word实验一 离散信号与系统S1 信号、系统与系统响应1、实验目的〔1〕掌握几种根本典型数字信号在Matlab中的实现〔2〕掌握序列的根本操作〔3〕熟悉时域离散系统的根本特征〔4〕利用卷积求线性时不变系统的输出序列2、实验器材 PC机；MATLAB语言环境3、实验原理 在数字信号处理中，所有的信号都是离散〔时间〕信号，数字信号是通过对模拟信号进展取样得到的图1-1是模拟信号数字化处理的简化框图模拟信号先转换成数字信号，经过一定的处理之后，再复原成模拟信号输出 图1-1对模拟信号x(t)进展采样得到的信号为，其中：；令：；采样定理——采样与重构 〔1〕对连续信号进展等间隔采用形成采样信号，采样信号的频谱是原连续信号的频谱以采样频率为周期进展周期延拓形成的，满足公式(1-1)：(1-1) 〔2〕设连续信号为带限信号，其最高截止频率为，如果采样角频率，那么让采样信号通过一个增益为T，截止频率为的理想低通滤波器，可以唯一的恢复出连续信号，否如此将发生频谱混叠，导致信号失真性时不变系统中，假如系统的输入为x(n)，系统的单位脉冲响应为h(n),如此系统的输出为：；其对应的频域特性为：。
为了在数字计算机上观察分析各种序列的频域特性，通常对在上进展M点采样来观察分析对长度为N的有限长序列x(n),有： ，其中，k=0,1,…,M-1通常M应取大一些，以便观察谱的细节变化为幅频特性函数4、实验内容与步骤〔1〕、认真复习时域离散信号与系统的根本理论，包括几种典型的根本信号、采样定理、线性卷积、序列的傅立叶变换与其性质；〔2〕、离散时间信号的表示n=-2:6;x=[1,0.5,1,2.5,3,2,0.8,2,3];stem(n,x);运行结果图如图1-1 图1-1u 假如要表示具有特定采样频率的信号，需定义时间轴向量例如：当f1=50Hz，f2=120Hz，fs=1000Hz对信号进展采样，得： 用matlab仿真结果图形见图1-2，其实现程序如下：f1=50;f2=120;fs=1000;t=0:1/fs:1; n=t*fs;x=sin(2*pi*f1*t)+2*sin(2*pi*f2*t);subplot(2,1,1);plot(t(1:50),x(1:50));subplot(2,1,2);stem(t(1:50),x(1:50)) 图1-2ufunction y=delta(n1,n0,n2) %绘制信号if((n0n2)) error('argument must satisfy n1n2)|(n1>n2)) error('arguments must satisfy n1<=n0<=n2')endn=[n1:n2];x=[(n-n0)>=0];stem(n,x) 调用该子程序，输入stepseq(0,2,5),x(n)=u(n-2)的图形1-4： 图1-4 实现的时域与频域图形,可由如下命令实现,所得时域图形如图1-5以与频域图形1-6。
是绝对可和的，所以其傅立叶变换存在： 其matlab 实现程序如下：n=[0:1:10];h=(0.5.^n).*stepseq(0,1,10); %产生信号stem(n,h) %在图形窗口中绘制信号w=[0:1:500]*2*pi/500;H=0.5./(exp(j*w)-0.5*ones(1,501)); %信号的傅立叶变换表达式magH=abs(H);angH=angle(H); %计算信号的幅频特性和相频特性subplot(1,2,1); plot(w/pi,magH);xlabel('以pi为单位的频率');title('h信号的幅频特性');subplot(1,2,2);plot(w/pi,angY);xlabel('以pi为单位的频率');title('h信号的相频特性');图1-5图1-6u 模拟信号数字化处理〔采样定理〕： 对， 进展采样，得到序列，，绘制，其实现过程如下，运行结果见图1-7%模拟信号Dt=0.00005;t=-0.005:Dt:0.005;xa=exp(-1000*abs(t));%连续时间傅立叶变换Wmax=2*pi*2000;K=500;k=0:1:K; W=k*Wmax/K;Xa=xa*exp(-j*t'*W)*Dt; Xa=real(Xa);W=[-fliplr(W),W(2:501)];Xa=[fliplr(Xa),Xa(2:501)];figure(1)subplot(2,1,1);plot(t*1000,xa,'r');xlabel('t in msex');ylabel('xa(t)')title('Analog Signal')subplot(2,1,2);plot(W/(2*pi*1000),Xa*1000,'r');xlabel('Frequency in KHz');ylabel('Xa(jw)*1000');title('Continuous - time Fourier Transform');假如取样频率为5KHz,绘制其曲线，其实现程序如下，运行结果如图1-8。
