数字信号处理论文报告.docx
- 文档编号:23113917
- 上传时间:2023-04-30
- 格式:DOCX
- 页数:31
- 大小:695.92KB
数字信号处理论文报告.docx
《数字信号处理论文报告.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《数字信号处理论文报告.docx(31页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
数字信号处理论文报告
实验一MATLAB环境熟悉
一.实验目的
1.熟悉Matlab的基本描述语句和绘图语句。
2.学习和掌握用Matlab语言描述连续系统的基本信号。
二.实验原理及方法
三.实验内容
1.分别用Matlab的向量法和符号法描述下列连续时间信号并观察其图形。
1)
;
2)
;
3)
。
四.实验报告要求
五.实验程序及结果图
1、符号法:
clear,t0=0;tf=5;dt=0.05;t1=1;
t=[t0:
dt:
tf];st=length(t);
n1=floor((t1-t0)/dt);%求t1对应的样本序号
x1=zeros(1,st);
u=[zeros(1,n1-1),ones(1,st-n1+1)];
f1=t.*u;
subplot(2,2,1);plot(t,u);title('f1(t)=t*u(t)');
alpha=-2;w=0;E=exp((alpha+j*w)*t);
f2=E.*u;
subplot(2,2,3);plot(t,f2);
title('f2(t)');
f=sym('2*(heaviside(t+1)-heaviside(t-1))');
subplot(2,2,4);
ezplot(f,[-5,4]);
title('f3(t)')
结果图:
2、向量法:
clc
closeall
clear
t1=-10:
0;
t2=0:
10;
a=t2;
t=[t1,t2];
t1=length(t1);
t2=length(t2);
ut=[zeros(t1,1);ones(t2,1)];
f=ut.*t';
subplot(311)
plot(t,f);
title('f1');
xlabel('t');
ylabel('f');
axis([-10,10,0,10])
f=[exp(-2*t)]'.*ut;
subplot(312)
plot(t,f);
title('f2');
xlabel('t');
ylabel('f');
axis([-10,10,0,1.5])
t1=-10:
-1;
t2=-1:
1;
t3=1:
10;
t=[t1,t2,t3];
t1=length(t1);
t2=length(t2);
t3=length(t3);
f=2*[zeros(t1,1);ones(t2,1);zeros(t3,1)];
subplot(313)
plot(t,f);
title('f3');
xlabel('t');
ylabel('f');
axis([-10,10,0,2])
结果图:
实验二连续系统时域分析
一.实验目的
1.掌握连续系统卷积积分的计算。
2.掌握连续系统的单位冲激响应、阶跃响应以及任意响应的计算。
二.实验原理及方法
三.实验内容
1.用Matlab实现下列连续时间信号的卷积:
即求
及图形。
如:
1)
,
;
2)
,
。
2.用Matlab实现下列连续系统的冲激响应、阶跃响应。
如:
1)
;
2)
。
3.已知描述系统的微分方程
和激励信号
,用Matlab绘出系统零状态响应的时域仿真波形。
四.实验报告要求
五.实验程序及结果图
1、实验程序
clear,t0=0;tf=5;dt=0.05;t1=1;
t=[t0:
dt:
tf];st=length(t);
n1=floor((t1-t0)/dt);%求t1对应的样本序号
x1=zeros(1,st);
u=[zeros(1,n1-1),ones(1,st-n1+1)];
f1=t.*u;f2=u;
y=conv(f1,f2);
plot(y);title('f1(t)*f2(t)');
figure
x=-10:
10;
y1=exp(-1*x).*Heaviside(x);
y2=exp(-2*x).*Heaviside(x);
y=conv(y1,y2);
plot(y);
结果图:
2、实验程序
a=[218];
b=[1];
impulse(b,a);
step(b,a)
figure
a=[111];
b=[11];
impulse(b,a);
step(b,a)
结果图:
3、实验程序
a=[144];
b=[13];
p=0.005;%定义取样时间间隔
t=0:
p:
5;%定义时间范围
x=exp(-2*t);%定义输入信号
lsim(b,a,x,t);
