数字信号处理实验一.doc

实验一：离散时间信号的时域分析一 实验目的1 熟悉MATLAB中产生信号和绘制信号的基本命令。2 熟悉序列的简单运算，如：加法、标量乘法、时间反转、延时、乘法等。二实验相关知识准备1用到的MATLAB命令运算符： . + - * / ; %基本矩阵： i ones pi rand randn zeros基本函数： cos exp imag real 数据分析： sum二维图形： axis grid legend plot subplot stairs stem title xlable ylable clf工具箱：sawtooth square三实验内容1序列的产生(1) 程序11：单位抽样序列的产生和绘制% Program P1_1% Generation of a Unit Sample Sequence clf;% Generate a vector from -10 to 20n = -10:20;% Generate the unit sample sequenceu = zeros(1,10) 1 zeros(1,20);% Plot the unit sample sequencestem(n,u);xlabel(Time index n);ylabel(Amplitude);title(Unit Sample Sequence);axis(-10 20 0 1.2);此程序运行得图形如下：(2) 程序12：正弦序列的产生和绘制% Program P1_2% Generation of a sinusoidal sequencen = 0:40;f = 0.1;A = 1.5;arg = 2*pi*f*n; x = A*cos(arg);clf;% Clear old graphstem(n,x);% Plot the generated sequenceaxis(0 40 -2 2);grid; title(Sinusoidal Sequence);xlabel(Time index n);ylabel(Amplitude);axis(0 40 -2 2);此程序运行得图形如下：2序列的运算（信号的平滑） 数字信号处理应用的一个常见例子是从被加性噪声污染的信号中移除噪声。假定信号sn被噪声dn所污染，得到一个含有噪声的信号xn=sn+dn。我们需要对xn进行运算，产生一个合理的逼近sn，对时刻n的样本求平均，产生输出信号是一种简单有效的方法。如：三点滑动平均的信号。程序13 实现三点滑动平均的信号运算： yn=(x(n-1)+x(n)+x(n+1)/3程序如下:% Signal Smoothing by Averagingclf;R = 51;d = 0.8*(rand(R,1) - 0.5); % 产生随机噪声m = 0:R-1;s = 2*m.*(0.9.m); % 产生未被污染的信号x = s + d; %产生被噪声污染的信号subplot(2,1,1);plot(m,d,r-,m,s,g-,m,x,b-.);xlabel(Time index n);ylabel(Amplitude);legend(dn ,sn ,xn );x1 = 0 0 x;x2 = 0 x 0;x3 = x 0 0;y = (x1 + x2 + x3)/3;subplot(2,1,2);plot(m,y(2:R+1),r-,m,s,g-);legend( yn ,sn );xlabel(Time index n);ylabel(Amplitude);此程序运行得图形如下：3实验问题回答(1) 命令clf,axis,title,xlable和ylable的作用是什么？答：clf：指清空当前figure。axis：一般用来设置axes的样式，包括坐标轴范围，可读比例等。title：是给该图加标题。xlable：用于在绘图窗口中的横轴（x轴）方向上显示一个“标签”。ylable：用于在绘图窗口中的纵轴（y轴）方向上显示一个“标签”。(2) 程序12中正弦序列的频率是多少？怎样可以改变它？哪个参数控制该序列的振幅？该序列周期是多少？(3) 程序13中加性噪声dn是什么样的形式？语句x=s+d代表什么？信号x1,x2,x3与信号x之间的关系是什么？四实验报告要求1 按照实验内容要求完成相关实验程序，并得出相关的实验结果（包括图形结果）。2 回答实验中提出的问题。3 总结本次实验结果，按照实验报告格式要求，书写实验报告。五实验设备PC机，MATLAB软件实验二：离散时间系统的时域分析一实验目的通过MATLAB仿真一些简单的离散时间系统，并研究它们的时域特性。二实验相关知识准备1用到的MATLAB命令语言构造与调试：break end for if input基本函数： abs num2str 多项式和内插函数： conv工具箱： filter impz三实验内容1线性和非线性系统例21 设系统为yn-0.4yn-1+0.75yn-2=2.2403xn+2.4908xn-1+2.2403xn-2要求用MATLAB程序仿真系统，输入三个不同的输入序列x1(n),x2(n)和 x(n)=a.x1(n)+b.x2(n)，计算并求出相应的输出响应y1n,y2n和yn。% Generate the input sequencesclf;n = 0:40;a = 2;b = -3;x1 = cos(2*pi*0.1*n);x2 = cos(2*pi*0.4*n);x = a*x1 + b*x2;num = 2.2403 2.4908 2.2403;den = 1 -0.4 0.75;ic = 0 0; % Set zero initial conditionsy1 = filter(num,den,x1,ic); % Compute the output y1ny2 = filter(num,den,x2,ic); % Compute the output y2ny = filter(num,den,x,ic); % Compute the output ynyt = a*y1 + b*y2; d = y - yt; % Compute the difference output dn% Plot the outputs and the difference signalsubplot(3,1,1)stem(n,y);ylabel(Amplitude);title(Output Due to Weighted Input: a cdot x_1n + b cdot x_2n);subplot(3,1,2)stem(n,yt);ylabel(Amplitude);title(Weighted Output: a cdot y_1n + b cdot y_2n);subplot(3,1,3)stem(n,d);xlabel(Time index n);ylabel(Amplitude);title(Difference Signal);此程序运行得图形如下： 2离散序列的卷积计算实验内容22：计算下列卷积，并图示各序列及其卷积结果y1(n)=x1(n)*h1(n) ,x1(n)=0.9nR20(n), h1(n)=R10(n)clear;close allNX=20;NH=10;n=0:NX-1;x1=(0.9).n;nh=0:NH-1;h1=ones(1,NH);y1=conv(x1,h1);%求卷积ny=0:28; %y1的长度=n+nh-1subplot(3,1,1)stem(n,x1,.);s