离散时间信号Ts=0.0002;n=-25:1:25;x=exp(-1000*abs(n*Ts));%离散时间傅立叶变换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)];figure(1)subplot(2,1,1);plot(t*1000,xa,'r');xlabel('t in msec.');ylabel('x1(t)');title('discrets Signal');hold onstem(n*Ts*1000,x); hold off;subplot(2,1,2);plot(w/pi,X,'r');xlabel('Frequency in pi units');ylabel('X1(w)')title('Discrete-time Fourier Transform')legend('Ts=0.2 msec')当取样频率为1KHz时，其频谱特性见图1-9图1-7 图1-8 图1-95、实验结果与分析〔1〕要求绘制出各信号曲线图，并分析各信号的特征；〔2〕令取样频率为1KHZ，即T=1ms，绘制与的异同；〔3〕令取样频率为2KHZ，比拟与的异同；〔4〕令取样频率为5KHZ，比拟与的异同；〔3〕通过实验图形数据，分析不同采样频率对信号的影响。
6、思考题〔1〕、数字角频率与模拟角频率的之间的关系如何？他们之间是怎样进展转换的？〔2〕、采样频率与信号是否失真之间的关系，怎样确保信号经过处理后能够不失真的恢复?〔3〕、如何实现序列的加法、乘法、移位以与折叠运算？S2 卷积定理1、 目的要求〔1〕掌握线性时不变系统的输入和输出之间的关系；〔2〕掌握卷积运算的求解过程；〔3〕进一步熟悉CCS的配置过程；〔4〕了解在硬件平台上如何实现卷积运算2、 实验器材PC 机一台，TMS320VC5402 DSK 一套，ICETEK-5100PP 一个，TMS320VC5402 B 板一套3、 实验原理〔1〕、卷积的根本原理和公式卷积和:对离散系统卷积和也是求线性时不变系统输出响应零状态响应的主要方法，卷积和的运算在图形表示上可分为四步：翻褶: 先在哑变量坐标m上作出x(m)和h(m) 将m=0 的垂直轴为轴翻褶成h(-m)移位: 将h(-m)移位n 即得h(n-m) 当n 为正整数时右移n 位当n 为负整数时左移n 位相乘: 再将h(n-m)和x(m)的一样m 值的对应点值相乘相加: 把以上所有对应点的乘积叠加起来即得y(n)值,依上法取n= ,-2,-1,0,1,2,3, 各值即可得全部y(n)值。
〔2〕、GEL 文件的作用GEL 是修改变量的另一种方法，该方法使用一种扩展语言GEL 来创建可修改变量的小窗口，GEL文件是一种类似于C 语言的文件，它提供应用户一种配置管理和使用CCS 高级能力的接口〔3〕、说明使用的GEL 函数与功能、 menuitem "菜单名称"dialog funame( paramName1 "param1definition", paramName2 "param2definition", ......){statements}paramName[1-6] 使用的功能的参数名称"param1 definition" 在GEL 窗口中显示描写的参数名称，这个GEL 函数的功能是提示你进展参数的输入slider param_definition( minVal, maxVal, increment,pageIncrement, paramName ){statements}param_definition：：在slider 中描述的参数描写minVal ：参数规定的最低的数值参数为整数常数maxVal： 参数规定的最高的数值参数为整数常数increment： 滑块中相邻的两个数值之间的距离参数为整数常数pageIncrement： 滑块中每次移动的长度参数为整数常数paramName： 使用的功能的参数定义这个函数的功能是利用生成的滑块来控制程序中的某个变量的数值。
变量的值随滑块指针的改变而改变 、说明自编GEL 函数和程序变量的关联与功能Ain( )函数控制的是程序中的ain 变量，而ain 变量控制的是输出波形y 轴上的值的大小Sk( )函数控制的是程序中的m变量，而m 变量控制的是从第二个输入波形中取多少个点来作为初始数值进展运算Zhy( )函数控制的是程序中的n 变量而n 变量控制的是输出波形的位移量〔4〕、程序的自编函数与其功能 processing1(int *input2, int *output2)调用形式：processing1(int *input2, int *output2)参数解释：intput2, output2 为两个整型指针数组返回值解释：返回了一个T。