DSP数字信号处理实验报告1Word格式.docx
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。
2.实验原理、实验流程或装置示意图
MATLAB提供了许多函数用于产生常用的基本信号:
如阶跃信号、脉冲信号、指数信号、正弦信号和周期方波等。
这些基本信号是信号处理的基础。
1.
连续信号的产生
(1)
阶跃信号
产生阶跃信号u(t)的MATLAB程序如下,运行结果如图1.1.1所示。
t=-2:
0.02:
6;
x=(t>
=0);
plot(t,x);
axis([-2,6,0,1.2]);
补充:
axis一般用来设置axes的样式,包括坐标轴范围,可读比例等
axis([xmin
xmax
ymin
ymax])
ymax
zmin
zmax
cmin
cmax])
坐标轴设置
(2)
指数信号
产生随时间衰减的指数信号x(t)=2*e^(-t)的MATLAB程序如下,运
行结果如图1.1.2所示。
t=0:
0.001:
5;
x=2*exp(-1*t);
(3)
正弦信号
利用MATLAB提供的函数sin和cos可产生正弦和余弦信号。
产生一
个幅度为2,频率为4Hz,相位为pi\6的正弦信号的MATLAB程序如下,运行结果如图1.1.3所示。
f0=4;
w0=2*pi*f0;
1;
x=2*sin(w0*t+pi/6);
(4)
矩形脉冲信号
函数rectpulse(t)可产生高度为1、宽度为1、关于t=0对称的矩形脉冲
信号。
函数rectpulse(t,w))可产生高度为1、宽度为w、关于t=0对称的矩
形脉冲信号。
产生高度为1、宽度为4、延时2s的矩形脉冲信号的MATLAB程序如
下,运行结果如图1.1.4所示。
x=rectpuls(t-2,4);
(5)
周期方波
函数square(w0*t)产生基本频率为w0(周期T=2*PI\w0)的周期方波。
函数square(w0*t,DUTY))产生基本频率为w0(周期T=2*PI\w0)、占空比DUTY=t\T*100的周期方波。
T为一个周期中信号为正的时间长度。
t=T\2,DUTY=50,square(w0*t,50)等同于square(w0*t)。
产生一个幅度为1,基频为2Hz,占空比为50%的周期方波的MATLAB程序如下,运行结果如图1.1.5所示。
f0=2;
.0001:
2.5;
y=square(w0*t,50);
%duty
cycle=50%
plot(t,y);
axis([0,2.5,-1.5,1.5]);
(6)
抽样函数
使用MATLAB提供的函数sin(x)可计算抽样信号想x(t)=sint/t,函数sin(x)的定义为sin(x)=sin(pi*x)\pi*x.产生x(t)=sint/t信号的MATLAB程序如下,运行结果如图1.1.6所示。
t=-10:
1/500:
10;
x=sinc(t/pi);
2.
离散信号的产生
单位脉冲序列和单位阶跃序列
函数ones(1,n)和zeros(1,n)可以生成单位脉冲序列和单位阶跃序列。
函数ones(1,n)产生1行n列的由1组成的矩阵;
函数zeros(1,n)
产生1行n列的由0组成的矩阵。
产生单位脉冲序列&
[k-3]的MATLAB程序如下,运行结果如图1.1.7所示。
k=-4:
20;
x=[zeros(1,7),1,zeros(1,17)];
stem(k,x)
产生单位阶跃序列u[k-3]的MATLAB程序如下,运行结果如图1.1.8所示。
x=[zeros(1,7),ones(1,18)];
stem(k,x)
指数序列
产生离散序列x[k]=0.5(3\4)^k的MATLAB程序如下,运行结果如图1.1.9所示。
k=-5:
15;
x=0.3*(1/2).^k;
stem(k,x);
正弦序列
产生正弦序列sin(pi*k/3+pi\5)的MATLAB程序如下,运行结果如图1.1.10所示。
k=-10:
omega=pi/3;
x=0.5*sin(omega*k+pi/5);
stem(k,x);
离散周期方波
产生幅度为1、基频o=pi/4rad、占空比为50%的周期方波的MATLAB程序如下,运行结果如图1.1.11所示。
omega=pi/4;
x=square(omega*k,50);
白噪声序列
白噪声序列在信号处理中是常用的序列。
函数rand可产生在[0,1]区间均匀分布的白噪声序列,函数rand可产生均值为0,方差为1的高斯分布的白噪声序列。
N=20;
k=0:
N-1;
x=rand(1,N)
3.
