2015年西南交通大学数字信号处理实验2.docx

数字信号处理MATLAB上机实验第三章3-23已知序列x(n)=1, 2, 3, 3, 2, 11） 求出x(n)的傅里叶变换X(ej)， 画出幅频特性和相频特性曲线(提示： 用1024点FFT近似X(ej)； 2） 计算x(n)的N（N6）点离散傅里叶变换X(k)， 画出幅频特性和相频特性曲线； 3） 将X(ej)和X(k)的幅频特性和相频特性曲线分别画在同一幅图中， 验证X(k)是X(ej)的等间隔采样， 采样间隔为2/N； 4） 计算X(k)的N点IDFT， 验证DFT和IDFT的惟一性。实验分析 （1） 题用1024点DFT近似x(n)的傅里叶变换。 （2） 题用36点DFT。 （4） 题求傅里叶反变换验证IDFT的惟一性。实验代码及截图1到3问xn=1 2 3 3 2 1;Xen=fft(xn,1024);n1=0:length(Xen)-1;amp = abs(Xen);phi = angle(Xen);Xkn=fft(xn,36);n2=0:length(Xkn)-1;amp2 = abs(Xkn);phi2 = angle(Xkn);subplot(221);plot(n1,amp)title(Xejw幅频特性);xlabel(n);ylabel(Amp)subplot(222);plot(n1,phi)title(Xejw相频特性);xlabel(n);ylabel(Phi)subplot(223);stem(n2,amp2,.)title(Xk幅频特性);xlabel(n);ylabel(Amp)subplot(224);stem(n2,phi2,.)title(Xk相频特性);xlabel(n);ylabel(Phi)截图如下第4问xn=1 2 3 3 2 1;Xkn2=fft(xn,6);x6n=ifft(Xkn2);n2=0:length(x6n)-1;subplot(2,1,2);stem(n2,x6n,.);title(X6k傅里叶逆变换);xlabel(n);ylabel(x6n);Xkn1=fft(xn,16);x16n=ifft(Xkn1);n1=0:length(x16n)-1;subplot(2,1,1);stem(n1,x16n,.);title(X16k傅里叶逆变换);xlabel(n);ylabel(x16n)截图为3-25已知序列h(n)=R6(n), x(n)=nR8(n)。 1） 计算yc(n)=h(n) 8 x(n)； 2） 计算yc(n)=h(n) 16 x(n)和y(n)=h(n)*x(n)；3） 画出h(n)、 x(n)、 yc(n)和y(n)的波形图， 观察总结循环卷积与线性卷积的关系。实验分析循环卷积为线性卷积的周期延拓序列的主值序列； 当循环卷积区间长度大于等于线性卷积序列长度时，二者相等。实验代码及截图hn=1 1 1 1 1 1;xn=0 1 2 3 4 5 6 7; %用DFT计算8点循环卷积yc8n:H8k=fft(hn,8); %计算h(n)的8点DFTX8k=fft(xn,8); %计算x(n)的8点DFTYc8k=H8k.*X8k;yc8n=ifft(Yc8k,8);%用DFT计算16点循环卷积yc16n:H16k=fft(hn,16); %计算h(n)的16点DFTX16k=fft(xn,16); %计算x(n)的16点DFTYc16k=H16k.*X16k;yc16n=ifft(Yc16k,16);%时域计算线性卷积yn:yn=conv(hn,xn);%以下为绘图部分n=0:7; subplot(3,1,1);stem(n,yc8n,.); axis(0,17,0,30)title(a)8点循环卷积 );xlabel(n);ylabel(yc(n)n=0:15;subplot(3,1,2);stem(n,yc16n,.); axis(0,17,0,30) title(b)16点循环卷积 );xlabel(n);ylabel(yc(n)n=0:length(yn)-1;subplot(3,1,3);stem(n,yn,.); axis(0,17,0,30) title(c)线性卷积 );xlabel(n);ylabel(y(n)实验结论：当N的值选取得当时，循环卷积的结果和线性卷积的结果相同。3-27选择合适的变换区间长度N， 用DFT对下列信号进行谱分析， 画出幅频特性和相频特性曲线。 1） x1(n)=2 cos(0.2n) 2） x2(n)=sin(0.45n)sin(0.55n)3） x3(n)=2|n|R21(n+10)实验分析对x1(n)， 其周期为10， 所以取N1=10； 因为x2(n)=sin(0.45n) sin(0.55n)=0.5cos(0.1n)cos(n)， 其周期为20， 所以取N2=20； x3(n)不是因果序列， 所以先构造其周期延拓序列（延拓周期为N3）， 再对其主值序列进行N3点DFT。 