数字信号处理中涉及的MATLAB子函数.docx
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数字信号处理中涉及的MATLAB子函数
实验涉及的MATLAB子函数
plot
功能：
按线性比例关系，在x和y两个方向上绘制二维图形。
调用格式：
plot（x,y）;%绘制以x为横轴、y为纵轴的线性图形。
plot（x1,y1,x2,y2,…）;%在同一坐标系上绘制多组x元素对y元素的线性图形。
subplot
功能：
建立子图轴系，在同一图形界面上产生多个绘图区间。
调用格式：
subplot（m,n,i）;%在同一图形界面上产生一个m行n列的子图轴系，在第i个子图位置上作图。
figure
新建图形窗口
clearall;
功能：
清空存储空间。
clc;
功能：
清空命令窗。
close;
功能：
关闭当前图形窗口。
clf;
功能：
清空当前图形窗口。
stem
功能：
绘制二维脉冲杆图（离散序列）图形。
调用格式：
stem（x,y）;%绘制以x为横轴、y为纵轴的脉冲杆图图形。
hold
功能：
控制当前图形是否刷新的双向切换开关。
调用格式：
holdon;%使当前轴及图形保持而不被刷新，准备接受此后将绘制的新曲线。
holdoff;%使当前轴及图形不再具备不被刷新的性质。
即将holdon与holdoff之间的图形画在一张图上。
title
功能：
在图形的上方标注图名。
调用格式：
title（'string'）;%在图形的上方标注由字符串表示的图名，其中string的内容可以是中文或英文。
xlabel
功能：
在横坐标的下方标注说明。
调用格式：
xlabel（'string'）;%在横坐标的下方标注说明，其中string的内容可以是中文或英文。
ylabel
功能：
在纵坐标的左侧标注说明。
调用格式：
ylabel（'string'）;%在纵坐标的左侧标注说明，其中string的内容可以是中文或英文。
axis
功能：
限定图形坐标的范围。
调用格式：
axis（[x1,x2,y1,y2]）;%在横坐标起点为x1、终点为x2，纵坐标起点为y1、终点为y2的范围内作图。
grid
功能：
在指定的图形坐标上绘制分格线。
调用格式：
grid紧跟在要绘制分格线的绘图指令后面。
例如：
plot（t,y）;grid
gridon绘制分格线。
gridoff不绘制分格线。
text
功能：
在图形上标注文字说明。
调用格式：
text（xt,yt,'string'）;%在图面上（xt,yt）坐标处书写文字说明。
其中文字说明字符串必须使用单引号标注。
set
功能：
设置图形对象属性。
调用格式：
set（gca,'Xtick',xs,'Ytick',ys）;%二维坐标刻度设置。
set（gca,'Xtick',xs,'Ytick',ys,'Ztick',zs）;%三维坐标刻度设置。
xs，ys，zs可以是任何合法的实数向量，分别决定了x，y，z轴的刻度。
pause
功能：
暂停执行文件。
调用格式：
pause;%暂停执行文件，等待用户按任意键继续。
pause（n）;%在继续执行之前，暂停n秒。
length
功能：
取某一变量的长度（采样点数）。
调用格式：
N=length（n）;%取变量n的采样点个数，赋给变量N。
ceil
功能：
圆整到最近的大于等于A的整数。
调用格式：
B=ceil（A）
mod
功能：
模除求余。
调用格式：
mod（x,m）;%x整除m取正余数。
floor
功能：
向-∞舍入为整数。
调用格式：
floor（x）;%将x向-∞舍入为整数。
rand
功能：
产生rand随机信号。
调用格式：
x=rand（n,m）;%用于产生一组具有n行m列的随机信号。
abs
功能：
求绝对值（幅值）。
调用格式：
y=abs（x）;%用于计算x的绝对值。
当x为复数时，得到的是复数模（幅值），即
square
功能：
产生矩形波。
调用格式：
x=square（t）;%类似于sin（t），产生周期为2p，幅值为±1的方波。
x=square（t,duty）;%产生指定周期的矩形波，其中duty用于指定脉冲宽度与整个周期的比例。
sum
功能：
求各元素之和。
