数字信号处理Matlab课后实验(吴镇扬)

JIANGSUUNIVERSITY数字信号处理实验报告实验一熟悉MATLAB环境实验二快速变换及其应用实验三IIR数字滤波器的设计实验四FIR数字滤波器的设计实验八信号的谱分析及分段卷实验一熟悉MATLAB环境一、实验目的(1)熟悉MATLAB的主要操作命令。(2)学会简单的矩阵输入和数据读写。(3)掌握简单的绘图命令。(4)用MATLAB编程并学会创建函数。(5)观察离散系统的频率响应。二、实验内容认真阅读本章附录，在MATLAB环境下重新做一遍附录中的例子，体会各条命令的含义。在熟悉了MATLAB基本命令的基础上，完成以下实验。上机实验内容：(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=A.^B并用stem语句画出A、B、C、D、E、F、G。实验程序：A=[1234];B=[3456];n=1:4;C=A+B;D=A-B;E=A.*B;F=A./B;G=A.^B;subplot(4,2,1);stem(n,A,'fill');xlabel('时间序列n');ylabel('A');subplot(4,2,2);stem(n,B,'fill');xlabel('时间序列n');ylabel('B');subplot(4,2,3);stem(n,C,'fill');xlabel('时间序列n');ylabel('A+B');subplot(4,2,4);stem(n,D,'fill');xlabel('时间序列n');ylabel('A-B');subplot(4,2,5);stem(n,E,'fill');xlabel('时间序列n');ylabel('A.*B');subplot(4,2,6);stem(n,F,'fill');xlabel('时间序列n');ylabel('A./B');subplot(4,2,7);stem(n,G,'fill');xlabel('时间序列n');ylabel('A.^B');运行结果：(2)用MATLAB实现以下序列。a）x(n)=0.8n0≤n≤15实验程序：n=0:15;x=0.8.^n;stem(n,x,'fill');xlabel('时间序列n');ylabel('x(n)=0.8^n');b）x(n)=e(0.2+3j)n0≤n≤15实验程序：n=0:15;x=exp((0.2+3*j)*n);stem(n,x,'fill');xlabel('时间序列n');ylabel('x(n)=exp((0.2+3*j)*n)');运行结果：a）的时间序列b）的时间序列c）x(n)=3cos(0.125πn+0.2π)+2sin(0.25πn+0.1π)0≤n≤15实验程序：n=0:1:15;x=3*cos(0.125*pi*n+0.2*pi)+2*sin(0.25*pi*n+0.1*pi);stem(n,x,'fill');xlabel('时间序列n');ylabel('x(n)=3*cos(0.125*pi*n+0.2*pi)+2*sin(0.25*pi*n+0.1*pi)');运行结果：d）将c)中的x(n)扩展为以16为周期的函数x16(n)=x(n+16),绘出四个周期实验程序：n=0:1:63;x=3*cos(0.125*pi*rem(n,16)+0.2*pi)+2*sin(0.25*pi*rem(n,16)+0.1*pi);stem(n,x,'fill');xlabel('时间序列n');ylabel('x16(n)');e）将c)中的x(n)扩展为以10为周期的函数x10(n)=x(n+10),绘出四个周期实验程序：n=0:1:39;x=3*cos(0.125*pi*rem(n,10)+0.2*pi)+2*sin(0.25*pi*rem(n,10)+0.1*pi);stem(n,x,'fill');xlabel('时间序列n');ylabel('x10(n)');运行结果：d）的时间序列e）的时间序列(3)x(n)=[1,-1,3,5]，产生并绘出下列序列的样本。a）x1(n)=2x(n+2)-x(n-1)-2x(n)实验程序：n=0:3;x=[1-135];x1=circshift(x,[0-2]);x2=circshift(x,[01]);x3=2*x1-x2-2*x;stem(x3,'fill');xlabel('时间序列n');ylabel('x1(n)=2x(n+2)-x(n-1)-2x(n)');b）51k2)kn(nx(n)x实验程序：n=0:3;x=[1-135];x1=circshift(x,[01]);x2=circshift(x,[02]);x3=circshift(x,[03]);x4=circshift(x,[04]);x5=circshift(x,[05]);xn=1*x1+2*x2+3*x3+4*x4+5*x5;stem(xn,'fill');xlabel('时间序列n');ylabel('x2(n)=x(n-1)+2x(n-2)+3x(n-3)+4x(n-4)+5x(n-5)');运行结果：a）的时间序列b）的时间序列(4)绘出时间函数的图形，对x轴、y轴图形上方均须加上适当的标注。a)x(t)=sin(2πt)0≤t≤10sb)x(t)=cos(100πt)sin(πt)0≤t≤4s实验程序：clc;t1=0:0.001:10;t2=0:0.01:4;xa=sin(2*pi*t1);xb=cos(100*pi*t2).*sin(pi*t2);subplot(2,1,1);plot(t1,xa);xlabel('t');ylabel('x(t)');title('x(t)=sin(2*pi*t)');subplot(2,1,2);plot(t2,xb);xlabel('t');ylabel('x(t)');title('x(t)=cos(100*pi*t2).