离散序列的基本运算
离散信号的基本运算主要包括:
信号的加、乘、位移、翻转、卷积、相关等。
3.实验设备及材料
一台带matlab软件的计算机。
⏹4.实验方法步骤及注意事项
实验方法步骤:
打开MATLAB软件
根据题目要求编写程序
运行程序
分析实验结果
关闭计算机
注意事项:
⏹
(1)对于实验仪器要轻拿轻放,遵守实验的规则。
(2)程序运行前要检查程序是否正确。
二、实验内容
1.利用MATLAB产生下列连续信号并作图。
x(t)=-2u(t-1),-1<
t<
程序:
t=-1:
0.1:
x=(-2)*(t>
=1);
x(t)=e^(-0.1*t)*sin(2\3*t),设0<
30;
x=exp(-0.1.*t).*sin(2.*t/3);
3)
x(t)=cos(100*t)+cos(3000*t),设-0.1<
0.1;
t=-0.1:
x1=cos(100*t);
x2=cos(3000*t);
y=x1+x2;
plot(t,y)
)
x(t)=cos(0.1*pi*t)*cos(0.8*pi*t),设0<
200
200;
x=cos(0.1.*pi.*t).*cos(0.8.*pi.*t);
2.利用MATLAB产生下列离散序列并作图。
(1)x[k]=1,
(-5<
=k<
=5);
x[k]=0,
其他;
设-15<
k<
=15
k
=
-15:
x
((k
<
5)
&
(k
>
=-5));
stem(k,
x);
(2)x[k]=0.9^k[sin(0.25Лk)+cos(0.25Лk)],设-20<
20
t=-20:
x=(0.9.^t).*[sin(0.25.*pi.*t)+cos(0.25.*pi.*t)];
4.已知序列:
x[k]=[1,2,0,-1,3,2;
k=-2,-1,0,1,2,3],h[k]=[1,-1,1;
k=0,1,2].
(1)计算离散序列的卷积和y[k]=x[k]*h[k],并绘出其波形。
x=[1,2,0,-1,3,2];
h=[1,-1,1];
y=conv(x,h);
stem([0:
length(y)-1],y);
(2)计算离散序列的互相关函数Rxy[k]=求和x[k]y[k+n],
并绘出其波形。
y=xcorr(x,h);
m=(length(y)-1)/2;
stem([-m:
m],y);
5.数字信号处理的应用之一是从含有加性噪声的信号中去除噪声。
现有被噪声污染的信号x[k]=s[k]+d[k]式中:
s[k]=cos(0.08*pi*k)为原始信号;
d[k]为均有分布的白噪声。
分别产生50点的序列s[k]和白噪声序列d[k],将二者叠加生成x[k],并在同一张图上绘出x0[k],d[k]和x[k]的序列波形。
50;
omega=pi*0.08;
x=0.5*cos(omega*k);
N=50;
x=rand(1,N);
x2=rand(1,N);
x1=0.5*cos(omega*k);
stem(k,x1+x2);
对实验现象、实验结果的分析及其结论
熟悉使用了matlab的一些信号的产生,基本上调用matlab自身的函数就能产生数字信号处理所需的一些简单信号,对以后的matlab及信号处理深入学习打下基础,直观地看到了信号与系统理论通过作图实际的表现了出来,感性上认识了DSP:
Digital
Signal
Processing数字信号处理具体实现。
当然了,这些信号表示了基本的matlab图形输出,为更加复杂的三维图形,动态作图或simulink等的学习使用打下基础。
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