数字信号处理实验(吴镇扬版)matlab程序.docx
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1、(1)数组的加、减、乘、除和乘方运算。输入A=1234,B=3456,求C=A+B,D=A-B,E=A.*B,F=A./B,G=AJB并用Stem语句画出A、B、C、D、E、F、G。clearall;a=l234;b=3456;c=a+b;d=a-b;e=a.*b;f=a./b:g=a.b;n=l:4;subplot(4,2,1);stem(n,a);xlabelCn,);xlim(O5);ylabelCA,);subplot(4,2,2);Stem(I,b);xlabelCn);Xlim(O5);ylabel(B);subplot(4,2,3);stem(n,c);xlabelCn,);xl
2、im(05);ylabel(C);subplot(4,2,4);stem(n,d);xlabelCn,);xlim(O5);ylabel(D);subplot(4,2,5);Stem(I,e);xlabelCn);XIim(05);ylabelCE,);subplot(4,2,6);stem(n,f);xlabelCn,);xlim(05);ylabelCF,);subplot(4,2,7);stem(n,g);xlabelCn,);xlim(O5);ylabel(G);(2)用MATLAB实现下列序列:a) x(n)=0.8nOWnWI5b) x(n)=e(0.2+3j)n0n15c) x(
3、n)=3cos(0.125n+0.2)+2sin(0.25n+0.1)0n15d)将c)中的x(n)扩展为以16为周期的函数xl6(n)=x(n+16),绘出四个周期。e)将c)中的x(n)扩展为以10为周期的函数xl0(n)=x(n+10),绘出四个周期。clearall;N=0:15;xa=0.8.N;figure;subplot(2,1,1);stem(N,xa);xlabel(,n,)jxlim(O16);ylabel(,xa,);xb=exp(0.2+3*j)*N);subplot(2,1,2);stem(N,xb);xlabel(*n,);xlim(016);ylabel(,xb,
4、);figure;xc=3*cos(0.125*pi*N+0.2*pi)+2*sin(0.25*pi*N+0.l*pi);subplot(3,1,1);stem(N,xc);xlabel(,n*);xlim(016);ylabelCxc,);k=0:3;m=0;fori=l:4forj=l:16m=m+1;n(m)=N(j)+16*k;xl6(m)=3*cos(0.125*pi*n(m)+0.2*pi)+2*sin(0.25*pi*n(m)+0.l*pi);endendsubplot(3,1,2);stem(n,xl6);xlabel(,n,);ylabelCxl6,);forj=l:10xl
5、(j)=xl6(j);endfori=l:3form=l:10xl(i*l+m)=xl(m);endendn=l:40;subplot(3,1,3);stem(n,xl);xlabel(,n,);ylabelCxl,);TTTYY70QQC一2468 IO 121416246IO121416(3) x(n)=l,-l,3,5,产生并绘出下列序列的样本:a) Xi(n)=2x(n+2)-(n-l)-2x(n)5b) x2(n)=nx(n-k)k=lclearalln=l:4;T=4;x=l-135;x(5:8)=x(l:4);subplot(2,1,1);stem(l:8,x);grid;for
6、i=l:4ifi-l0xl(i)=2*x(i+2)-(i-l)-2*x(i);elsex1(i)=2*x(i+2)-x(i-1+T)-2*x(i);endendxl(5:8)=xl(1:4);subplot(2,1,2);stem(l:8,xl);grid;y轴以及图形上方均须加上适当的标注:(4)绘出下列时间函数的图形,对X轴、a)X(t)=sin(2t)0t10sb)X(t)=Cos(100t)sin(t)0t4sta=O:O.05:10;xa=sin(2*pi*ta);subplot(2,1,1);plot(ta,xa);xlabelCt,);ylabel(幅度);tb=O:O.01:4
7、;xb=cos(100*pi*tb).*sin(pi*tb);subplot(2,1,2);plot(tb,xb);xlabelCt,);ylabel(幅度);(5)编写函数StePShift(n,nl,n2)实现u(n-n),nln=O;stem(n,x);(6)给一定因果系统H(Z)=(1+2z-+1)/(1-O67z-+0.9Z=)求出并绘制H(Z)的幅频响应与相频响应。clearall;b=l,sqrt(2),1;a=l,-O.67,O.9;h,w=freqz(b,a);am=20*logl0(abs(h);subplot(2,1,1);plot(w,am);ph=angle(h);s
