数字信号处理实验2

云南大学信息学院数字信号处理实验报告1实验二离散时间系统的时域分析实验室名称：计算机基础实验室（信息学院2202）实验时间：2015年9月24日姓名：王凤琼学号：20131060114专业：电子信息工程指导教师：柏正尧成绩教师签名：年月日云南大学信息学院数字信号处理实验报告2一、实验目的1.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。2.了解滑动平均系统的特性，仿真滑动平均系统，与理论课相结合，分析系统特性。3.运用MATLAB程序得出线性时不变离散时间系统的冲激响应。4.熟悉相应的MATLAB命令，如filter，impz。5.实验与理论相结合，能达到对理论的更好理解。二、实验内容1.滑动平均系统的仿真；2.线性和非线性系统的仿真；3.线性时不变离散时间系统的仿真；Q2.1对M=2，运行上述程序，生成输入x[n]=s1[n]+s2[n]的输出信号。输入x[n]的哪个分量被该离散时间系统抑制？Q2.2若线性时不变系统由y[n]=0.5(x[n]+x[n-1])变成y[n]=0.5(x[n]-x[n-1])，对输入x[n]=s1[n]+s2[n]有什么影响？Q2.4修改程序P2.1，用一个长度为101，最低频率为0，最高频率为0.5的扫频正弦信号作为输入信号，计算其输出信号。Q2.7运行程序P2.3，对由加权输入得到的y[n]与在相同权系数下输出y1[n]和y2[n]相加得到的yt[n]进行比较，这两个序列是否相等？该系统是线性系统吗？Q2.12采用三个不同的延时变量D的值运行程序P2.4并比较输出序列y[n]和yd[n-10]。这两个序列之间有什么关系？该系统是时不变系统吗？Q2.19运行程序P2.5，生成2.15所给离散时间系统的冲激响应。y[n]-0.4y[n-1]+0.75y[n-2]=2.2403x[n]+2.4908x[n-1]+2.2403x[n-2]Q2.20修改程序P2.5,产生如下因果线性时不变系统的冲激响应的前45个样本：y[n]+0.71y[n-1]-0.46y[n-2]-0.62y[n-3]=0.9x[n]-0.45x[n-1]+0.35x[n2]+0.002x[n-3]Q2.23运行程序p2.6，计算输出序列y[n]和y2[n]以及差值信号d[n],y[n]和y2[n]相等Q2.28运行程序p2.7，对序列h[n]和y[n]求卷积，生成y[n],并用FIR滤波器h[n]对输入x[n]滤波，求得y1[n]。y[n]和y1[n]有差别吗？为什么要使用云南大学信息学院数字信号处理实验报告3对x[n]补零后得到的x1[n]作为输入来产生y1[n]？计算线性时不变离散时间系统的冲激响应，运用MATLAB命令y=impz(num，den，N)，得出冲激响应的前N个样本。三、实验器材及软件1.微型计算机1台2.MATLAB7.0软件四、实验原理1.若y1[n]和y2[n]分别是因果离散时间系统输入信号u1[n]和u2[n]的响应，则当u1[n]=u2[n]nN时，有y1[n]=y2[n]nN2.对于离散时不变系统，若y1[n]是x1[n]的响应，则输入x[n]=x1[n=n0]的输出响应为y[n]=y1[n-n0]。3.描述因果线性时不变离散时间系统，可用命令filter进行仿真。计算冲激响应可用函数impz表示计算冲击响应钱N个样本可用y=impz(num,den,N)来表示。五、实验步骤按照课本上的例题书写程序。云南大学信息学院数字信号处理实验报告4六实验记录（数据、图表、波形、程序等）Q2.1clf;n=0:100;s1=cos(2*pi*0.05*n);s2=cos(2*pi*0.47*n);x=s1+s2;M=input('滤波器所需的长度=');num=ones(1,M);y=filter(num,1,x)/M;subplot(2,2,1);plot(n,s1);axis([0,100,-2,2]);xlabel('时间序号n');ylabel('振幅');title('信号#1');subplot(2,2,2);plot(n,s2);axis([0,100,-2,2]);xlabel('时间序号n');ylabel('振幅');title('信号#2');subplot(2,2,3);plot(n,x);axis([0,100,-2,2]);xlabel('时间序号n');ylabel('振幅');title('输入信号');subplot(2,2,4);plot(n,y);axis([0,100,-2,2]);xlabel('时间序号n');ylabel('振幅');title('输出信号');axis;云南大学信息学院数字信号处理实验报告5050100-2-1012时间序号n振幅信号#1050100-2-1012时间序号n振幅信号#2050100-2-1012时间序号n振幅输入信号050100-2-1012时间序号n振幅输出信号Q2.2clf;n=0:100;s1=cos(2*pi*0.05*n);s2=cos(2*pi*0.47*n);x=s1+s2;M=input('滤波器所需的长度=');num=[1,-ones(1,M-1)];y=filter(num,1,x)/M;subplot(2,2,1);plot(n,s1);axis([0,100,-2,2]);xlabel('时间序号n');ylabel('振幅');title('信号#1');subplot(2,2,2);plot(n,s2);axis([0,100,-2,2]);xlabel('时间序号n');ylabel('振幅');title('信号#2');subplot(2,2,3);plot(n,x);axis([0,100,-2,2]);xlabel('时间序号n');ylabel('振幅');title('输入信号');subplot(2,2,4);云南大学信息学院数字信号处理实验报告6plot(n,y);axis([0,100,-2,2]);xlabel('时间序号n');ylabel('振幅');title('输出信号');axis;050100-2-1012时间序号n振幅信号#1050100-2-1012时间序号n振幅信号#2050100-2-1012时间序号n振幅输入信号050100-2-1012时间序号n振幅输出信号Q2.4clf;n=0:100;a=pi/2/100;b=0;arg=a*n.