x1(n)和x2(n)是周期序列， 所以截取1个周期， 用DFT进行谱分析， 得出精确的离散谱。 x3(n)是非因果、 非周期序列，通过试验选取合适的DFT变换区间长度N3进行谱分析。实验源程序及结果第(1)问n1=0:9;N1=10;x1n=2*cos(0.2*pi*n1); X1k=fft(x1n,N1);%以下为绘图部分%-绘制x1(n)的频谱特性图-k=0:N1-1;wk=2*k/N1; subplot(2,1,1);stem(wk,abs(X1k),.); title(a) x1(n)的幅频特性图);xlabel(/);ylabel(幅度);grid on;box onsubplot(2,1,2);stem(wk,angle(X1k),.);grid on;box on line(0,2,0,0) title(b) x1(n)的相频特性图);xlabel(/);ylabel(相位); 结果截图第2问n2=0:50;N2=20;x2n=2*sin(0.45*pi*n2).*sin(0.55*pi*n2);X2k=fft(x2n,N2); %计算序列x2(n)的N2点DFT%-绘制x2(n)的频谱特性图-k=0:N2-1;wk=2*k/N2; subplot(2,1,1);stem(wk,abs(X2k),.);grid on;box on title(a) x2(n)的幅频特性图);xlabel(/);ylabel(幅度)subplot(2,1,2);stem(wk,angle(X2k),.);grid on;box on line(0,2,0,0) title(b) x2(n)的相频特性图);xlabel(/);ylabel(相位);截图为第3问n3=-10:10;N3a=32;N3b=64;x3n=0.5.abs(n3); x3anp=zeros(1,N3a); %构造x3(n)的周期延拓序列,周期为N3afor m=1:10, x3anp(m)=x3n(m+10);x3anp(N3a+1-m)=x3n(11-m);endx3bnp=zeros(1,N3b); %构造x3(n)的周期延拓序列,周期为N3bfor m=1:10, x3bnp(m)=x3n(m+10);x3bnp(N3b+1-m)=x3n(11-m);endX3ak=fft(x3anp,N3a); X3bk=fft(x3bnp,N3b); %-绘制32点周期延拓序列和32点DFTx3(n)的频谱特性图-n=0:N3a-1;subplot(3,2,1);stem(n,x3anp,.);box ontitle(a) x3(n)的32点周期延拓序列);k=0:N3a-1;wk=2*k/N3a; subplot(3,2,3);plot(wk,abs(X3ak); title(b) DFTx3(n)_3_2的幅频特性图);xlabel(/);ylabel(幅度)subplot(3,2,5);plot(wk,angle(X3ak); line(0,2,0,0) title(c) DFTx3(n)_3_2的相位);xlabel(/);ylabel(相位);%-绘制64点周期延拓序列和64点DFTx3(n)的频谱特性图-n=0:N3b-1;subplot(3,2,2);stem(n,x3bnp,.);box ontitle(d) x3(n)的64点周期延拓序列);k=0:N3b-1;wk=2*k/N3b; subplot(3,2,4);plot(wk,abs(X3bk); title(e) DFTx3(n)_6_4的幅频特性图);xlabel(/);ylabel(幅度)subplot(3,2,6);plot(wk,angle(X3bk); line(0,2,0,0) title(f) DFTx3(n)_3_2的相位);xlabel(/);ylabel(相位);第四章4.6按照下面的IDFT算法编写MATLAB语言IFFT程序，其中FFT部分不用写出清单，可电泳fft函数。并对单位脉冲序列、矩形序列、三角序列和正弦序列进行FFT和IFFT，验证缩编程序。xn = IDFTX(k) = 1NDFTX*(k)*实验分析根据算法，调用fft函数即可。实验源代码及结果编程为function sn=IFFT_DIY(ak) N=length(ak);sn=1/N*conj(fft(conj(ak),N);end验证：单位脉冲：an=1;ak=fft(an);a1n=IFFT_DIY(ak);n=0:length(a1n)-1;subplot(1,1,1);stem(n,a1n,.),axis(-3,3,0,2);矩形脉冲：an=1 1 1 1 1 1 1;ak=fft(an);a1n=IFFT_DIY(ak);n=0:length(a1n)-1;subplot(1,1,1);stem(n,a1n,.),axis(0,10,0,2);三角脉冲：an=1 2 3 4 3 2 1;