华工-数字信号处理实验报告

数字信号处理第一次实验报告1数字信号处理实验报告班级：姓名：组号：第九组日期：二零一四年十一月数字信号处理第一次实验报告2实验1常见离散信号产生和实现一、实验目的1、加深对常用离散信号的理解；2、熟悉使用MATLAB在时域中产生一些基本的离散时间信号。二、实验原理1、单位抽样序列在MATLAB中可以利用函数实现。2、单位阶越序列在MATLAB中可以利用函数实现:3、正弦序列在MATLAB中实现过程如下：数字信号处理第一次实验报告34、复指数序列在MATLAB中实现过程如下：5、指数序列在MATLAB中实现过程如下：三、预习要求1、预先阅读实验讲义（MATLAB基础介绍）；2、讨论正弦序列、复指数序列的性质。A．绘出信号，当、时、、时的信号实部和虚部图；当时呢？此时信号周期为多少？程序dsp1.m如下：titlez1=-1/12+j*pi/6;titlez2=1/12+j*pi/6;z3=1/12;z4=2+j*pi/6;数字信号处理第一次实验报告4z5=j*pi/6;n=0:20;x1=exp(titlez1*n);x2=exp(titlez2*n);x3=exp(z3*n);x4=exp(z4*n);x5=exp(z5*n);subplot(5,2,1);stem(n,real(x1));xlabel('n');ylabel('real(x1)');title('z1=-1/12+j*pi/6时')subplot(5,2,2);stem(n,imag(x1));xlabel('n');ylabel('imag(x1)');title('z1=-1/12+j*pi/6时')subplot(5,2,3);stem(n,real(x2));xlabel('n');ylabel('real(x2)');title('z2=1/12+j*pi/6时')subplot(5,2,4);stem(n,imag(x2));xlabel('n');ylabel('image(x2)');title('z2=1/12+j*pi/6时')subplot(5,2,5);stem(n,real(x3));xlabel('n');ylabel('real(x3)');title('z3=1/12时')subplot(5,2,6);stem(n,imag(x3));xlabel('n');ylabel('image(x3)');数字信号处理第一次实验报告5title('z3=1/12时')subplot(5,2,7);stem(n,real(x4));xlabel('n');ylabel('real(x4)');title('z4=2+j*pi/6时')subplot(5,2,8);stem(n,imag(x4));xlabel('n');ylabel('image(x4)');title('z4=2+j*pi/6时')subplot(5,2,9);stem(n,real(x5));xlabel('n');ylabel('real(x5)');title('z5=j*pi/6时')subplot(5,2,10);stem(n,imag(x5));xlabel('n');ylabel('image(x5)');title('z5=j*pi/6时')运行结果如下：数字信号处理第一次实验报告6结论：当Z=pi/6时，序列周期为12。B．绘出信号的频率是多少？周期是多少？产生一个数字频率为0.9的正弦序列，并显示该信号，说明其周期。（1）当x1=1.5*sin(2*pi*0.1*n)时程序dsp2.m如下：n=-20:20;x=1.5*sin(2*pi*0.1*n);stem(n,y)xlabel('时间序号');ylabel('幅度');title('x1=1.5*sin(2*pi*0.1*n)')程序运行结果如下：数字信号处理第一次实验报告7由图可知，x1的周期为10，频率为0.1.（2）当x2=1.5*sin(0.9*pi*0.1*n)时程序dsp3.m如下：n=-20:20;x2=1.5*sin(0.9*n);stem(n,x2)xlabel('时间序号');ylabel('幅度');title('x2=1.5*sin(0.9*pi*0.1*n)')程序运行结果如下：数字信号处理第一次实验报告8由图可知，x2为非周期函数，由理论分析可得，0.9不是π的倍数，所以不是周期函数。3、使用帮助功能学习square(方波),sawtooth(锯齿波)和sinc函数，并绘图。程序如下：（1）方波程序dsp4.m：%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%n=-2*pi:0.0001:2*piy=square(n);plot(n,y)xlabel('时间序号');ylabel('幅度');title('square')方波结果：数字信号处理第一次实验报告9%%%%%%%%%%%%%%%%%%%（2）锯齿波程序dsp5.m：n=-10:0.0001:10;y=sawtooth(n);plot(n,y)xlabel('时间序号');ylabel('幅度');title('sawtooth')锯齿波结果：数字信号处理第一次实验报告10%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%（3）sinc函数程序dsp6.m：n=-10:0.1:10;y=sinc(n);plot(n,y)xlabel('时间序号');ylabel('幅度');title('sinc')Sinc函数结果：数字信号处理第一次实验报告11四、实验内容编制程序产生上述5种信号，长度可输入确定，函数需要的参数可输入确定，并绘出其图形。