8、ubplot(2,1,2);plot(w,ph);(7)计算序列8-2-123和序列23-1-3)的离散卷积,并作图表示卷积结果。(1)、观察高斯序列的时域和幅频特性,固定信号xa(n)中参数p=8,改变q的值,使q分别等于2,4,8,观察它们的时域和幅频特性,了解当q取不同值时,对信号序列的时域幅频特性的影响;固定q=8,改变p,使P分别等于8,13,14,观察参数P变化对信号序列的时域及幅频特性的影响,观察P等于多少时,会发生明显的泄漏现象,混叠是否也随之出现?记录实验中观察到的现象,绘出相应的时域序列和幅频特性曲线。解:程序见附录程序一:n=0:l:15;%p=8不变,q变化(2,4,8
9、);p=8;q=2;%p=8;q=2;xa1=exp(-(n-p).2)q);subplot(5,2,l);plot(n,xal,xlabel(,tT);ylabel(,xa(n);title(,p=8q=2,)xkl=abs(fft(xal);subplot(5,2,2);stem(n,xkl)xlabel(k);ylabel(,Xa(k),);title(,p=8q=2,)p=8;q=4;%p=8;q=4;xa1=exp(-(n-p).2)q);subplot(5,2,3);plot(n,xal,xlabel(,tT);ylabel(,xa(n)1);title(,p=8q=4,)xkl=
10、abs(fft(xal);subplot(5,2,4);stem(n,xkl)xlabel(,k,);ylabel(,Xa(k),);title(,p=8q=4)p=8;q=8;%p=8;q=8;xa1=exp(-(n-p).2)q);subplot(5,2,5);plot(n,xal,xlabel(tT);ylabel(,xa(n);xk1=abs(fft(xal);title(,p=8q=8,)subplot(5,2,6);stem(n,xkl)xlabel(,k);ylabel(Xa(k)1);title(,p=8q=8,)%q=8不变,p变化(8,13,14);p=8;q=8;%p=8
11、;q=8;xa1=exp(-(n-p).2)q);subplot(5,2,5);plot(n,xal,xlabel(,tT);ylabel(,xa(n)1);xkl=abs(fft(xal);title(,p=8q=8)subplot(5,2,6);stem(n,xkl)xlabel(,k,);ylabel(,Xa(k)1);title(,p=8q=8,)p=13;q=8;%p=13;q=8;xa1=exp(-(n-p).2)q);subplot(5,2,7);plot(n,xal,xlabel(,tT);ylabel(,xa(n),);xkl=abs(fft(xal);title(,p=13
12、q=8)subplot(5,2,8);stem(n,xkl)xlabel(,k);ylabel(Xa(k);title(,p=13q=8,)p=14;q=8;%p=14;q=8;xa1=exp(-(n-p).2)q);subplot(5,2,9);plot(n,xaI,xlabel(,tT);ylabel(,xa(n);title(,p=14q=8)xkl=abs(fft(xal);subplot(5,2J0);stem(n,xkl)xlabel(,k,);ylabel(,Xa(k);titlefp=14q=8,)幅频特性Q(?9qqqqq9?p=14 q=8t/Tk分析:由高斯序列表达式知n
13、=p为期对称轴;当P取固定值时,时域图都关于n=8对称截取长度为周期的整数倍,没有发生明显的泄漏现象;但存在混叠,当q由2增加至8过程中,时域图形变化越来越平缓,中间包络越来越大,可能函数周期开始增加,频率降低,渐渐小于fs2,混叠减弱;当q.固定不变,P变化时,时域对称中轴右移,截取的时域长度渐渐地不再是周期的整数倍,开始无法代表一个周期,泄漏现象也来越明显,因而图形越来越偏离真实值,p=14时的泄漏现象最为明显,混叠可能也随之出现;(2)、观察衰减正弦序列xb(n)的时域和幅频特性,a=0.1,f=0.0625,检查谱峰出现位置是否正确,注意频谱的形状,绘出幅频特性曲线,改变f,使f分别等
