易海博数字信号处理实验报告

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实验总成绩: 1



西安邮电大学


数字信号处理实验报告
通信与信息工程学院




专业班级: 电科1003 学生姓名: 易海博 学号(班内序号: 0310208513号)
2012 12 5
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线




实验一:信号的表示一、实验目的:



1、了解MATLAB 程序设计语言的基本特点,熟悉MATLAB 软件运行 环境。
2、掌握各种信号的建模方式。 3、掌握各种信号的图形表示方法。
4、掌握变量等有关概念,具备初步的将一般数学模型转化为对应的计算机
模型并进行处理的能力 二、实验设备: PC 软件 三、实验内容
学习使用 软件。学习信号的图形表示方法,掌握各种信号的建 模方式。实现单位采样序列δ (n、单位阶跃序列u(n、矩形序列 (
N R n 、三角波、方波、锯齿波、Sinc 函数。
8.1.1
x=0:pi/10:2*pi; y=2*sin(x;
subplot(2,2,1;bar(x,y,'g';
title('bar(x,y,"g"';axis([0,7,-2,2]; subplot(2,2,2;stairs(x,y,'b';
title('stairs(x,y,"b"';axis([0,7,-2,2]; subplot(2,2,3;stairs(x,y,'k';




title('stairs(x,y,"k"';axis([0,7,-2,2]; subplot(2,2,4;stairs(x,y,'y';
title('stairs(x,y,"y"';axis([0,7,-2,2];

8.1.2
x=0:pi/100:2*pi;
y1=*exp*x.*cos(4*pi*x; plot(x,y1 hold on
y2=2*exp*x.*cos(pi*x; plot(x,y2; hold off





8.1.3
x=0:pi/100:2*pi; y1=2*exp*x; y2=cos(4*pi*x;
plot(x,y1,'-',x,y2,':' title('x from 0 to 2{\pi}'; xlabel('Variable X'; ylabel('Variale Y'; text,,'曲线 y1 = 2e^{}';
text,,'曲线 y2 = cos(4{\pi}x'; legend('y1','y2'






实验二:FFT 频谱分析及应用一、实验目的:
1、通过实验加深对FFT 的理解;

2、熟悉应用FFT 对典型信号进行频谱分析的方法。 二、实验设备: PC 软件 三、实验内容
使用 MATLAB 程序实现信号频域特性的分析。涉及到离散傅立叶变换 (DFT、快速傅立叶变换(FFT及信号频率分辨率等知识点。 四、实验原理与方法
在各种信号序列中,有限长序列占重要地位。对有限长序列可以利用离散傅
立叶变换(DFT进行分析。DFT 不但可以很好的反映序列的频谱特性,而且易于
用快速算法(FFT在计算机上进行分析。




有限长序列的 DFT 是其z 变换在单位圆上的等距离采样,或者说是序列傅
立叶的等距离采样,因此可以用于序列的谱分析。FFT DFT 的一种快速算法,
它是对变换式进行一次次分解,使其成为若干小数据点的组合,从而减少运算量。
MATLAB 信号处理工具箱中的函数fftx,n,可以用来实现序列的N
快速傅立叶变换。
经函数fft求得的序列一般是复序列,通常要求出其幅值和相位。MATLAB
提供了求复数的幅值和相位的函数:absangle,这些函数一般和fft同时使用。 五、实验报告
1)模拟信号x(t = 2sin(4πt + 5cos(8πt,以t = (n = 0 : N ?1进行采样, 求:
1 N40 FFT 的幅度频谱,从图中能否观察出信号的2 个频谱分量 2 提高采样点数,如N128,再求该信号的幅度频谱,此时幅度频谱发生了什么变化信号的2 个模拟频率和数字频率各为多少FFT频谱分析结果与理论上是否一致 8.2.1




N=40;n=0:N-1; t=*n;
x=2*sin(4*pi*t+5*cos(8*pi*t; k=0:N/2;w=2*pi/N*k; X=fft(x,N;
magX=abs(X(1:N/2+1;
subplot(2,1,1;stem(n,x,'.';title('signal x(n'; subplot(2,1,2;plot(w/pi,magX;title('FFT N=40'; xlabel('f (unit:pi';ylabel('|X|';grid

