数字信号处理实验讲义实验一报告.docx
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数字信号处理实验讲义实验一报告
实验一离散时间系统时域、变换域分析
班级:
电子101班姓名:
李怡敏学号:
101045
一、实验目的
1.熟悉信号处理软件MATLAB的使用。
2.离散信号的基本运算实现。
3.了解基本序列及复杂序列的产生方法。
4.运用卷积方法观察系统的时域特性。
5.熟悉信号的采样与恢复。
6.掌握线性时不变系统的变换域表示方法。
7.掌握序列傅里叶变换性质。
二、实验内容
(一)验证性实验内容
1.熟悉扩展函数
2.运行例题程序
(二)提高综合运用能力部分内容
1.编写利用扩展函数产生下列序列并画图的程序
(a)
-5<=n<=5
>>n=[-5:
5];
>>x=2*quyang(-2,-5,5)-quyang(4,-5,5);
>>stem(n,x);
>>xlabel('n');
>>ylabel('x(n)');
>>axis([-5,5,-2,5]);
(b)
和
0<=n<=50w(n)为白噪声函数为w=randn(size(n))
n=0:
50;
x=cos(0.04*n*pi);
y=x+0.2*randn(size(n));
subplot(2,1,1);
stem(n,x);
xlabel('n');
ylabel('x(n)');
subplot(2,1,2);
stem(n,y);
xlabel('n');
ylabel('y(n)');
或者:
>>n=[0:
50];
>>x=cos(0.04*pi*n);
>>w=randn(size(n));
>>y=sigadd(x,n,w,n)
>>stem(n,y);
>>xlabel('n');
>>ylabel('y(n)');
y=
Columns1through8
1.61451.49992.66101.52110.23271.1894-0.28010.6179
Columns9through16
0.48760.4258-0.00881.2824-1.81120.36540.70830.4219
Columns17through24
0.1521-0.49550.0397-0.1601-1.0647-1.2538-1.2257-2.4437
Columns25through32
-1.2261-0.8816-0.67730.4749-1.2808-0.2531-0.01000.2119
Columns33through40
-1.6295-0.3238-0.1879-1.3168-0.92941.0195-0.06870.5773
Columns41through48
0.3970-0.2097-0.02371.0811-0.22091.59021.44530.1081
Columns49through510.7030-0.1957-1.2023
2.编写程序求系统输出y(n)的零状态响应并画图。
设线性移不变系统的抽样响应为
,
输入序列为
>>n=0:
1:
10;
>>h=0.9.^n;
>>x=jieyue(0,0,10)-jieyue(10,0,10);
>>y=juanji(h,x)
实际答案:
n=0:
30;
h=(0.9.^n);
x=jieyue(0,0,20)-jieyue(10,0,20);
[y,ny]=conv_m(x,n,h,n);
h=[hzeros(1,(length(ny)-length(h)))];
x=[xzeros(1,(length(ny)-length(x)))];
subplot(3,1,1);stem(ny,h);
subplot(3,1,2);stem(ny,x);
subplot(3,1,3);stem(ny,y);
3.编写程序实现序列傅里叶变换频移性质、时域卷积后的频域特性(时域卷积定理的程序设计实现)。
function[f,k]=juanji(f1,f2,k1,k2)
%f=f1*f2
%k1:
f1对应序列号
%k2:
f2对应序列号
w=-pi:
2*pi/255:
pi;
f=conv(f1,f2)
h1=freqz(x1,1,w);
h2=freqz(x2,1,w);
hp=h1.*h2;
h3=freqz(f,1,w);
subplot(2,2,1)
stem(k1,f1)
title('f1(k)')
xlabel('k')
ylabel('f1(k)')
subplot(2,2,2)
plot(w/pi,abs(hp));grid;
subplot(2,2,2);
plot(w/pi,abs(h3));grid;
subplot(2,2,3);
plot(w/pi,angle(hp));grid;
subplot(2,2,4);
plot(w/pi,angle(h3));grid;
function[h1,h2]=py(num1)
w=-pi:
2*pi/255:
pi;wo=0.4*pi;D=10;
L=length(num1);
h1=freqz(num1,1,w);
n=0:
L-1;
num2=exp(wo*i*n).*num1;
h2=freqz(num2,1,w);
subplot(2,2,1);plot(w/pi,abs(h1));grid
subplot(2,2,2);plot(w/pi,abs(h2));grid
subplot(2,2,3);plot(w/pi,angle(h1));grid
subplot(2,2,4);plot(w/pi,angle(h2));grid
4.通过查阅资料,选取两种不同的内插函数,实现离散语音信号的恢复,对结果进行比较分析。
提示:
观察恢复结果时可取一段进行显示并分析。
选取函数X1=(sin(pi*t/2))/(pi*t/2);
t=0:
10;
xa=sin(t);
gt=(sin(pi*t/2))/(pi*t/2);
ya=juanji(xa,gt);
subplot(2,2,1);
stem(t,xa);
subplot(2,2,2);
plot(t,ya);
选取函数X2=12*t+3;
t=0:
10;
xa=sin(t);
gt=12*t+3;
ya=juanji(xa,gt);
subplot(2,2,1);
stem(t,xa);
subplot(2,2,2);
plot(t,ya);
三、实验报告要求
%例1序列的基本运算
nx1=1:
5;
nx2=2:
6;
x1=[13579];
x2=[246810];
[y1,n1]=sigadd(x1,nx1,x2,nx2)
[y2,n2]=sigmult(x1,nx1,x2,nx2)
n0=3;
[y3,n3]=sigshift(x1,nx1,n0)
[y4,n4]=sigfold(x2,nx2)
y5=sum(x1)
y6=prod(x1)
ex=sum(x1.*conj(x1))
例一结果:
y1=159131710
n1=123456
y2=062042720
n2=123456
y3=13579
n3=45678
y4=108642
n4=-6-5-4-3-2
y5=25
y6=945
ex=165
%例2产生序列并画图
%
0<=n<=20
n=[0:
20];
x1=n.*(stepseq(0,0,20)-stepseq(10,0,20));
x2=10*exp(-0.3*(n-10)).*(stepseq(10,0,20)-stepseq(20,0,20));
x=x1+x2;
subplot(2,1,1);stem(n,x);
xlabel('n');ylabel('x(n)');axis([0,20,-1,11]);
例二结果:
%例3产生复信号
-10<=n<=10
%并画出复序列的实部、虚部、幅值和相位离散图
figure
(2);clf
n=[-10:
10];alpha=-0.1+0.3j;x=exp(alpha*n);
subplot(2,2,1);stem(n,real(x));title('real');xlabel('n')
subplot(2,2,2);stem(n,imag(x));title('imag');xlabel('n')
subplot(2,2,3);stem(n,abs(x));title('magtitude');
xlabel('n')
subplot(2,2,4);stem(n,(180/pi)*angle(x));title('phase');
xlabel('n')
例三结果:
%例4线性时不变系统的变换域表示
b=[0.20.1];
a=[1-0.4-0.5];
h=impz(b,a);
figure
(1)
stem(h)
title('h(n)')
figure
(2)
fs=1000;
[H,f]=freqz(b,a,256,fs);
mag=abs(H);
ph=angle(H);
ph=ph*180/pi;
subplot(2,1,1),plot(f,mag);grid
xlabel('frequency(Hz)');
ylabel('magnitude');
subplot(2,1,2);plot(f,ph);grid
xlabel('frequency(Hz)');
ylabel('phase');
figure(3)
zr=roots(b)
pk=roots(a)
zplane(b,a);
例四结果:
zr=roots(b)
zr=-0.5000
pk=roots(a)
pk=0.9348
-0.5348
%例5验证采样定理
%令
,绘制其傅立叶变换
。
用不同频率对其进行采样,分别画出离
%散时间傅立叶变换
。
已给出采样频率为
时的程序。
%实验报告要求:
(1)请写出
时的程序
(2)将实验结果画出
(3)实验结果说明什么(采样频率不同结果有何不同)。
(1)请写出
时的程序
>>fs=1000;
>>Ts=1/fs;
>>n=-25:
1:
25;
>>x=exp(-1000*abs(n*Ts));
>>K=500;
>>k=0:
1:
K;
>>w=pi*k/K;
>>X=x*exp(-j*n'*w);
>>X=real(X);
>>w=[-fliplr(w),w(2:
K+1)];
>>X=[fliplr(X),X(2:
K+1)];
>>subplot(2,1,1);
>>stem(n*Ts*1000,x);
>>xlabel('time(millisecond)');
>>gtext('fs=1000Hz');
>>ylabel('x1(n)');
>>title('discretesignal');
>>subplot(2,1,2);
>>plot(w/pi,X);
>>xlabel('frequency(radian)');
>>ylabel('x1(jw)');title('DTFT');
(2)实验结果图:
(3)实验结果说明:
由上题,可以验证采样定理,当采样频率小于2倍信号频率,则会发生频谱混叠现象。
当满足采样定理时,采样频率越大,频谱越密集。
四.实验心得
- 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:
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- 关 键 词:
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