MATLAB在信号处理中的应用优质PPT.pptx
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y=A*sin(w0*t+f)或:
y=A*cos(w0*t+f)3、抽样函数用sinc函数表示,其定义为:
sinc(t)=sin(t)/(t)MATLAB语言调用形式:
y=sinc(t),1、MATLAB在采样与波形发生的应用,举例:
t=-3*pi:
pi/100:
3*pi;
y=sinc(t/pi);
plot(t,y),gridon,1、MATLAB在采样与波形发生的应用,4、矩形脉冲信号MATLAB语言调用形式:
y=rectpuls(t,width)产生一个幅值为1,宽度为width、相对于t=0点左右对称的矩形波信号t=0:
0.001:
4;
T=1;
y=rectpuls(t-2*T,2*T);
plot(t,y),gridonaxis(0,4,-0.5,1.5)%以t-2*T=0,即t=2*T为对称中心,1、MATLAB在采样与波形发生的应用,周期性矩形脉冲信号MATLAB语言调用形式:
y=square(t,duty)产生一个周期为2,幅值为1的周期性方波,duty表示占空比(dutycycle)t=-0.1:
0.1;
y=2*square(2*pi*30*t,75);
plot(t,y)gridonaxis(-0.1,0.1,-2.5,2.5)%w=2*pi*30%占空比75%,1、MATLAB在采样与波形发生的应用,5、三角脉冲信号MATLAB语言调用形式:
y=tripuls(t,width,skew)产生一个最大幅值为1,宽度为width、斜度为skew的三角波信号.t=-3:
3;
y=tripuls(t,4,0.5);
plot(t,y)gridonaxis(-3,3,-1.5,1.5),1、MATLAB在采样与波形发生的应用,周期性三角脉冲信号MATLAB语言调用形式:
y=sawtooth(t,width)产生一个周期为2,最大幅值为1,最小幅值为-1周期性三角波信号.t=-5*pi:
0.0001:
5*pi;
y=sawtooth(t,0.5);
plot(t,y)gridonaxis(-16,16,-1.5,1.5),1、MATLAB在采样与波形发生的应用,6、一般周期性脉冲信号MATLAB语言调用形式:
y=pulstran(t,d,func)依据名为func的连续函数并以之为一个周期,从而产生一串周期性的连续函数。
d用于指定周期性的偏移量,这个func函数会被计算length(d)次,最后值相当于:
y=func(t-d
(1)+func(t-d
(2)+.一般的调用形式为:
y=pulstran(t,d,func,p1,p2)其中,p1,p2为func函数需要的额外输入参数值,最后值相当于:
y=func(t-d
(1),p1,p2,.)+func(t-d
(2),p1,p2,.)+,程序举例:
t=0:
1;
d=0:
1/3:
y=pulstran(t,d,rectpuls,0.1);
figure
(1)plot(t,y)gridonaxis(0,1,-0.1,1.5)%p1=0.1,为带宽yy=pulstran(t,d,tripuls,0.1,-1);
figure
(2)plot(t,yy)gridonaxis(0,1,-0.1,1.5)%0.1,1位宽度和斜度,1、MATLAB在采样与波形发生的应用,举例:
产生一频率为10kHz的周期高斯脉冲信号,其带宽为50。
脉冲重复的频率为1kHz,采样率为50kHz,脉冲序列的长度为10ms。
重复时幅度每次衰减为原来的0.8倍。
1/50e3:
10e-3;
0.01;
0.8.(0:
10);
y=pulstran(t,d,gauspuls,1000,0.5);
plot(t,y);
xlabel(时间/s);
ylabel(幅值),1、MATLAB在采样与波形发生的应用,1.2离散信号函数1、指数序列Y=a.k2、正弦序列离散的指数序列与正弦序列用MATLAB的表示与连续信号类似,只不过用stem函数而不是用plot函数来画出序列的波形.3、单位脉冲序列,1、MATLAB在采样与波形发生的应用,k=-50:
50;
y=zeros(1,50),1,zeros(1,50);
stem(k,y),1、MATLAB在采样与波形发生的应用,4、单位阶跃序列k=-50:
y=zeros(1,50),ones(1,51);
stem(k,y),axis(-60,60,-0.5,1.5),5、变换函数1)一维快速离散Fourier变换:
语法格式:
y=fft(x)。
y是计算信号x的快速离散傅里叶变换。
当x为矩阵时,计算x中每一列信号的离散傅里叶变换。
当x的长度为2的幂时,用基2算法;
否则,采用较慢的分裂基算法。
y=fft(x,n)。
计算n点的FFT。
当x的长度大于n时,截断x;
否则补零。
2)一维快速离散Fourier逆变换:
y=ifft(x)。
y是计算信号x的快速离散傅里叶变换逆变换。
y=ifft(x,n)。
计算n点的快速离散傅里叶变换的逆变换。
