云南师范大学DSP数字信号处理实验报告2.docx

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云南师范大学DSP数字信号处理实验报告2

本科学生实验报告

学号******395姓名李华福

学院物电学院专业、班级11电子

实验课程名称数字信号处理（实验）

教师及职称李宏宁

开课学期第三至第四学年下学期

填报时间2014年3月19日

云南师范大学教务处编印

实验序号

02

实验名称

时域抽样与频域抽样

实验时间

2014年3月19

实验室

云南师范大学同析3栋数字信号处理实验室

一．实验预习

1．实验目的

加深理解连续时间信号离散化的过程中的数学概念和物理概念，掌握时域抽样定理的基本内容。

掌握由抽样序列重建原连续信号的基本原理与实现方法，理解其工程概念。

加深理解频谱离散的过程中的数学概念和物理概念，掌握频谱抽样定理的基本内容。

2．实验原理、实验流程或装置示意图

（1）离散系统在处理信号时，信号必须是离散的序列。

因此，在利用计算机等离散系统分析处理连续时间信号时必须对信号进行离散化处理。

时域抽样定理给出了连续信号抽样过程中信号不失真的约束条件：

对于基带信号，信号抽样频率大于等于2倍的信号最高频率。

信号的重建是信号抽样的逆过程。

（2）非周期离散化信号的频率是连续谱。

计算机在分析离散子信号的频谱时，必须将其连续频谱离散化。

频域抽样定理给出了连续频谱抽样过程中信号不失真的约束条件。

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：

（1）打开MATLAB软件

（2）根据题目要求编写程序

（3）运行程序

（4）分析实验结果

（5）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。

⏹在使用matlab编程时，应该养成良好的编写习惯，新建一个flies编写。

⏹一些快捷键的使用，能提高编程效率。

⏹Help能查询到不懂使用的函数使用方法。

二、实验内容

1.为了观察连续信号时域抽样时抽样频率对抽样过程的影响，在[0,0.1]区间上以50Hz的抽样频率对下列3个信号分别进行抽样，试画出抽样后序列的波形，并分析产生不同波形的原因，提出改进措施。

程序：

t=[0:

0.0001:

0.1];

x=cos（2*pi*10*t）;

subplot（2,2,1）;

plot（t,x）;

holdon

F=50;

t0=0:

1/F:

0.1;

x1=cos（2*pi*10*t0）;

stem（t0,x1）;

t=[0:

0.001:

0.1];

x=cos（2*pi*50*t）;

subplot（2,2,2）;

plot（t,x）;

holdon

F=50;

t1=0:

1/F:

0.1;

x2=cos（2*pi*50*t1）;

stem（t1,x2）;

t=[0:

0.001:

0.1];

x=cos（2*pi*100*t）;

subplot（2,2,3）;

plot（t,x）;

holdon

F=50;

t2=0:

1/F:

0.1;

x3=cos（2*pi*100*t2）;

stem（t2,x3）;

holdoff;

2.产生幅度调制信号x[t]=cos（

t）cos（200

t）,推导其频率特性，确定抽样频率，并会出波形。

程序：

clc,clear,closeall

t=[0:

0.01:

5];

x=cos（2*pi*t）.*cos（200*pi*t）;

plot（t,x）;

Figure：

clc,clear,closeall

t0=0:

0.001:

0.1;

x0=0.5*（cos（202*pi*t0）+cos（198*pi*t0））;

plot（t0,x0,'r'）

holdon

fs=202;

t=0:

1/fs:

0.1;

x=0.5*（cos（202*pi*t）+cos（198*pi*t））;

stem（t,x）;

holdoff

3.对连续信号x[t]=cos（4

t）进行抽样以得到离散序列，并进行重建。

（1）生成信号x（t），时间为t=0:

0.001:

4，画出x（t）的波形。

程序

clc,clear,closeall

t0=0:

0.001:

3;

x0=cos（4*pi*t0）;

plot（t0,x0,'r'）;

（2）以faam=10HZ对信号进行抽样，画出在0≤t≤1范围内的抽样序列，x[k],利用抽样内插函数恢复连续时间信号，画出重逢信号的波形。

程序：

clc,clear,closeall

t0=0:

0.001:

3;

x0=cos（4*pi*t0）;

plot（t0,x0）;

holdon

fs=10;

t=0:

1/fs:

3;

x=cos（4*pi*t）;

stem（t,x）;

（3）将频率改成3HZ，重做

（2）。

程序：

clc,clear,closeall

t0=0:

0.001:

3;

x0=cos（4*pi*t0）;

plot（t0,x0）;

holdon

fs=3;

t=0:

1/fs:

3;

x=cos（4*pi*t）;

stem（t,x）;

4.若x[k]是对连续信号x（t）=cos（0.5

t）以

=2Hz抽样得到的离散序列，如何通过在抽样点之间内插，恢复原连续时间信号x（t）?

