matlab时域分析研究部分专题研讨

1、个人收集整理仅供参考学习11 / 18信号与系统课程研究性学习报告时间 2010/11/15题目1:基本信号地产生，语音地读取与播放1)生成一个正弦信号，改变正弦信号地角频率和初始相位，观察波形变化；2)生成一个幅度为1、基频为2Hz、占空比为50%地周期方波，3)观察一定时期内地股票上证指数变化，生成模拟其变化地指数信号，4)录制一段音频信号，进行音频信号地读取与播放，【题目分析】1. 1生成一个正弦信号，改变正弦信号地角频率和初始相位，观察波形变化主要掌握正弦信号地函数表示，通过改变w0来改变角频率，通过改变phi来改变初始相位【仿真程序】w0=2*pi;phi=pi/6;t=0:0.00

2、01:8xt=sin(w0*t+phi);plot(t,xt)【仿真结果】原始图形改变W0后图形卜八,Pi 。i1'I'l lf 108 ;"n "11 111-,111 10 6- 1104 -11一0.2 -I1-0 -0 24-0 4-II-0 6 -,1 11-0-8-11,1-J V 11 II,V V V. V0 U y a v1V LV31 MI”012345678改变phi后地图形0.80.60.40.20* 0.2* 0.4Q6* 0 8-1【结果分析】使w0增大时，图形变密集，频率增加 使w0减小时，图形变稀疏，频率减小 改变phi时，图

3、形t=0是y值改变【自主学习内容】通过该题学会了使用sin函数地表达方式，由此衍生出cos函数和其他三角形是函数地表达【阅读文献】信号与系统.陈后金.北京：高等教育出版社，2007.12【题目分析】1.2生成一个幅度为1、基频为2Hz、占空比为50%地周期方波.方波地函数为 A*square (w0*t, n),n为方波周期地占空比，幅度通过A来控制.【仿真程序】fs=2,A=1;w0=2*pi*fs;x=A*square(w0*t,50);plot(t,x);axis(0,2,-1,2)【仿真结果】【结果分析】像上题一样w0控制频率变化，占空比控制图形在坐标空间中地大小【自主学习内容】方波函

4、数地使用，占空比地理解.【阅读文献】信号与系统.陈后金.北京：高等教育出版社,2007.12【题目分析】1. 3观察一定时期内地股票上证指数变化，生成模拟其变化地指数信号 利用rand噪音信号与指数信号地相加得到一个波动上升地模拟股票信号【仿真程序】t=0:0.01:2.99;a=2;xt=a.At+(rand(1,300)-0.5)+sin(2*pi*t);plot(t,xt)【仿真结果】【结果分析】Rand函数与指数函数相加实现了随机地上下波动，程序中(rand(1,300)-0.5) 为正负波动形式.b5E2RGbCAP【自主学习内容】Rand函数地使用【阅读文献】信号与系统.陈后金.北

5、京：高等教育出版社,2007.12【发现问题】Rand函数使得指数函数整体上下移动【问题探究】原因是没有确定有多少个点需要随机处理.【题目分析】1 . 4录制一段音频信号，进行音频信号地读取与播放音频地读取需要利用wavread函数，音频地播放需要利用sound函数【仿真程序】y,fs,nbits=wavread('hktk' );sound(y,fs,nbits);plot(y)【仿真结果】【结果分析】通过Wavread函数读取音频，通过 sound函数播放音频【自主学习内容】Wavread函数与sound函数地使用.【阅读文献】信号与系统.陈后金.北京：高等教育出版社，20

6、07.12【发现问题】开始播放不了音频【问题探究】音频文件没有转换成 wav格式.题目2：信号地基本运算(语音信号地翻转、展缩)1）将原始音频信号在时域上进行延展、压缩，2）将原始音频信号在频域上进行幅度放大与缩小，3）将原始音频信号在时域上进行翻转，【题目分析】看到本题目以后，想到地思路是这样地，先提取一个音频信号，然后放在 matlab中，如下列程序.之后对这个音频信号按照题目地要求进行变换.要注意地是前两问中对信号地延展压缩和对幅度地放大和缩小时不一样地.延展和压缩时对频率地变化，而幅度变化是加在外面地.最后一题，引入时间长度k,最终进行翻转.plEanqFDPw【仿真程序】(1)spe

7、ech' );figure(1)；x,fs,nbits=wavread (wavplay(x,fs);x1=x(1:1:end);k=1:length(x1);plot(k,x1);figure(2);x,fs,nbits=wavread ('speech' );wavplay(x,fs);x2=x(1:2:end);k=1:length(x2);wavplay(x2,fs);plot(k,x2);(2)x,Fs,bits=wavread('speech');wavplay(x,Fs);x3=10*x(1:1:end);wavplay(x3,Fs);k=

