《数字信号处理实验指导书(带源程序)[学习]》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字信号处理实验指导书(带源程序)[学习]（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验一离散时间系统与MA TLAB 一. 实验目的 1. 进一步加深对离散时间系统的理解。 2. 学习在 MATLAB中怎样表示离散时间信号。 3. 熟悉离散时间信号的作图。 二. 实验步骤 1. 复习离散时间系统的有关容。 2. 复习 MA TLAB 的基本语法。 3. 按实验容熟悉stem。 4. 编写程序。 5. 输出结果，总结结论，按要求写出实验报告。 三. 实验容 1掌握 stem 函数 STEM(Y) plots the data sequence Y as stems from the x axis terminated with circles for the data val
2、ue. STEM(X,Y) plots the data sequence Y at the values specified in X. 例： t=0:0.1:2; x=cos(pi*t+0.6); stem(t,x); xn=4,2,2,3,6,7; stem(xn); 思考： STEM(Y) 与 STEM(X,Y) 有什么不同？STEM 与 PLOT 函数有什么不同？ 2掌握 subplot 函数 H = SUBPLOT(m,n,p), or SUBPLOT(mnp), breaks the Figure window into an m-by-n matrix of small axe
3、s, selects the p-th axes for the current plot, and returns the axis handle. The axes are counted along the top row of the Figure window, then the second row, etc. 例： n1=0:3;x1=1,1,1,1;subplot(221);stem(n1,x1);title(x1序列 ); n2=0:7;x2=1,2,3,4,4,3,2,1;subplot(222);stem(n2,x2);title(x2序列 ); n3=0:7;x3=4,
4、3,2,1,1,2,3,4;subplot(223);stem(n3,x3);title(x3序列 ); n4=0:7;x41=cos(pi/4)*n4);subplot(224);stem(n4,x41);title(x4序列 ); 思考： subplot 是怎样分配各个作图分区的顺序号的？ 3信号的运算 0, 1.0 ,4.0 ,7.0 ,1 )( 1 nx，9 .0,7 .0,5 .0,3.0 , 1.0)( 2 nx，请作出)()( 21 nxnx， )()( 21 nxnx的图形。 思考：假如)( 1 nx与)( 2 nx长度不同，序列的求和和乘积运算能否执行，结果怎样？ 程序： x
5、1=1,0.7,0.4,0.1,0 x2=0.1,0.3,0.5,0.7,0.9 subplot(121);stem(x1+x2);title(x1+x2); subplot(122);stem(x1.*x2);title(x1*x2); 4掌握 freqs 与 freqz 函数 freqs 用于 s 域的频率响应的计算，f reqz 用于 z 域的频率响应的计算。请参看两者的 help 文件。 例： 建立 2 个函数文件，分别输入为系统函数的分子，分母，和角频率的最大值， 输出为系统频率响应的db，幅度，相位，和角频率。参看下面的程序。 functiondb,mag,pha,Omega=fr
6、eqs_m(b,a,Omega_Max) % s 域频率响应的计算 Omega=0:1:500*Omega_Max/500; H=freqs(b,a,Omega); mag=abs(H); db=20*log10(mag+eps)/max(mag); pha=angle(H); functiondb,mag,pha,w=freqz_m(b,a,w_Max); % z 域频率响应的计算 w=0:1:499*w_Max/500; H=freqz(b,a,w); mag=abs(H); db=20*log10(mag+eps)/max(mag); pha=angle(H); （1）若 65 1 2
7、ss sH a ，请画出该系统幅频和相频特性。 程序： b=1 a=1 5 6 Omega_Max=2*pi db,mag,pha,Omega=freqs_m(b,a,Omega_Max) subplot(221);plot(Omega,mag);title(AF的幅度响应 ); subplot(222);plot(Omega,db);title(AF的幅度响应db); subplot(223);plot(Omega,pha);title(AF的相位响应 ); （2）若 21 1 64.08 .01 1 zz z zH，请画出该的幅频和相频特性。 程序： b=1 1 a=1 0.8 0.64
8、w_Max=2*pi db,mag,pha,w=freqz_m(b,a,w_Max); subplot(221);plot(w,mag);title(AF的幅度响应 ); subplot(222);plot(w,db);title(AF的幅度响应db); subplot(223);plot(w,pha);title(AF的相位响应 ); 思考： freqs，freqz 的输入的各个参数与系统函数怎么联系起来，各种调用形式之间 有什么不同点？观察上述系统的幅频和相频曲线，能得出什么结论？ 四. 实验报告要求 1. 简述实验目的及原理。 2. 概括各函数的常用调用方式，记录程序运行的各种结果。 3