结果图:
实验三连续系统的频域分析
一.实验目的
1.掌握连续系统的傅立叶变换和频率特性的描述方法
2.掌握连续时间信号的频谱分析方法。
二.实验原理及方法
三.实验内容
1.用fourier()函数求下列信号的傅立叶变换,并画出来。
1)
;
程序:
symstvwx;%生成符号表达式;
x=t*exp(-2*t)*sym('Heaviside(t)');
F=fourier(x);
subplot(211);
ezplot(x);
subplot(212);
ezplot(abs(F));
%functionf=Heaviside(t)%阶跃信号
%f=(t>0);%t>0时f为1,否则为0
2)
R=0.001;t=-2:
R:
2;
f=Heaviside(t)-Heaviside(-t);
W1=2*pi*5;%频率宽度
N=500;k=0:
N;W=k*W1/N;%采样数为N,W为频率正半轴的采样点
F=f*exp(-j*t'*W)*R;%求F(jW)
F=real(F);
W=[-fliplr(W),W(2:
501)];%形成负半轴及正半轴的2N+1个频率点W
F=[fliplr(F),F(2:
501)];%形成对应于W的F(jW)的值
subplot(2,1,1);plot(t,f);
xlabel('t');ylabel('f(t)');
title('f(t)=u(t)-u(-t)');
subplot(2,1,2);plot(W,F);
xlabel('w');ylabel('F(w)');
title('f(t)的付氏变换F(w)');
2.画出
的幅频与相频特征图。
b=[020];%生成向量b
a=[1210001];%生成向量a
[h,w]=freqs(b,a,100);%求系统响应函数H(jW),设定100个频率点
h1=abs(h);%求幅频特性
h2=angle(h);%求相频特性
subplot(211);
plot(w,h1);
grid
xlabel('角频率(W)');
ylabel('幅度');
title('H(jw)的幅频特性');
subplot(212);
plot(w,h2*180/pi);
grid
xlabel('角频率(w)');
ylabel('相位(度)');
title('H(jw)的相频特性');
实验四离散系统时域分析
三.实验内容
1.用Matlab表示离散时间信号以及对信号的运算。
(1)编写信号相加(sigadd)、相乘(sigmult)、移位(sigshift)、折叠(sigfold)的Matlab函数。
(2)画出以下信号在给定区间的波形图
a.
b.
,
c.
,
,其中
为具有零均值及单位方差的高斯随机序列。
d.
,
,其中↑表示
时的取样位置。
程序:
n=[-5:
5];
x0=2*impseq(-2,-5,5)-impseq(4,-5,5);
subplot(221);
stem(n,x0);
title('a');
xlabel('n');
ylabel('x0(n)');
n=[0:
20];
x1=n.*(stepseq(0,0,20)-stepseq(10,0,20))+10*exp(-0.3*(n-10)).*(stepseq(10,0,20)-stepseq(20,0,20));
subplot(222);
stem(n,x1);
title('b');
xlabel('n');
ylabel('x1(n)');
n=[0:
50];
x2=cos(0.04*pi*n)+0.2*randn(size(n));
subplot(223);
stem(n,x2);
title('c');
xlabel('n');
ylabel('x2(n)');
n=[-10:
9];
x3=[54321];
xtilde=x3'*ones(1,4);
xtilde=(xtilde(:
))';
subplot(224);
stem(n,xtilde);
title('d');
xlabel('n');
ylabel('xtilde(n)');
2.掌握离散卷积计算以及Matlab实现。
(1)给出以下两个序列:
,
;
,
;
试求其卷积
。
程序:
function[f,k]=sconv(f1,f2,k1,k2,p)
%计算连续信号卷积积分f(t)=f1(t)*f2(t)
%f:
卷积积分f(t)对应的非零样值向量
%k:
f(t)的对应时间向量
%f1:
f1(t)非零样值向量
%f2:
f2(t)的非零样值向量
%k1:
f1(t)的对应时间向量
%k2:
f2(t)的对应时间向量
%p:
取样时间间隔
f1=[3,11,7,0,-1,4,2];
f2=[2,3,0,-5,2,1];
k1=[-3:
3];
k2=[-1:
4];
p=0.001;
f=conv(f1,f2);
f=f*p;
k0=k1