14、于0.4375和0.5625,观察这两种情况下,频谱的形状和谱峰出现位置,有无混叠和泄漏现象?说明产生现象的原因。et,nsin(2/?),0n5其他nl=0:l:15;xb1=exp(-0.1*n1).*sin(2*pi*0.0625*n1);subplot(3,2,l);plot(nl,xbl,-*);xlabel(,n);ylabel(,x(n)t);title(1f=0.0625);xkl=abs(fft(xb1);subplot(3,2,2);stem(nl,xkl)xlabel(,k);ylabel(X(k);title(1f=0.0625,);n2=0:1:15;xb2=exp(
15、-0.1*n2).*sin(2*pi*0.4375*n2);subplot(3,2,3);plot(n2,xb2,xlabel(,n,);ylabel(x(n);title(,f=0.4375,);xk2=abs(fft(xb2);subplot(3,2,4);stem(n2,xk2)xlabel(,k);ylabel(,X(k)1);title(,f=0.4375,);n3=0:1:15;xb3=exp(-0.1*n3).*sin(2*pi*0.5625*n3);subplot(3,2,5);plot(n3,xb3,-*);xlabel(,n);ylabel(,x(n)t);title(,f
16、=0.5625,);xk3=abs(fft(xb3);subplot(3,2,6);stem(n3,xk3)xlabel(,k);ylabel(,X(k)1);title(,f=0.5625,);时域特性幅频特性f=0.0625f=0.0625分析:当f=fl=0.0625时,谱峰位置出现正确,存在在混叠现象,时域采样为一周期,不满足采样定理。当40.4375和0.5625时,时域图像关于Y轴对称,频域完全相同。这是因为频域图是取绝对值的结果,所以完全相同。另外由于时域采样为6个半周期,满足采样定理,无混叠;但由于截取长度不是周期整数倍,出现泄漏。(3)、观察三角波和反三角波序列的时域和幅频特
17、性,用N=8点FFT分析信号序列xc(n)和xd(n)的幅频特性,观察两者的序列形状和频谱曲线有什么异同?绘出两序列及其幅频特性曲线。在xc(n)和xd(n)末尾补零,用N=16点FFT分析这两个信号的幅频特性,观察幅频特性发生了什么变化?两情况的FFT频谱还有相同之处吗?这些变化说明了什么?三角波序列:nn3xc(n)=-8-n,4nl0,其他,0 3 ,4 7 ,其他反三角波序列:4-nxc(n)=n-40clearall;n=0:3;k=l:8;%定义三角波序列Xc(n+1)=n;Xc(n+5)=4-n;%定义反三角波序列Xd(n+1)=4-n;Xd(n+5)=n;%三角波特性%subp
18、lot(2,2,1);plot(k-l,Xc);XlabelCnXylabel(时域特性);IeXKl,3;三角波);subplot(2,2,2);plot(k-ltabs(ffi(,Xc);Xlabdm;ylabel(幅频特性)exl(4,l:三角波);%反三角波特性%subplot(2,2,3);PlOKk-1,Xd);XlabeHn);ykibe(时域特性);iexl(3,3;反三角波上subplot(2,2,4);plot(k-l,ahs(fft(Xd);*1疝1(%);),1而1(幅频特性);1凶(4,10,反三角波*%末尾补O,计算32点FFTXc(9:32)=0;Xd(9:32)
19、=0;k=l:32;figure;%三角波特性%subplot(2,2,1);plot(k-l,Xc);XlabelCnXylabel(时域特性);IeXKl,3;三角波);subplot(2,2,2);plot(k-ltabs(ffi(,Xc);XIabem;ylabel(幅频特性exl(4,10,三角波);%fan%subplot(2,2,3);PlOKk-1,Xd);XIabelen)Nabel(时域特性);IeXi(3,3;反三角波*subplot(2,2,4);plot(k-l,ahs(fft(Xd);*1疝1(%);),1而1(幅频特性);1凶(4,10,反三角波*N=8时域和幅度
20、频谱图:时域特性频域特性分析:由图知,三角波序列和反三角波序列的时域图像成镜像关系,但频域图像完全一样,只是因为幅频图是对X(k)的值取绝对值。N=32时域和幅度频谱图:时域特性频域特性分析:由实验所得的图形知,N=32点时/()和/5)的幅频特性都更加密集,更多离散点的幅值显示,“栅栏效应”减小,分辨率提高,而对于/()来说变化更加明显。在原序列的末端填补零值,变动了DFT的点数,人为的改变了对真实频谱采样的点数和位置,相当于搬动了“尖桩栅栏”的位置,从而使得频谱的峰点和谷点暴露出来。N=32时,/()和/()的频谱差别较大,但总体趋势仍然都是中间最小,两侧呈对称。(4)、一个连续信号含两个
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