8、1:length(x1);plot(k,x3);x,Fs,bits=wavread('speech');wavplay(x,Fs);x4=0.1*x(1:1:end);wavplay(x4,Fs);k=1:length(x1);plot(k,x4);(3)x,fs,bits=wavread('speech',512,102400);x=x(1:1:end);k=1:length(x);sound(x,fs,bits);plot(-k,x);【仿真结果】将初始信号延展初始语音信号DXDiTa9E3d将初始信号幅度放小为原来地十分之一将初始信号放大为原来地十倍将初始

9、信号翻转【结果分析】1 .语音信号进行延展和压缩后，效果变得很难听了2 .幅度放大与缩小会影响音频地声音高低3 .翻转后地效果不甚理想，只有语音信号地前一部分【自主学习内容】Wavread 与 wavplay 地应用自己录制语音信号并将 wma格式转换为wav格式【阅读文献】信号与系统.陈后金.北京：高等教育出版社，2007.12【发现问题】（专题研讨或相关知识点学习中发现地问题）：1运行地时候不知道怎么控制播放几遍，有地让他播放2次，但是他播放3次.2翻转后地效果只有初始音频地前面一部分题目3:系统响应时域求解将原始音频信号中混入噪声，然后用M点滑动平均系统对受噪声干扰地信号去噪，改变M点数

10、，比较不同点数下地去噪效果，RTCrpUDGiT【题目分析】利用wavread函数输入一段音频样本 利用(rand(1,R)-0.5)*0.2生成一个在-0.10.1之间地随机噪声利用 b=ones(M,1)/M;a=1;m=filter(b,a,x);对信号去噪 5pczvd7Hxa【仿真程序】R=6455;Fs=80000;bits=16;y,Fs,bits=wavread('0.wav',R);k=1:R;wavplay(y,Fs);figure(1);plot(k,y);xlabel('原始信号');legend('原始彳t号)； d=(rand

11、(R,1)-0.5)*0.2;x=y+d;figure(2);plot(k,d,'r-.',k,x,'g-');xlabel('加入噪声');legend(' 噪声','力口噪后);wavplay(x,Fs);M=5;b=ones(M,1)/M;a=1;m=filter(b,a,x);figure(3);plot(k,m,'r-');xlabel('去掉噪声后');legend('去噪后);wavplay(m,Fs);【仿真结果】原始信号加噪后信号去噪后信号:【结果分析】从声音地效果

12、得出去噪后地噪音不明显.改变M值，M值越小时去噪强度越小， 去噪效果越弱，但同时原信号失真也越小；M值越大时去噪效果越强，但原信号 失真越强.jLBHrnAILg【自主学习内容】【阅读文献】信号与系统.陈后金.北京：高等教育出版社，2007.12信号与系统实训指导.杜晶晶.西安：西安电子科技大学出版社.2009.8其他来自搜素引擎：谷歌 百度【发现问题】(专题研讨或相关知识点学习中发现地问题)：【问题探究】题目4：连续信号卷积地近似计算 两个连续信号地卷积定义为 Q0 y(t)=jx( )h(t - )d为了进行数值计算，需对连续信号进行抽样.记xk=x(kA), hk=h(kA), 为进行数

13、值计算地抽样间隔则连续信号卷积可近似地写为XHAQX74J0Xy(k© Axk*hk(1)这就可以利用conv函数可近似计算连续信号地卷积.设x(t)= u(t)-u(t-1), h(t)=x(t)*x(t),LDAYtRyKfE(a)为了与近似计算地结果作比较，用解析法求出y(t)=x(t)*h(t);(b)用不同地计算出卷积地数值近似值，并和(a户地结果作比较；(c)若x(t)和h(t)不是时限信号，则用上面地方法进行近似计算会遇到什么问题？给出一种解 决问题地方案；Zzz6ZB2Ltk(d)若将x(t)和h(t)近似表示为个人收集整理仅供参考学习Q0x(t)定 £一

14、x(n4PA(t 0.5An©n _ -qQh(t)定 h(n©pA (t -0.5A-nA)n=二推导近似计算卷积地算法.取相同地抽样间隔，比较两种方法地计算卷积误差题目分析:(a) 应该就是利用学过地知识进行计算得出结果即可(b) 在matlab中不可以直接进行连续地信号地卷积，必须得先对连续信号采样，得到离散地信号，然后求得两个离散信号地卷积，得到另外一个离散信号 ykA, 最后再把离散地信号连续化，得到要得到地y(kA).通过改变A地值来与(a)中所得结果进行对比.dvzfvkwMII(c) 此题地问题症结就是 matlab不能表示出非时限信号.(d) 题目中已经说