(1)+k2
(1);
k3=length(f1)+length(f2)-2;
k=k0:
p:
k0+k3*p;
subplot(2,2,1)
stem(k1,f1);
title('f1(t)');
xlabel('t');
ylabel('f1(t)');
subplot(2,2,2);
stem(k2,f2);
title('f2(t)')
subplot(2,2,3)
stem(k,f);
h=get(gca,'position');
h(3)=2.5*h(3);
set(gca,'position',h);
title('f(t)=f1(t)*f2(t)')
xlabel('t');
ylabel('f(t)')
(2)
,
求:
的解析表达式+,以及取n=0,1,2,3.的图解法,画出图解法过程的示意图。
程序:
clc
a=2;
b=3;
n=[0:
3];
x1=a.^n.*Heaviside(n);
x2=b.^n.*Heaviside(n);
y=conv(x1,x2);
subplot(3,1,1);
plot(n,x1)
subplot(3,1,2);
plot(n,x2)
subplot(3,1,3);
plot(y)
3.学会差分方程的计算以及Matlab实现。
一个线性移不变系统,描述它的差分方程为
(1)求系统的脉冲响应。
(2)如果此系统的输入为
,求系统的响应y(n)。
程序:
N=20;n=0:
N-1;m=20;
B=[10.5];A=[1,-0.5];
x1=0.8.^n;
x=[(n>=0)&(n<32)];
x1=x1.*x;
y1=filter(B,A,x1);
subplot(2,2,1),stem(n,y1);
title('脉冲响应');xlabel('第一小题');ylabel('y1');
x2=cos(pi/10*n+pi/4);
y2=filter(B,A,x2);
subplot(2,2,2);stem(n,y2);
title('输入x2时的脉冲响应');xlabel('第二小题');ylabel('y2');
实验五离散系统频域分析
一.实验目的
1.学习和掌握离散系统频率特性。
(1)离散系统的幅度特性和相位特性称为频率特性。
(2)离散系统的频率特性的对称性和周期性。
2.认识离散系统频率特性与系统参数之间关系。
三.实验内容
1.一个因果线性移不变系统
(1)写出其系统函数H(z);
(2)计算并画出系统脉冲响应h(n),n=0,…,20;
(3)计算并画出系统阶跃响应s(n),n=0,…,50;
(4)求出函数
,并绘出幅频和相频特性。
程序:
b=[1,0,-1];
a=[1,0,-0.81];
%disp('系统传递函数H(z)');
%printsys(b,a,'z');
w=linspace(0,256);
H=freqz(b,a,w,2000);
subplot(2,3,1);
plot(H);
title('系统函数H(z)');
hn=impulse(b,a);
subplot(2,3,2);
plot(hn);
title('系统脉冲响应h(n)');
sn=step(b,a);
subplot(2,3,3);
plot(sn);
title('系统阶跃响应s(n)');
w=[0:
1:
100]*pi/100;
H=freqz(b,a,w);
subplot(2,3,4);plot(w/pi,abs(H));
title('H(jw)');
%subplot(2,3,4);zplane(b,a);
%title('零极点');
w=linspace(0,10);
A=polyval(a,j*w)
B=polyval(b,j*w)
subplot(2,3,5);
plot(w,abs(B./A)),title('幅频响应');
subplot(2,3,6);
plot(w,angle(B./A));title('相频响应');
2.实际二阶谐振器的系统函数为:
(1)画出它的零极点分布图。
(取r=0.8,N=8)
(2)在
,和
范围内分析
的幅度和相位特性、观察其周期性和对称性。
a=[1,-2*r*cos(2*pi/N),r^2];
b=[1,-r*cos(2*pi/N)];
zplane(b,a);
title('零极点');
figure
w=[0:
1:
200]*pi/100;
%H=freqz(b,a,w);
%subplot(2,2,1);plot(w/pi,abs(H));
%title('H(jw)');
w=linspace(0,10);
A=polyval(a,j*w)
B=polyval(b,j*w)
subplot(2,2,1);
plot(w,abs(B./A)),title('幅频响应1');
subplot(2,2,2);
plot(w,angle(B./A));title('相频响应1');