N=128;n=0:N-1; t=*n;
x=2*sin(4*pi*t+5*cos(8*pi*t; k=0:N/2;w=2*pi/N*k; X=fft(x,N;
magX=abs(X(1:N/2+1;




subplot(2,1,1;stem(n,x,'.';title('signal x(n'; subplot(2,1,2;plot(w/pi,magX;title('FFT N=128'; xlabel('f (unit:pi';ylabel('|X|';grid


2)一个连续信号含三个频谱分量,经采样得以下序列:
x(n = sin(2π × + cos(2π × + df n + cos(2π × + 2df n
1 N64df 分别为1 161/64,观察其频谱;
2 N64128df 1/64,做128 点得FFT,其结果有何不同

N=64;n=0:N-1; df=1/16;
x=sin(2*pi**n+cos(2*pi*+df*n+cos(2*pi*+2*df*n; k=0:N/2;w=2*pi/N*k; X=fft(x,N; X=fft(x,N;
magX=abs(X(1:N/2+1;




subplot(2,1,1;stem(n,x,'.';title('signal x(n'; subplot(2,1,2;plot(w/pi,magX;title('FFT N=40'; xlabel('f (unit:pi';ylabel('|X|';grid


N=64;n=0:N-1; df=1/64;
x=sin(2*pi**n+cos(2*pi*+df*n+cos(2*pi*+2*df*n; k=0:N/2;w=2*pi/N*k; X=fft(x,N; X=fft(x,N;
magX=abs(X(1:N/2+1;
subplot(2,1,1;stem(n,x,'.';title('signal x(n'; subplot(2,1,2;plot(w/pi,magX;title('FFT N=40'; xlabel('f (unit:pi';ylabel('|X|';grid





N=128;n=0:N-1; df=1/64;
x=sin(2*pi**n+cos(2*pi*+df*n+cos(2*pi*+2*df*n; k=0:N/2;w=2*pi/N*k; X=fft(x,N; X=fft(x,N;
magX=abs(X(1:N/2+1;
subplot(2,1,1;stem(n,x,'.';title('signal x(n'; subplot(2,1,2;plot(w/pi,magX;title('FFT N=40'; xlabel('f (unit:pi';ylabel('|X|';grid






3被噪声污染得信号,比较难看出所包含得频率分量,如一个由50Hz 120Hz正弦信号构成的信号,受零均值随机噪声的干扰,数据采样率1000Hz,试用FFT 函数来分析其信号频率成分,要求:○1 画出时域波形;○2 分析信号功率谱密度。

t=0::;x=sin(2*pi*50*t+cos(2*pi*120*t; y=x+*randn(1,length(t; subplot(3,1,1;plot(t,x; subplot(3,1,2;plot(t,y; Y=fft(y,512; P=Y.*conj(Y/512; f=1000*(0:255/512;
subplot(3,1,3;plot(f,P(1:256;






实验三:信号的运算-卷积一、实验目的:
1、掌握信号的线性卷积运算。 2、掌握信号的循环卷积运算。

3、掌握信号循环卷积计算线性卷积的条件。 二、实验设备: PC 软件 三、实验内容
学习使用 软件进行建模。学习信号的卷积运算的MATLAB
现。实现信号的线性卷积运算、应用DFT 实现线性卷积运算、验证循环卷积计算线性卷积的条件 五、实验报告
1)假设卷积下面信号





选定循环卷积的长度为N = 21。确定性卷积的哪些数值与线结果中的数值相同。编写程序代码并输出图形,并分析错误数据的原因,怎样才能使两者数据相同。 function my_mainFuntion( n1 =0:1:12; x1 =.^n1; h = ones(0,12;
N =length(x1+length(h-1; n = 0:N-1; ny = 0:20;
y1 = circonvt(x1,h,21; y2 = circonvt(x1,h,N;
x1 = [x1 zeros(1,N-length(x1]; h = [h zeros(1,N-length(h]; X1 = fft(x1,N; H = fft(h,N; X = X1.*H; x = ifft(X; x = real(x;
subplot(2,2,1;stem(n,x1;title('x1(n';axis([0,33,0,1];




subplot(2,2,2;stem(n,h;title('h(n';axis([0,33,0,1]; subplot(2,2,3;stem(ny,y1,'fill';title('21';axis([0,33,0,8];
hold
on;subplot(2,2,4;stem(n,x;title('
线
';axis([0,33,0,8];
subplot(2,2,3;stem(n,x,'r','--';axis([0,33,0,8]; hold off;
function y = circonvt(x1,x2,N if (length(x1>N | length(x2>N
error('N必须大于等于x的长度'; end
x1 = [x1 zeros(1,N-length(x1]; x2 = [x2 zeros(1,N-length(x2]; X1=fft(x1,N;X2=fft(x2,N;X=X1.*X2; y = ifft(X,N;y = real(y

