信号分析与处理实验报告 实验一 基本信号的产生.docx
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信号分析与处理实验报告实验一基本信号的产生
本科学生设计性实验报告
学号姓名
学院物理与电子信息专业、班级电子
实验课程名称数字信号处理
教师及职称
开课学期2011至2012学年下学期
填报时间2012年5月27日
云南师范大学教务处编印
一、实验设计方案
实验序号
一
实验名称
基本信号的产生
实验时间
2012年3月22日
实验室
同析三栋
1.实验目的
学习使用Matlab产生基本信号、绘制信号波形、实现信号的基本运算,为信号分析和系统设计奠定基础。
2.实验原理、实验流程或装置示意图
Matlab提供了很多函数用于产生常用的基本信号:
如阶跃信号、脉冲信号、指数信号、正弦信号和周期方波等。
这些信号是信号处理的基础。
3.实验设备及材料
装有Matlab的计算机一台
4.实验方法步骤及注意事项
利用Matlab中的函数分析并绘出常用基本信号的波形。
注意事项:
(1)在使用MATLAB时应注意中英输入法的切换,在中文输入法输入程序时得到的程序是错误的;
(2)MATLAB中两个信号相乘表示为x.*u,中间有个‘.’,同样两个信号相除也是如此;
(3)使用MATLAB编写程序时,应新建一个m文件,而不是直接在Comandante窗口下编写程序;
在使用MATLAB编程时,应该养成良好的编写习惯。
5.实验数据处理方法
比较法画图法
6.参考文献
陈后金,等.《数字信号处理》.2版【M】.北京:
高等教育出版社,2010
张德丰,等.《MATLAB数值计算与方法》.北京:
机械工业出版社,2010
二.实验报告
1.实验现象与结果
连续信号的产生
阶跃信号u[t]
t=-2:
0.02:
6;
x=(t>=0);
plot(t,x);axis([-2,6,0,1.2]);
连续指数信号x[t]=2
t=0:
0.001:
5;
x=2*exp(-1*t);
plot(t,x);
正弦信号
f0=4;
w0=2*pi*f0;
t=0:
0.001:
1;
x=2*sin(w0*t+pi/6);
plot(t,x);
矩形脉冲信号
t=-2:
0.02:
6;
x=rectpuls(t-2,4);
plot(t,x)
周期方波
f0=2;
t=0:
0.0001:
2.5;
w0=2*pi*f0;
y=square(w0*t,50);%(dutycycle=50%)
plot(t,y);axis([0,2.5,-1.5,1.5]);
抽样函数
t=-10:
1/500:
10;
x=sinc(t/pi);
plot(t,x);
离散信号的产生
单位脉冲序列和单位阶跃序列
k=-4:
20;
x=[zeros(1,7),1,zeros(1,17)];
stem(k,x);
k=-4:
20;
x=[zeros(1,7),1,ones(1,17)];
stem(k,x);
指数序列
k=-5:
15;
x=0.3*(1/2).^k;
stem(k,x);
正弦序列
k=-10:
10;
omega=pi/3;x=0.5*sin(omega*k+pi/5);
stem(k,x);
离散周期方波
omega=pi/4;
k=-10:
10;
x=square(omega*k,50);
stem(k,x);
白噪声序列
N=20;k=0:
N-1;
x=rand(1,N);
stem(k,x);
练习题
1.利用Matla产生下列信号并作图
(1)x(t)=-2u(t-1),-1 t=-1: 0.02: 5; x=-2*(t>=1); plot(t,x);axis([-1,5,-2.2,0.2]) (2)x(t)= 设0 t=0: 0.001: 30; f0=1.*exp(-0.1.*t); w0=2/3; x=f0.*sin(t.*w0); plot(t,x); (3)x(t)=cos(100t)+cos(3000t),设-0.1 t=-0.1: 0.001: 0.1; w0=100;w1=3000; x=cos(w0*t)+cos(w1*t); plot(t,x); (4)x(t)=cos(0.1 t)cos(0.8 t),设0 t=0: 0.002: 200; w0=0.1*pi; w1=0.8*pi; x=cos(w0*t).*cos(w1*t); plot(t,x); 2.利用Matlab产生下列离散序列并作图 (1)x[k]=﹛ 设 k=-15: 15; x=[zeros(1,10),ones(1,11),zeros(1,10)]; stem(k,x); (2)x[k]= [sin(0.25 k)+cos(0.25 k)],设-20 20 k=-20: 20; w0=0.25*pi; x=(0.9).^k.*[sin(w0*k)+cos(w0*k)]; stem(k,x); 2.已知无限长序列x[k]=0.5 u[k] (1)计算信号的总能量 k=0: 1000; Y=(k>=0); X=(0.5).^k.*Y; E=sum(abs(X).^2) 输出结果如下: E= 1.3333 (2)分别计算序列前10点、前20点和前30点的总能量及占总能量的百分比 前10点程序如下: k=0: 10; Y=(k>=0); X=(0.5).^k.*Y; E=sum(abs(X).^2) 输出结果如下: E= 1.3333 前20点程序如下 k=0: 20; Y=(k>=0); X=(0.5).^k.*Y; E=sum(abs(X).^2) 输出结果如下: E= 1.3333 前30点程序如下: k=0: 30; Y=(k>=0); X=(0.5).^k.*Y; E=sum(abs(X).^2) 输出结果如下: E= 1.3333 3.已知序列: x[k1,2,0,-1,3,2;k=-2,-1,0,1,2,3],h[k]=[1,-1,1;k=0,1,2]。 (1)计算离散序列的卷积和y[k]=x[k]*h[k],并绘出其波形 x=[1,2,0,-1,3,2]; h=[1,-1,1]; y=conv(x,h); >>subplot(1,1,1); >>stem([0: length(y)-1],y); title('y[k]');xlabel('k'); (2)计算离散序列的相关函数R [k]= 并绘出其波形 x=[1,2,0,-1,3,2]; y=xcorr(x,x); subplot(1,1,1); m=(length(y)-1)/2;stem([-m: m],y); title('Rxx[n]');xlabel('n'); 4.数字信号处理的应用之一是从含有加性噪声的信号中去除噪声。 现有被噪声污染的信号x[k]=s[k]+d[k],式中: s[k]=cos(0.08 k)为原始噪声;d[k]为均匀分布的白噪声。 (1分别产生50个点的序列s[k]和白噪声序列d[k],将二者叠加生成x[k],并在同一张图上绘出x [k],d[k]和x[k]的序列波形。 k=1: 50; w0=0.08*pi; s=cos(w0*k); N=50; d=rand(1,N); x=s+d; subplot(3,1,1); stem(k,x);title('X'); subplot(3,1,2); stem(k,d);title('D'); subplot(3,1,3); stem(k,s);title('S'); (2)均值滤波可以有效的去除叠加在低频信号上的噪声。 已知3点滑动平均数字滤波器的单位脉冲响应为h[k]=[1,1,1;k=0,1,2],计算y[k]=x[k]*h[k],在同一张纸上前50点y[k]/s[k]和x[k]的波形,比较序列y[k]和s[k] h=[1,1,1]; y=conv(x,h); subplot(3,1,1); stem([0: length(y)-1],y); title('Y'); subplot(3,1,2); stem(k,s);title('S'); subplot(3,1,3); stem(k,x);title('X'); 2.实验总结 教师评语及评分: 签名: 年月日
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