*n+b*n;x=cos(arg);M=input('滤波器所需的长度=');num=ones(1,M);y=filter(num,1,x)/M;subplot(2,1,1);stem(n,x);axis([0,100,-2,2]);xlabel('时间序号n');ylabel('振幅');title('输入信号');subplot(2,1,2);plot(n,y);axis([0,100,-2,2]);xlabel('时间序号n');ylabel('振幅');云南大学信息学院数字信号处理实验报告7title('输出信号');axis;Q2.7clf;n=0:40;a=2;b=-3x1=cos(2*pi*0.1*n);x2=cos(2*pi*0.4*n);x=a*x1+b*x2;num=[2.24032.49082.2403];den=[1-0.40.75];ic=[00];y1=filter(num,den,x1,ic);y2=filter(num,den,x2,ic);y=filter(num,den,x,ic);yt=a*y1+b*y2;d=y-yt;subplot(3,1,1)stem(n,y);ylabel('振幅');title('加权输入:a\cdotx_{1}[n]+b\cdotx_{2}[n]的输出');subplot(3,1,2)ylabel('振幅');title('加权输出:a\cdotx_{1}[n]+b\cdotx_{2}[n]');云南大学信息学院数字信号处理实验报告8subplot(3,1,3)stem(n,d);xlabel('时间序号n');ylabel('振幅');title('差信号');Q2.12clf;n=0:40;D=10;a=3.0;b=-2;x=a*cos(2*pi*0.1*n)+b*cos(2*pi*0.4*n);xd=[zeros(1,D),x];num=[2.24032.49082.2403];den=[1-0.40.75];ic=[00];%设置初始条件y=filter(num,den,x,ic);yd=filter(num,den,xd,ic);d=y-yd(1+D:41+D);%计算差值输出d[n]subplot(3,1,1)stem(n,y);ylabel('振幅');title('输出y[n]');grid;云南大学信息学院数字信号处理实验报告9subplot(3,1,2)stem(n,yd(1:41));ylabel('振幅');title('由于延时输入的输出');grid;subplot(3,1,3);stem(n,d);ylabel('振幅');xlabel('时间序号n');title('差信号');grid;Q2.19%p2.5%计算冲激响应clf;N=40;num=[2.24032.49082.2403];den=[1-0.40.75];y=impz(num,den,N);stem(y);ylabel('振幅');xlabel('时间序号n');title('冲激响应');云南大学信息学院数字信号处理实验报告10Q2.20clf;N=40;num=[0.9-0.450.350.002];den=[10.71-0.46-0.62];y=impz(num,den,N);stem(y);ylabel('振幅');xlabel('时间序号n');title('冲激响应');0510152025303540-1.5-1-0.500.511.52振幅时间序号n冲激响应云南大学信息学院数字信号处理实验报告11Q2.23%p2.6%级联实现clf;x=[1zeros(1,40)];n=0:40;den=[11.62.281.3250.68];num=[0.06-0.190.27-0.260.12];y=filter(num,den,x);num1=[0.3-0.20.4];den1=[10.90.8];num2=[0.2-0.50.3];den2=[10.70.85];y1=filter(num1,den1,x);%级联第一级输出y2=filter(num2,den2,y1);d=y-y2;subplot(3,1,1)stem(n,y);ylabel('振幅');title('四阶实现的输出');grid;subplot(3,1,2)stem(n,y2);ylabel('振幅');title('级联实现的输出');grid;subplot(3,1,3);stem(n,d);ylabel('振幅');xlabel('时间序号n');title('差信号');grid;云南大学信息学院数字信号处理实验报告120510152025303540-101振幅四阶实现的输出0510152025303540-101振幅级联实现的输出0510152025303540-0.500.5x10-14振幅时间序号n差信号Q2.28%p2.7clf;h=[321-210-403];%冲激x=[1-23-4321];y=conv(h,x);n=0:14;subplot(2,1,1);stem(n,y);ylabel('振幅');xlabel('时间序号n');title('用卷积得到的输出');x1=[xzeros(1,8)];y1=filter(h,1,x1);subplot(2,1,2);stem(n,y);ylabel('振幅');xlabel