9、. 回答思考题。 实验二用 FFT 作谱分析 一. 实验目的 1. 进一步加深DFT 算法原理和基本性质的理解（ FFT 是 DFT 的一种快速算法，FFT 的运算结果必然满足DFT 的基本性质） 。 2. 熟悉 FFT 算法原理和FFT 函数的应用。 3. 学习用 FFT 对连续信号和时域离散信号进行谱分析的方法，了解可能出现的分析 误差及其原因。 二. 实验步骤 1. 复习 DFT 的定义、性质和用DFT 作谱分析的有关容。 2. 复习 FFT 算法原理与编程思想。熟悉FFT 算法的 MATLAB实现。 注： MATLAB提供fft 函数来计算nx的 DFT，fft 函数是用机器语言，而不
10、是以 MATLAB指令写成的，因此执行速度快。 格式（ 1） ： y=fft(x) 计算 x 的 FFT 变换 y。当 x 为矩阵，计算x 中每一列信号的离 散傅氏变换。当x 的长度为2 的幂时，采用基2 算法，否则采用分裂基算法。 格式（ 2） ： y=fft(x,n) 计算 x 的 n 点 FFT，当 x 长度大于n 时，截断 x，否则补零。 Plot 线性绘图函数。 stem：绘制离散序列图。subplot：多坐标设置与定位当前坐标系。 figure：创建新的图形窗口（用于输出图形的窗口）。 3. 产生下列信号并进行谱分析。 （1）nRnx 41 （2） n nn nn nx 其他0 7
11、48 30, 1 2 （3） n nn nn nx 其他0 743 30,4 3 （4）nnx 4 cos 4 （5）nnx 8 sin 5 （6）ttttx20cos16cos8cos 6 4. 编写程序 5. 输出结果，总结结论，按要求写出实验报告。 三. 实验容 1. 对上述 6 个信号，逐个进行谱分析 对于nx1，nx2，nx3，nx4，nx5 ：16,8N。对于nx6：在一个周 期取16,8N点抽样，做频谱分析。 （参考）每个信号谱分析的流程设计为： 程序： % fft figure(1); n1=0:3;x1=1,1,1,1;subplot(221);stem(n1,x1);tit
12、le(x1序列 ); k1=0:7;y11=fft(x1,8);magy11=abs(y11);subplot(222);stem(k1,magy11);title(x1的 8 点 FFT); k2=0:15;y12=fft(x1,16);magy12=abs(y12);subplot(224);stem(k2,magy12);title(x1的 16 点 FFT); %x2 figure(2); n2=0:7;x2=1,2,3,4,4,3,2,1;subplot(221);stem(n2,x2);title(x2序列 ); k1=0:7;y21=fft(x2,8);magy21=abs(y2
13、1);subplot(222);stem(k1,magy21);title(x2的8 点 FFT); k2=0:15;y22=fft(x2,16);magy22=abs(y22);subplot(224);stem(k2,magy22);title(x2的 16 开 读入长度N 产生实验信号 绘制时间波形图 用 fft 函数进行谱分 曲线绘制kX 结 点 FFT); %x3 figure(3); n3=0:7;x3=4,3,2,1,1,2,3,4;subplot(221);stem(n3,x3);title(x3序列 ); k1=0:7;y31=fft(x3,8);magy31=abs(y31
14、);subplot(222);stem(k1,magy31);title(x3的8 点 FFT); k2=0:15;y32=fft(x3,16);magy32=abs(y32);subplot(224);stem(k2,magy32);title(x3的 16 点 FFT); %x4 figure(4); n41=0:7;x41=cos(pi/4)*n41);subplot(221);stem(n41,x41);title(x4的 8 点序列 ); k1=0:7;y41=fft(x41,8);magy41=abs(y41);subplot(222);stem(k1,magy41);title(
15、x4的 8 点 FFT); n42=0:15;x42=cos(pi/4)*n42);subplot(223);stem(n42,x42);title(x4的 16 点序列 ); k2=0:15;y42=fft(x42,16);magy42=abs(y42);subplot(224);stem(k2,magy42);title(x4的 16 点 FFT); %x5 figure(5); n51=0:7;x51=sin(pi/8)*n51);subplot(221);stem(n51,x51);title(x5的 8 点序列 ); k1=0:7;y51=fft(x51,8);magy51=abs(
16、y51);subplot(222);stem(k1,magy51);title(x5的 8 点 FFT); n52=0:15;x52=sin(pi/8)*n52);subplot(223);stem(n52,x52);title(x5的 16 点序列 ); k2=0:15;y52=fft(x52,16);magy52=abs(y52);subplot(224);stem(k2,magy52);title(x5的 16 点 FFT); %x6 figure(6); f1=4;f2=8;f3=10;t=0:0.01:1; x6=cos(f1*2*pi*t)+cos(f2*2*pi*t)+cos(f3*2*pi*t);subplot(221);plot(t,x6);title(x6模拟信 号); %x61 8 T=0.5/8; t=0:T:0.5; x6=cos(f1*2*pi*t)+cos(f2*2*pi*t