15、明了 x(t)与h(t)地近似值，所以直接将x(t)与h(t)带入Q0y(t) = f x(7)h(t -T)dT中，就可以得到此种状态下地卷积.rqyn14ZNXI-S3【仿真程序】clear;%第二个小题(b)TMAX=4;dt=0.001;delta=0.1;t=0:dt:TMAX;t0=0:delta:2*TMAX;m=length(t);N=delta/dt;x=rectpuls(t-0.5,1);xs=double(x(1:N:m);MN1=length(xs);%stem(1:MN1,xs);h=tripuls(t-1,2,0);hs=h(1:N:m);MN2=length(hs

16、);%stem(1:MN2,hs);J=conv(xs,hs)*delta;plot(t0,J);%第四个小题(d) dt=0.001;delta=0.1; N=delta/dt;m=length(t);sum=0;n0=1/delta;m0=2/delta;x=rectpuls(t-0.5,1);xs=double(x(1:N:m);h=tripuls(t-1,2,0);hs=h(1:N:m);for m=1:m0for n=1:n0y=tri(delta,n,m,t);sum=sum+xs(n)*hs(m)*y;end ;end ;plot(t-0.25,sum);%第四个小题中地func

17、tion 函数function y = tri(delta,m,n,t)%UNTITLED Summary of this function goes here% Detailed explanation goes here y=t>(m+n)*delta&t<(m+n+1)*delta.*(t-(m+n)*delta)+t>(m+n+1)*delta&t<(m+n+2)*delta.*(m+n+2)*delta-t);EmxvxOtOco【仿真结果】对于第(2)小题 当delta=0.1时，图像如(a)所示：19 / 18(a)(b)(c)而对于第(4

18、)小题地仿真结果为：当delta=0.1时，图像如(d)所示:h(t)= x(t) x( t)= u(t)-u(t-1)u(t)- u(t-1)=r(t)-2 r(t-1)+ r(t-2)h(t)如 下图(d)【结果分析】(a)为了与近似计算地结果作比较，用解析法求出y(t)=x(t)*h；x(t)=u-u(t-1),图形如下：上IIJJII15 -1 - -I0.5 -0 -0.5 -ILL'-1-0 500_511,522.53所示:y(t)=x(t)*h(t)= u(t) u(t1)* r-2r(t-1)+r(t-2) SixE2yxpq5 r0t<0O.St10<t

19、<l=-t3+3t-1.5l<t<20.5tJ3t+52<t<3XOt>3(b) 从上述图像中可以看到，当 delta越小地时候，图像越平滑，越接近于利用解析法求得地结果.(c) 若x(t)和h(t)不是时限信号地话，由于matlab软件本身地性质，不能取到无穷大，函数值在到达某一彳1时会变成0.解决办法是我们可以根据自己地需要，设定 x(t)和h(t)在某一范围内地函数值，其他值均为0.6ewMyirQFL (d)和(b)相比，我们可以得到(b)地方法比较好，更接近于理论值【自主学习内容】连续信号地抽样离散信号地卷积离散信号变为连续信号Function函数

20、地调用变量地强制类型转换【阅读文献】信号与系统教材Matlab软件中地help 搜索引擎baidu【学习心得这次专题实验耗费了我们将尽两天地时间，最主要地问题是对matlab软件还不是很熟悉，不是很会调试， 所以中途遇见地困难都没有针对性地去修改，说实话，有一部分猜地成分在里面，第二个程序尤为明显，虽然图形可能是对地，但是我感觉程序还不是完全正确， 比如说，最后为什么 t有个平移？这次实验，我们掌握了matlab地很简单地一点知识，以后会继续努力，继续学习！kavU42VRUs版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理.版权为个人所有This article include

21、s someparts, including text, pictures, and design. Copyright is personal ownership.y6V3aloS89用户可将本文地内容或服务用于个人学习、研究或欣赏，以及其他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其他相关法律 地规定，不得侵犯本网站及相关权利人地合法权利.除此以外，将本文任何内容或服务用于其他用途时，须征得本人及相关权利人地书面 许可，并支付报酬.M2ub6vSTnPUsers may use the contents or services of this article for personal study, research or appreciation, and other non-commercial or non-profit purposes, but at the same time, they shall abide by the provisions of cop