3)离散余弦变换(DCT)语法格式:
y=dct(x)。
计算信号x的离散余弦变换。
y=dct(x,n)。
计算n点的离散余弦变换。
当x的长度大于n时,截断x;
离散余弦逆变换可由函数idct实现。
2、MATLAB在数字滤波器中的应用,滤波器是指用来对输入信号进行滤波的硬件或软件。
如果滤波器的输入、输出都是离散时间信号,则该滤波器的冲击响应也必然是离散的,这样的滤波器定义为数字滤波器。
数字滤波器用硬件实现的基本部件包括延迟器、乘法器和加法器;
如果用软件来实现时,它即是一段线性卷积程序。
软件实现的优点是系统函数具有可变性,仅依赖于算法结构,而且易于获得较理想的滤波功能。
Matlab的信号处理工具箱的两个基本组成就是滤波器的设计与实现以及谱分析。
工具箱提供了丰富而简便的设计、实现FIR和IIR的方法,使原来繁琐的程序设计简化成函数调用,特别是滤波器的表达方式和形式之间的相互转换显得十分简便,为滤波器的设计和实现开辟了一片广阔的天地。
2、MATLAB在数字滤波器中的应用,2.1、模拟低通滤波器MATLAB中给出了几种不同类型的模拟滤波器原型。
低通模拟Butterworth滤波器原型buttapZ,P,K=buttap(n);
其中,Z,P,K分别是n阶Butterworth滤波器的零点、极点和增益。
低通模拟ChebyshevI型滤波器原型cheb1apZ,P,K=cheb1ap(n,rp)其中,Z,P,K分别是n阶ChebyshevI型滤波器的零点、极点和增益。
滤波器在通带内的最大衰减为rp。
ChebyshevI型滤波器的主要特点是在阻带内达到最大平滑。
低通模拟Chebyshev型滤波器原型cheb2apZ,P,K=cheb2ap(n,rs),2、MATLAB在数字滤波器中的应用,其中,Z,P,K分别是n阶Chebyshev型滤波器的零点、极点和增益。
滤波器在阻带内的最小衰减为rs。
Chebyshev型滤波器的主要特点是在通带内达到最大平滑。
低通模拟椭圆滤波器原型ellipapZ,P,K=ellipap(n,rp,rs)其中,Z,P,K分别是n阶椭圆滤波器的零点、极点和增益。
滤波器在通带内的最大衰减为rp,在阻带内的最小衰减为rs。
低通模拟Bessel滤波器besselapZ,P,K=besselap(n)其中,Z,P,K分别是n阶低通模拟Bessel滤波器的零点、极点和增益。
2、MATLAB在数字滤波器中的应用,分别设计20阶ChebyshevI型低通模拟滤波器,通带内的最大衰减为0.3dB;
20阶低通模拟Chebyshev型滤波器阻带内的最小衰减为45dB,并给出其频率特性图。
z1,p1,k1=cheb1ap(20,0.3);
num1,den1=zp2tf(z1,p1,k1);
%将零极点形式转换为系统函数形式z2,p2,k2=cheb2ap(20,45);
num2,den2=zp2tf(z2,p2,k2);
figure
(1)freqs(num1,den1)%求频率响应figure
(2)freqs(num2,den2),2、MATLAB在数字滤波器中的应用,2、MATLAB在数字滤波器中的应用,对于模拟高通、带通、带阻滤波器,其设计方法为先将要设计的滤波器的技术指标通过某种频率转换关系转换成低通滤波器的技术指标,并依据这些指标设计出低通滤波器的转移函数,然后再依据频率转换关系变成所设计的滤波器的转移函数。
MATLAB的信号处理工具箱提供了从低通滤波器向低通、高通、带通、带阻滤波器转换的函数。
(1)低通向低通的转变lp2lpnumt,dent=lp2lp(num,den,Wo)At,Bt,Ct,Dt=lp2lp(A,B,C,D,Wo)这两条语句分别将表示成传递函数形式与状态方程形式的具有任意截止频率的模拟低通滤波器原型转换成截止频率为Wo的低通滤波器。
2、MATLAB在数字滤波器中的应用,
(2)低通向高通的转变lp2hpnumt,dent=lp2hp(num,den,Wo)At,Bt,Ct,Dt=lp2hp(A,B,C,D,Wo)这两条语句分别将表示成传递函数形式与状态方程形式的具有任意截止频率的模拟低通滤波器原型转换成截止频率为Wo的高通滤波器。
3)低通向带通的转变lp2bpnumt,dent=lp2bp(num,den,Wo,Bw)At,Bt,Ct,Dt=lp2bp(A,B,C,D,Wo,Bw)这两条命令分别将表示成传递函数形式与状态方程形式的具有任意截止频率的模拟低通滤波器原型转换成中心频率为Wo、带宽为Bw的带通滤波器。
(4)低通向高通的转变lp2bsnumt,dent=lp2bs(num,den,Wo,Bw)At,Bt,Ct,Dt=lp2bs(A,B,C,D,Wo,Bw)这两条命令分别将表示成传递函数形式与状态方程形式的具有任意截止频率的模拟低通滤波器原型转换成中心频率为Wo、带宽为Bw的带阻滤波器,2、MATLAB在数字滤波器中的应用,采用两种方法设计10阶模拟椭圆低通滤波器,通带的最
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- MATLAB 信号 处理 中的 应用