*sin(pi*t2)');运行结果：(5)编写函数stepshift(n0,n1,n2)实现u(n-n0),n1n0n2,绘出该函数的图形，起点为n1，终点为n2。实验程序：clc;n1=input('请输入起点：');n2=input('请输入终点');n0=input('请输入阶跃位置');n=n1:n2;x=[n-n0=0];stem(n,x,'fill');xlable('时间序列n');ylable('u(n-n0)');请输入起点：2请输入终点：8请输入阶跃位置：6运行结果：（5）运行结果（6）运行结果(6)给一定因果系统)0.9z0.67z-1)/(1z2(1H(z)-2-1-1求出并绘制H(z)的幅频响应与相频响应。实验程序：a=[1-0.670.9];b=[1sqrt(2)1];[hw]=freqz(b,a);fp=20*log(abs(h));subplot(2,1,1);plot(w,fp);xlabel('时间序列t');ylabel('幅频特性');xp=angle(h);subplot(2,1,2);plot(w,xp);xlabel('时间序列t');ylabel('相频特性');运行结果：(右上图)实验二快速变换及其应用一、实验目的(1)在理论学习的基础上，通过本实验，加深对FFT的理解，熟悉FFT子程序。(2)熟悉应用FFT对典型信号进行频谱分析的方法。(3)了解应用FFT进行信号频谱分析过程中可能出现的问题以便在实际中正确应用FFT。(4)熟悉应用FFT实现两个序列的线性卷积的方法。(5)对DCT变换用作数据压缩有初步的认识。二、实验内容(1)观察高斯序列的时域和幅频特性。实验程序：clc;n=0:1:15;%p=8,q=2p=8;q=2;x1=exp(-(n-p).^2./q);fp1=fft(x1);fp1=abs(fp1);subplot(5,2,1);plot(x1);xlabel('n');ylabel('时域特性');title('p=8,q=2');subplot(5,2,2);plot(fp1);xlabel('n');ylabel('幅频特性');title('p=8,q=2');%p=8,q=4p=8;q=4;x2=exp(-(n-p).^2./q);fp2=fft(x2);fp2=abs(fp2);subplot(5,2,3);plot(x2);xlabel('n');ylabel('时域特性');title('p=8,q=4');subplot(5,2,4);plot(fp2);xlabel('n');ylabel('幅频特性');title('p=8,q=4');%p=8,q=8p=8;q=8;x3=exp(-(n-p).^2./q);fp3=fft(x3);fp3=abs(fp3);subplot(5,2,5);plot(x3);xlabel('n');ylabel('时域特性');title('p=8,q=8');subplot(5,2,6);plot(fp3);xlabel('n');ylabel('幅频特性');title('p=8,q=8');%p=13,q=8p=13,q=8;x4=exp(-(n-p).^2./q);fp4=fft(x4);fp4=abs(fp4);subplot(5,2,7);plot(x4);xlabel('n');ylabel('时域特性');title('p=13,q=8');subplot(5,2,8);plot(fp4);xlabel('n');ylabel('幅频特性');title('p=13,q=8');%p=14,q=8p=14,q=8;x5=exp(-(n-p).^2./q);fp5=fft(x5);fp5=abs(fp5);subplot(5,2,9);plot(x5);xlabel('n');ylabel('时域特性');title('p=14,q=8');subplot(5,2,10);plot(fp5);xlabel('n');ylabel('幅频特性');title('p=14,q=8');运行结果：(2)观察衰减正弦序列xb(n)的时域和幅频特性。=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分别等于0.4375和0.5625,观察这两种情况下频谱的形状和谱峰出现为止，又无混叠和泄露现象？说明产生现象的原因。实验程序：clc;n=0:1:15;a=0.1;f1=0.0625;f2=0.4375;f3=0.5625;x1=exp(-a*n).*sin(2*pi*f1.*n);x2=exp(-a*n).*sin(2*pi*f2.*n);x3=exp(-a*n).*sin(2*pi*f3.*n);fp1=fft(x1);fp1=abs(fp1);fp2=fft(x2);fp2=abs(fp2);fp3=fft(x3);fp3=abs(fp3);subplot(3,2,1);plot(x1);xlabel('n');ylabel('时域特性');title('a=0.1,f=0.0625');subplot(3,2,2);plot(fp1);xlabel('n');ylabel('幅频特性');title('a=0.1,f=0.0625');subplot(3,2,3);plot(x2);xlabel('n');ylabel('时域特性');title('a=0.1,f=0.4375');subplot(3,2,4);plot(fp2);xlabel('n');ylabel('幅频特性');title('a=0.1,f=0.4375');subplot(3,2,5);plot(x3);xlabel('n');ylabel('时域特性');title('a=0.1,f=0.5625')