y=filter(num,den,x,ic);
%计算输出y[n]
yt=a*y1+b*y2;
d=y-yt;
%计算差值输出d[n]
%画出输出和差信号
subplot(3,1,1);
振幅'
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