程序：

clc,clear,closeall

t=0:

0.0001:

4;

x=cos（0.5*pi*t）;

plot（t,x）;

Figure1：

程序：

clc,clear,closeall

t=0:

0.0001:

4;

x=cos（0.5*pi*t）;

subplot（2,1,1）;

plot（t,x）;

t0=0:

0.5:

4;

x0=cos（0.5*pi*t0）;

subplot（2,1,2）;

stem（t0,x0）;

5.已知序列x[k]={1,3,2,-5;k=0,1,2,3}，分别取N=2,3,4,5对其频谱X（e

）进行抽样，再由频域抽样点恢复时域序列，观察时域序列是否存在混叠，有何规律？

k=[0,1,2,3];

x=[1,3,2,-5];

n=100;

omega=[0:

n-1]*2*pi/n;

X0=1+3*exp（-j*omega）+2*exp（-2*j*omega）-5*exp（-3*j*omega）;

subplot（3,4,1）;

stem（k,x）;title（'原序列'）;

subplot（3,4,2）;

plot（omega./pi,abs（X0））;title（'序列的频谱N=100'）;

N=2;omega=[0:

N-1]*2*pi/N;

X1=1+3*exp（-j*omega）+2*exp（-2*j*omega）-5*exp（-3*j*omega）;

subplot（3,4,5）;

stem（omega./pi,abs（X1））;title（'频域抽样N=2'）;

rx1=real（ifft（X1））;

subplot（3,4,9）;

stem（rx1）;title（'时域恢复'）;

N=3;omega=[0:

N-1]*2*pi/N;

X2=1+3*exp（-j*omega）+2*exp（-2*j*omega）-5*exp（-3*j*omega）;

subplot（3,4,6）;

stem（omega./pi,abs（X2））;title（'频域抽样N=3'）;

rx2=real（ifft（X2））;

subplot（3,4,10）;

stem（rx2）;title（'时域恢复'）;

N=4;omega=[0:

N-1]*2*pi/N;

X3=1+3*exp（-j*omega）+2*exp（-2*j*omega）-5*exp（-3*j*omega）;

subplot（3,4,7）;

stem（omega./pi,abs（X3））;title（'频域抽样N=4'）;

rx3=real（ifft（X3））;

subplot（3,4,11）;

stem（rx3）;title（'时域恢复'）;

N=5;omega=[0:

N-1]*2*pi/N;

X4=1+3*exp（-j*omega）+2*exp（-2*j*omega）-5*exp（-3*j*omega）;

subplot（3,4,8）;

stem（omega./pi,abs（X4））;title（'频域抽样N=5'）;

rx4=real（ifft（X4））;

subplot（3,4,12）;

stem（rx4）;title（'时域恢复'）;

N=10;omega=[0:

N-1]*2*pi/N;

X9=1+3*exp（-j*omega）+2*exp（-2*j*omega）-5*exp（-3*j*omega）;

subplot（3,4,3）;

stem（omega./pi,abs（X9））;title（'频域抽样N=10'）;

rx9=real（ifft（X9））;

subplot（3,4,4）;

stem（rx9）;title（'时域恢复'）;

2.对实验现象、实验结果的分析及其结论

该实验验证了时域抽样与频域抽样理论概念，与上一次实验类似是是熟悉使用了matlab的一些相关函数，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：

DigitalSignalProcessing数字信号处理具体实现。

加深了理解频谱离散化过程中的书写概念和物理概念，掌握了频域抽样定理的基本内容。

经验：

学习使用matlab快捷键很重要，能大大提高编程效率。

比方向键的上键能快速输入上次的内容；ctrl+r键全部注释，二ctrl+t键取消全部注释（选中的部分）；内外，每次编写之前都写一句：

clc,clear,closeall,清除工作空间及面板，这样不会受上一次的操作影响。

教师评语及评分：

签名：

年月日