w=[0:
1:
400]*pi/100;
%H=freqz(b,a,w);
%subplot(2,2,1);plot(w/pi,abs(H));
%title('H(jw)');
w=linspace(0,10);
A=polyval(a,j*w)
B=polyval(b,j*w)
subplot(2,2,3);
plot(w,abs(B./A)),title('幅频响应2');
subplot(2,2,4);
plot(w,angle(B./A));title('相频响应2');
实验六DFT及其应用
一.实验目的
1.理解DFT用于信号频谱分析的原理。
2.理解频域采样间隔的意义。
二.实验内容
1.考虑
1)取
时,求
的DFT:
X(k);
2)将
(1)中的
以补零方式使
加长到
,求X(k);
3)取
,求X(k)
要求画出
和X(k)
N1=11;
k1=0:
N1-1;
n=[0:
10];
xn=cos(0.48*pi*n)+cos(0.52*pi*n);
subplot(3,2,1);
stem(xn);
title('xn');
y1=fft(xn,N1);
subplot(3,2,2);
stem(k1,abs(y1));
title('xn11点DFT');
N2=101;
k2=1:
N2;
n2=[0:
100];
xn2=[xn,zeros(1,N2-length(xn))];
subplot(3,2,3);
stem(xn2);
title('xn2');
y2=fft(xn,N2);
subplot(3,2,4);
stem(k2,abs(y2));
title('补零方式Xk');
xn3=cos(0.48*pi*n2)+cos(0.52*pi*n2);
subplot(3,2,5);
stem(xn3);
title('xn3');
y3=fft(xn3,N2);
subplot(3,2,6);
stem(k2,abs(y3));
title('xn101点DFT');
实验七信号抽样与信号重构
一.实验目的
1.进一步理解信号的抽样及抽样定理;
2.进一步掌握抽样信号的频谱分析;
3、掌握和理解信号抽样以及信号重建的原理;
实验内容
1.给范例程序Program7_1加注释。
%Program7_1
clear,closeall,
tmax=4;dt=0.01;%采样时间间隔
t=0:
dt:
tmax;%信号长度
Ts=1/10;%采样周期
ws=2*pi/Ts;%采样角频率
w0=20*pi;dw=0.1;
w=-w0:
dw:
w0;%信号频率范围
n=0:
1:
tmax/Ts;%采样长度
x=exp(-4*t).*Heaviside(t);%原连续信号
xn=exp(-4*n*Ts);%采样得到离散信号
subplot(221)
plot(t,x),title('Acontinuous-timesignalx(t)'),
xlabel('Timet'),axis([0,tmax,0,1]),gridon
subplot(223)
stem(n,xn,'.'),title('Thesampledversionx[n]ofx(t)'),
xlabel('Timeindexn'),axis([0,tmax/Ts,0,1]),gridon
Xa=x*exp(-j*t'*w)*dt;%x(t)频谱变换
X=0;
fork=-8:
8;
X=X+x*exp(-j*t'*(w-k*ws))*dt;%x(n)频谱变换
end
subplot(222)
plot(w,abs(Xa))
title('Magnitudespectrumofx(t)'),gridon
axis([-60,60,0,1.8*max(abs(Xa))])
subplot(224)
plot(w,abs(X))
title('Magnitudespectrumofx[n]'),xlabel('Frequencyinradians/s'),gridon
axis([-60,60,0,1.8*max(abs(Xa))])
2.在1/2—1/10之间选择若干个不同Ts值,反复执行执行范例程序Program7_1,保存执行程序所得到的图形。
比如Ts为1/2、1/4、1/8时的信号时域波形和频谱图,并且根据图形,作一个关于抽样频率是怎样影响已抽样信号频谱的小结。
1/2
1/4
1/8
1/10
3.在1—8之间选择抽样频率与信号最高频率之比,即程序Program7_2中的a值,反复执行范例程序Program7_2,观察重建信号与原信号之间的误差,通过对误差的分析,说明对于带限信号而言,抽样频率越高,则频谱混叠是否越小?
1
2
3
4
5
7
8
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 数字信号 处理 论文 报告