史上最全数字信号处理实验报告完美版

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实验一、零极点分布对系统频率响应的影响

Y(n)=x(n)+ay(n-1)

1、调用MATLAB函数freqz计算并绘制的幅频特性和相频特性其中:1 代表a=0.7;2代表a=0.8;3代表a=0.9

a=0.7时的零极点图

A=0.8时的零极点图

a=0.9时的零极点图

观察零极点的分布与相应曲线易知:

小结:系统极点z=a,零点z=0,当B点从w=0逆时针旋转时,在w=0点,由于极点向量长度最短,形成波峰,并且当a越大,极点越接近单位圆,峰值愈高愈尖锐;在w=pi点形成波谷;z=0处零点不影响幅频响应

2、先求出系统传函的封闭表达式,通过直接计算法得出的幅频特性和相频特性曲线。

其中:1代表a=0.7;2代表a=0.8;3代表a=0.9

附录程序如下:(对程序进行部分注释)

>> a=0.7;

w=0:0.01:2*pi;%设定w的范围由0到2π,间隔为0.01

y=1./(1-a*exp(-j*w)); %生成函数

subplot(211);plot(w/2/pi,10*log(abs(y)),'g');%生成图像其中通过调用abs函数计算幅值

hold on;

xlabel('Frequency(Hz)');%定义横坐标名称

ylabel('magnitude(dB)');%定义纵坐标名称

title('a=0.8,直接计算h(ejw)');grid on;%定义图片标题

subplot(212);plot(w/2/pi,unwrap(angle(y)),'g');grid on;%生成图像其中通过调用angle计算相角,‘g’为规定线条颜色

hold on;

>> a=0.8;

w=0:0.01:2*pi;

y=1./(1-a*exp(-j*w));

subplot(211);plot(w/2/pi,10*log(abs(y)),'r');

hold on;

xlabel('Frequency(Hz)');

ylabel('magnitude(dB)');

title('a=0.8,直接计算h(ejw)');grid on;

subplot(212);plot(w/2/pi,unwrap(angle(y)),'r');grid on;

hold on;

>> a=0.9;

w=0:0.01:2*pi;

y=1./(1-a*exp(-j*w));

subplot(211);plot(w/2/pi,10*log(abs(y)),'b');

hold on;

xlabel('Frequency(Hz)');

ylabel('magnitude(dB)');

title('a=0.9,直接计算h(ejw)');grid on;

subplot(212);plot(w/2/pi,unwrap(angle(y)),'b');grid on;

hold on;

2、y(n)=x(n)=ax(n-1)

通过调用freqz函数绘图,其中:1代表a=0.7,;2代表a=0.8;3代表a=0.9

附录程序如下:(因为程序同实验一相同不再进行注释)a=0.7;

A=1;

B=[1,a];

freqz(B,A,256,'whole',1);

title('a=0.7');

hold on;

a=0.8;

A=1;

B=[1,a];

freqz(B,A,256,'whole',1);

title('a=0.8');

hold on;

a=0.9;

A=1;

B=[1,a];

freqz(B,A,256,'whole',1);

title('a=0.9');

以下为a为不同数值时的零极点图

a=0.7

A=0.8

A=0.9

小结:系统极点z=0,零点z=a,当B点从w=0逆时针旋转时,在w=0点,由于零点向量长度最长,形成波峰:在w=pi点形成波谷;z=a处极点不影响相频响应。

3、y(n)=1.273y(n-1)-0.81y(n-2)+x(n)+x(n-1)

通过调用freqz函数绘制响应曲线如下:

附录程序如下:

A=[1,-1.273,0.81];

B=[1,1];

freqz(B,A,256,'whole',1);

峰值频率:

谷值频率:

零极点分布图:

小结:系统极点z1=0.79+j0.62*1.62^(-2),z2=0.79-j0.62*1.62^(-2)零点z1=-1,z2=0当B点从w=0逆时针旋转时,当旋转到接近极点z1=0.79+j0.62*1.62^(-2)是极点向量长度最短,幅度特性出现峰值。当转到w=pi点形成波谷;z=a处零点不影响幅频响应。当旋转到接近极点z2=0.79-j0.62*1.62^(-2)是极点向量长度再次最短,幅度特性再次出现峰值。

实验总结:

当旋转点转到极点附近时,幅度特性出现峰值,并且极点越靠近单位圆,峰值越尖锐。如果极点在单位圆上,系统不稳定。当旋转点转到零点附近时,幅度特性出现谷值,并且零点越靠近单位圆,谷值越接近零,零点在单位圆上时,谷值为零。所以:极点位置主要影响频响的峰值位置及尖锐程度,零点主要影响频响的谷值位置及形状。

实验二、信号截断及补零对频谱的影响

N<30时,取N=20

1)N=20 补零2*30

T=0.001;

t=-0.2:T:0.2;%设定时间间隔

f1=100;f2=120;%设定频率

x=cos(2*pi*f1*t)+cos(2*pi*f2*t);%编写函数

figure(1);subplot(211);plot(t,x);xlabel('t/s');title('连续信号及频谱图');grid on;%绘制第一幅图以及命名。

omg1=f1;omg2=f2;%设定创建函数的变量

X_freq=1/2*(impseq(omg1,-150,150)+impseq(-omg1,-150,150)+impseq(omg2,-150,150)+impseq( -omg2,-150,150));%通过调用创建的函数impseq来求取相应频率对应的幅度值

f_hz=-150:150;

figure(1);subplot(212);plot(f_hz,X_freq);xlabel('f/Hz');ylabel('幅值');grid on;%绘图以及标明X、y 轴的单位