2)假设卷积下面信号




选定循环卷积的长度为N = 21。确定

的哪些数值与线性卷积结果中的数值相同。编写程序代码并输出图形,怎样才能使两者数据相同。并分析既然h(n自开始就有零点,好点和差点在哪里 n1 = 0:1:12; x1 = .^n1; h = ones (1,12; h = [zeros(1,9 h];
N = length(x1+length(h-1; n = 0:N-1; ny = 0:20;
y1 = circonvt(x1,h,21; y2 = circonvt(x1,h,N;
x1 = [x1 zeros(1,N-length(x1]; h = [h zeros(1,N-length(h]; X1 = fft(x1,N; H = fft(h,N; X = X1.*H; x = ifft(X; x = real(x;




subplot(2,2,1;stem(n,x1;title('x1(n';axis([0,33,0,1]; subplot(2,2,2;stem(n,h;title('h(n';axis([0,33,0,1]; subplot(2,2,3;stem(ny,y1,'fill';title('21';axis([0,33,0,8];
hold
on;subplot(2,2,4;stem(n,x;title('
线
';axis([0,33,0,8];
subplot(2,2,3;stem(n,x,'r','--';axis([0,33,0,8]; hold off



3)已知系统响应为h(n = sin + cos 0 n < 20,输入为x(n = exp 0 n <10
画出用DFT 方法实现求系统输出的系统框图,编写用DFT 实现的程序代码并输出图形




Sinusoidal Sequence21.510.5Amplitude0-0.5-1-1.5-205101520Time index n25303540

实验四 A:信号的块处理算法-重叠相加法 一、实验目的:
1、掌握信号的块运算—重叠相加法原理。 2、掌握信号的块运算—重叠相加法的实现方法。 3、通过实验和分析深入了解重叠相加法。 二、实验设备: PC 软件 三、实验内容
学习使用 软件进行建模。学习信号的重叠相加法的基本原理。 学习重叠相加法的MATLAB 实现。实现信号的重叠相加法运算;通过与卷积运
算进行对比,比较其浮点运算次数及消耗的时间。

H=fft(h,Nfft;
M=Nfft length(h+1; %----Section Length %




%*************assume that length(x is multiple of M****** %
for ix = 1:M:length(x
x_seg = x(ix:ix+M-1; %-----segment x[n] X = fft(x_seg,Nfft; Y = X.*H; y_seg = ifft(Y;
y(ix:ix+Nfft-1= y(ix:ix+Nfft-1 +y_seg(1: Nfft; end %
%-----------check for purely REAL case-------- if ~any(imag(h& ~any(imag(x 《数字信号处理实验》 17 页共 39 y=real(y; end
%------------------------------------------------ 五、实验报告
(1 指出在上面代码中哪部分是进行重叠相加的。
2)编写一个实现块卷积重叠相加法的M 文件函数。该函数的输入之一应是段
的长度M,或者是FFT 的长度。循环卷积应在DFT 域中进行。最终,这



将会使
程序最快的运行。
3)通过与用conv 函数所做的卷积进行比较来测试该函数。编写程序代码并输出图形考虑使用下面信号冲激响应输入信号
4)写出本次实验心得,和对课程和实验的一些建议,不少于100 字。


成绩鉴定表
学生姓名 进行时间
学习内容成绩鉴定
易海博 班级/学号 电科1003/13
20124 30 2012 511 与教学任务计划结合程度(10分)


20分) 与专业培养结合程度(6分)




其它(4分)
学习态度评价
实践能力(10分) 学习态度(6分)


20分) 学习纪律(4分)
报告内容与实践过程紧密结合(15分)
报告鉴定 报告内容与教学计划内容紧密结合(15分) 60分) 报告质量(主题、结构、观点、逻辑、资料、字
30
评阅教师姓潘若禹




职称 讲师 成绩

评语
评阅教师签字





本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/7041fa9cf56527d3240c844769eae009591ba2c6.html

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