数字信号处理实验指导书.docVIP

PAGE PAGE 56 数字信号处理 实 验 指 导 书 实验一 时域离散信号的产生 一、实验目的 1、了解常用时域离散信号及其特点； 2、掌握MATLAB程序的编程方法； 3、熟悉MATLAB函数的调用方法。 二、实验原理 在时间轴上的离散点取值的信号，称为离散时间信号。离散时间信号只在某些离散的瞬时给出函数值，而在其他时刻无定义。它是时间上不连续按一定先后次序排列的一组数的集合，称为时间序列，用x(n)表示，n取整数代表时间的离散时刻。 在MATLAB中用向量来表示一个有限长度的序列。 常用离散信号： 1、单位抽样序列 2、单位阶跃序列 3、实指数序列 4、复指数序列 5、正(余)弦序列 6、随机序列 在利用计算机进行系统的研究时，经常需要产生随机信号，MATLAB提供一个工具函数rand来产生随机信号。 7、周期序列 三、实验用函数 1、stem 功能：绘制二维图形。 调用格式： stem(n,x)；n为横轴，x为纵轴的线性图形。 2、length 功能：计算某一变量的长度或采样点数。 调用格式： N=length(t)；计算时间向量t的个数并赋给变量N。 3、axis 功能：限定图形坐标的范围。 调用格式： axis([x1,x2,y1,y2])；横坐标从x1—x2，纵坐标从y1—y2。 4、zeros 功能：产生一个全0序列。 调用格式： x=zeros(1,n)；产生n个0的序列。 5、ones 功能：产生一个全1序列。 调用格式： y=ones(1,n)；产生n个1的序列。 四、参考实例 例1.1 用Matlab产生单位抽样序列。 %先建立函数impseq(n1,n2,n0) function [x,n]=impseq(n1,n2,n0) n=[n1:n2]; x=[(n-n0)==0]; %编写主程序调用该函数 [x,n]=impseq(-2,8,2); stem(n,x) 程序运行结果如图1-1所示： 图1-1 单位抽样序列 例1.2实数指数序列（运算符“.^”） Matlab程序如下： n=[0:10]; x=0.9.^n; stem(n,x) 程序运行结果如图1-2所示 图1-2 实数指数序列 例1.3复数指数序列（） Matlab程序如下： n=[-10:10]; alpha=-0.1+0.3*j; x=exp(alpha*n); real_x=real(x); image_x=imag(x); mag_x=abs(x); phase_x=angle(x); subplot(2,2,1); stem(n,real_x) subplot(2,2,2); stem(n,image_x) subplot(2,2,3); stem(n,mag_x) subplot(2,2,4); stem(n,phase_x) 程序运行结果如图1-3所示 图1-3 复数指数序列 例1.4正、余弦序列（） Matlab程序如下： n=[0:10]; x=3*cos(0.1*pi*n+pi/3); stem(n,x) 程序运行结果如图1-4所示 图1-4 正、余弦序列 例1.5随机序列 rand(1,N)产生其元素在[0，1]之间均匀分布长度为N的随机序列 randn(1,N)产生均值为0，方差为1，长度为N的高斯随机序列 例1.6周期序列 如何生成周期序列 1、 将一个周期复制p次； 2、借助矩阵运算、matlab下标能力。先生成一个包含p列x(n)值的矩阵，然后用结构（:）来把p列串接成一个长周期序列。因为这个结构只能用于列向，最后还需要做矩阵转置获得所需序列。 Matlab程序如下： x=[1,2,3]; %一个x(n) xn=x*ones(1,3) %生成p列x(n) xn=xn(:) %将p列串接成长列序列并转置 stem(xn) 程序运行的结果如图1-5所示 图1-5 周期序列 五、实验任务 1、调试部分例题程序，掌握Matlab基本操作方法。 2、编写程序，完成下列函数波形： 1）利用zeros函数生成单位抽样序列； 2）利用zeros函数和ones函数生成单位阶跃序列； 六、实验报告 1、简述实验目的、原理。 2、写出上机调试通过的实验任务的程序并描述其图形曲线。 实验二 离散序列的基本运算 一、实验目的 1、加强MATLAB运用。 2、了解离散时间序列在时域中的基本运算。 3、熟悉相关函数的使用方法，掌握离散序列运算程序的编写方法。 二、实验原理 离散序列的时域运算包括信号的相加、相乘，信号的时域变换