matlab实验指导解读

《数字信号处理》MATLAB实验指导

实验一：离散时间信号和离散时间系统

一、 实验目的：

1、 以MA TLAB 为工具学习离散时间信号的图形表示；

2、 以课本提供的例程，练习、理解典型离散信号及其基本运算；

3、 通过MATLAB 仿真简单的离散时间系统，研究其时域特性；

4、 加深对离散系统的差分方程、冲激响应和卷积分析方法的理解。

二、 实验内容：

1、 典型序列的产生与显示；

2、 序列的简单运算；

3、 复合和复杂信号的产生与显示；

4、 离散时间系统的仿真：线性和非线性系统、时变和非时变系统的仿真；

5、 线性时不变离散时间系统：系统冲激响应、卷积运算、系统的级联、系统的稳定性；

三、实验例程：

1、 参照课本例程产生下列序列，并用plot 、stem 好人subplot 命令绘出其图形： ①单位取样序列()n δ；②单位阶跃序列()n μ；③矩形序列RN(n)，④斜变序列()n n μ。 所需输入的数据是产生序列的长度L 和抽样频率F T 。

% Program P1_1

% Generation of a Unit Sample Sequence

clf;

% Generate a vector from -10 to 20

n = -10:20;

% Generate the unit sample sequence

u = [zeros(1,10) 1 zeros(1,20)];

% Plot the unit sample sequence

stem(n,u);

xlabel('Time index n');ylabel('Amplitude');

title('Unit Sample Sequence');

axis([-10 20 0 1.2]);

2、 编写MATLAB 实指数序列程序，

% Program P1_3

% Generation of a real exponential sequence

clf;

n = 0:35; a = 1.2; K = 0.2;

x = K*a.^n;

stem(n,x);

xlabel('Time index n');ylabel('Amplitude');

3、编写产生swept frequency sinusoidal 序列的程序。

% Program P1_7

% Generation of a swept frequency sinusoidal sequence

n = 0:100;

a = pi/2/100;

b = 0;

arg = a*n.*n + b*n;

x = cos(arg);

clf;

stem(n, x);

axis([0,100,-1.5,1.5]);

title('Swept-Frequency Sinusoidal Signal');

xlabel('Time index n');

ylabel('Amplitude');

grid; axis;

>>

4、产生正弦振幅调制序列

% Generation of amplitude modulated sequence

clf;

n = 0:100;

m = 0.4;fH = 0.1; fL = 0.01;

xH = sin(2*pi*fH*n);

xL = sin(2*pi*fL*n);

y = (1+m*xL).*xH;

stem(n,y);grid;

xlabel('Time index n');ylabel('Amplitude');

5、用滑动平均滤波器平滑带噪信号，讨论滤波器长度对平滑效果、输出平滑后信号与

输入带噪信号之间延时的影响。

% Program P1_5

% Signal Smoothing by Averaging

clf;

R = 51;

d = 0.8*(rand(R,1) - 0.5); % Generat

e random noise

m = 0:R-1;

s = 2*m.*(0.9.^m); % Generate uncorrupted signal

x = s + d'; % Generate noise corrupted signal

subplot(2,1,1);

plot(m,d','r-',m,s,'g--',m,x,'b-.');

xlabel('Time index n');ylabel('Amplitude');

legend('d[n] ','s[n] ','x[n] ');

x1 = [0 0 x];x2 = [0 x 0];x3 = [x 0 0];

y = (x1 + x2 + x3)/3;

subplot(2,1,2);

plot(m,y(2:R+1),'r-',m,s,'g--');

legend( 'y[n] ','s[n] ');

xlabel('Time index n');ylabel('Amplitude');

6、编写输入序列、计算输出序列、差分输出并画出输出序列。

% Program P2_4

% Generate the input sequences

clf;

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 = [2.2403 2.4908 2.2403];

den = [1 -0.4 0.75];

ic = [0 0]; % Set initial conditions

% Compute the output y[n]

y = filter(num,den,x,ic);

% Compute the output yd[n]

yd = filter(num,den,xd,ic);

% Compute the difference output d[n]

d = y - yd(1+D:41+D);

% Plot the outputs

subplot(3,1,1)

stem(n,y);

ylabel('Amplitude');

title('Output y[n]'); grid;

subplot(3,1,2)

stem(n,yd(1:41));

ylabel('Amplitude');

title(['Output due to Delayed Input x[n ?', num2str(D),']']); grid; subplot(3,1,3)

stem(n,d);

xlabel('Time index n'); ylabel('Amplitude');

title('Difference Signal'); grid;

7、编写输入序列和系统单位脉冲响应的卷积程序并画出图形。

% Program P2_7

clf;