（1）单位抽样序列函数部分fun1.m：functiony=fun1(n)y=[zeros(1,n-1)1zeros(1,n-1)];调用部分dsp7.m：n=3;y=fun1(n);stem((-n+1):(n-1),y)xlabel('时间序号');ylabel('幅度');数字信号处理第一次实验报告12-2-1.5-1-0.500.511.5200.10.20.30.40.50.60.70.80.91时间序号幅度（2）阶跃序列函数部分fun2.m：functiony=fun2(n)y=[zeros(1,n-1)ones(1,n)];调用部分dsp8.m：n=3;y=fun2(n);stem((-n+1):(n-1),y)xlabel('时间序号');ylabel('幅度');数字信号处理第一次实验报告13-2-1.5-1-0.500.511.5200.10.20.30.40.50.60.70.80.91时间序号幅度（3）正弦序列dsp9.mn=-20:20;A=2;fai=pi/6;f=10;fs=100;y=A*sin(2*pi*f*n/fs+fai);clf;stem(n,y)xlabel('时间序号');ylabel('幅度');图形如下：数字信号处理第一次实验报告14-20-15-10-505101520-2-1.5-1-0.500.511.52时间序号幅度（4）复指数序列函数部分fun4.m：functiony=fun4(n,r,w)y=r*exp(j*w*n);subplot(2,1,1);stem(n,real(y))xlabel('时间序号');ylabel('幅度');title('realpart')subplot(2,1,2);stem(n,imag(y));xlabel('时间序号');ylabel('幅度');title('imaginarypart');调用部分dsp10.m：n=-20:20;r=2;w=5;数字信号处理第一次实验报告15y=fun4(n,r,w);图形如下：-10-8-6-4-20246810-2-1012时间序号幅度realpart-10-8-6-4-20246810-2-1012时间序号幅度imaginarypart（5）指数序列函数部分fun5.m：functiony=fun5(a,n);y=a.^n;stem(n,y)xlabel('时间序号');ylabel('幅度');xlabel('时间序号');ylabel('幅度');title('指数序号')调用部分dsp11.m：n=-5:10;a=2;数字信号处理第一次实验报告16y=fun5(a,n);图形如下：-50510020040060080010001200时间序号幅度指数序号数字信号处理第一次实验报告17实验2离散系统的时域分析一、实验目的1、熟悉并掌握离散系统的差分方程表示法；2、加深对冲激响应和卷积分析方法的理解。二、实验原理在时域中，离散时间系统对输入信号或者延迟信号进行运算处理，生成具有所需特性的输出信号，具体框图如下:其输入、输出关系可用以下差分方程描述：输入信号分解为冲激信号,记系统单位冲激响应，则系统响应为如下的卷积计算式：数字信号处理第一次实验报告18当时，h[n]是有限长度的（），称系统为FIR系统；反之，称系统为IIR系统。三、预习要求1、在MATLAB中，熟悉利用函数实现差分方程的仿真；2、在MATLAB中，熟悉用函数计算卷积，用求系统冲激响应的过程。四、实验内容1、以下程序中分别使用conv和filter函数计算h和x的卷积y和y1，运行程序，并分析y和y1是否有差别，为什么要使用x[n]补零后的x1来产生y1；具体分析当h[n]有i个值，x[n]有j个值，使用filter完成卷积功能，需要如何补零？%Programdsp12.mh=[321-210-403];%impulseresponsex=[1-23-4321];%inputsequencey=conv(h,x);n=0:14;subplot(2,1,1);stem(n,y);xlabel('Timeindexn');ylabel('Amplitude');title('OutputObtainedbyConvolution');grid;x1=[xzeros(1,8)];y1=filter(h,1,x1);subplot(2,1,2);stem(n,y1);xlabel('Timeindexn');ylabel('Amplitude');title('OutputGeneratedbyFiltering');grid;数字信号处理第一次实验报告1902468101214-20-1001020TimeindexnAmplitudeOutputObtainedbyConvolution02468101214-20-1001020TimeindexnAmplitudeOutputGeneratedbyFiltering答：由于filter的使用方法中，所得矩阵的长度为max{length（A），length（B）}-1，但真正卷积所得矩阵长度为A+B-1，所以在使用filter时,先算得两个要卷积的数组的最大长度A+B-1,然后若A卷积B,则用filter时要将B补(A-1)个0,若B卷积A,则对A补(B-1)个0.而conv函数可以直接补零。2、编制程序求解下列两个系统的单位冲激响应和阶跃响应，并绘出其图形。要求分别用filter、conv、impz三种函数完成。,，给出理论计算结果和程序计算结果并讨论。数字信号处理第一次实验报告20(1)①系统的单位冲激响应：A.使用Filter函dsp13.m：a=[1,0.75,-.125];b=[1,-1];n=0:20;x=[1,zeros(1,20)];yfilter=filter(b,a,x);stem(n,yfilter);title('filter');xlabel('x');ylabel('y');02468101214161820-2-1.5-1-0.500.511.5filterxyB.使用Conv函数dsp14.m:a=[1,0.75,0.125];b=[1,-1];数字信号处理第一次实验报告21x=[1zer