调用格式：
Z=sum（x）;%求各元素之和，常用于等宽数组求定积分。
fliplr
功能：
对矩阵行元素进行左右翻转。
调用格式：
x1=fliplr（x）;%将x的行元素进行左右翻转，赋给变量x1。
angle
功能：
求相角。
调用格式：
p=angle（h）;%用于求取复矢量或复矩阵H的相角（以弧度为单位），相角介于－p和＋p之间。
real
功能：
取某一复数的实部。
调用格式：
real（h）;%取复数h的实部。
x=real（h）;%取复数h的实部，赋给变量x。
imag
功能：
取某一复数的虚部。
调用格式：
imag（h）;%取复数h的虚部。
y=imag（h）;%取复数h的虚部，赋给变量y。
zeros（M,N）
M行N列的全零矩阵
ones（M,N）
M行N列的全1矩阵
impz
功能：
求解数字系统的冲激响应。
调用格式：
[h,t]=impz（b,a）;%求解数字系统的冲激响应h，取样点数为缺省值。
[h,t]=impz（b,a,n）;%求解数字系统的冲激响应h，取样点数由n确定。
impz（b,a）;%在当前窗口用stem（t,h）函数出图。
dstep
功能：
求解数字系统的阶跃响应。
调用格式：
[h,t]=dstep（b,a）;%求解数字系统的阶跃响应h，取样点数为缺省值。
[h,t]=dstep（b,a,n）;%求解数字系统的阶跃响应h，取样点数由n确定。
dstep（b,a）;%在当前窗口用stairs（t,h）函数出图。
zplane
功能：
显示离散系统的零极点分布图。
调用格式：
zplane（z,p）;%绘制由列向量z确定的零点、列向量p确定的极点构成的零极点分布图。
zplane（b,a）;%绘制由行向量b和a构成的系统函数确定的零极点分布图。
[hz,hp,ht]=zplane（z,p）;%执行后可得到3个句柄向量：
hz为零点线句柄，hp为极点线句柄，ht为坐标轴、单位圆及文本对象的句柄。
conv
功能：
进行两个序列间的卷积运算。
调用格式：
y=conv（x,h）;%用于求取两个有限长序列x和h的卷积，y的长度取x、h长度之和减1。
例如，x（n）和h（n）的长度分别为M和N，则y=conv（x,h），y的长度为N＋M－1。
使用注意事项：
conv默认两个信号的时间序列从n=0开始，因此默认y对应的时间序号也从n=0开始。
filter
功能：
对数字系统的输入信号进行滤波处理。
调用格式：
y=filter（b,a,x）;%对于由矢量a、b定义的数字系统，当输入信号为x时，对x中的数据进行滤波，结果放于y中。
[y,zf]=filter（b,a,x）;%除得到结果矢量y外，还得到x的最终状态矢量zf。
y=filter（b,a,x,zi）;%可在zi中指定x的初始状态。
filtic
功能：
为filter函数选择初始条件。
调用格式：
z=filtic（b,a,y,x）;%求给定输入x和y时的初始状态。
z=filtic（b,a,y）;%求x=0，给定输入y时的初始状态。
其中，矢量x和y分别表示过去的输入和输出：
x=[x（-1）,x（-2）,…,x（-N）]
y=[y（-1）,y（-2）,…,y（-N）]
fftfilt
功能：
基于FFT算法对数字系统的输入信号进行FIR滤波处理。
调用格式：
y=fftfilt（b,x）;%对于由矢量b定义的数字系统，当输入信号为x时，对x中的数据进行滤波，结果放于y中。
fft
功能：
一维快速傅里叶变换（FFT）。
调用格式：
y=fft（x）;%利用FFT算法计算矢量x的离散傅里叶变换，当x为矩阵时，y为矩阵x每一列的FFT。
当x的长度为2的幂次方时，则fft函数采用基2的FFT算法，否则采用稍慢的混合基算法。
y=fft（x,n）;%采用n点FFT。
当x的长度小于n时，fft函数在x的尾部补零，以构成n点数据；当x的长度大于n时，fft函数会截断序列x。
当x为矩阵时，fft函数按类似的方式处理列长度。
ifft
功能：
一维快速傅里叶逆变换（IFFT）。
调用格式：
y=ifft（x）;%用于计算矢量x的IFFT。
当x为矩阵时，计算所得的y为矩阵x中每一列的IFFT。
y=ifft（x,n）;%采用n点IFFT。
当length（x）n时，将x截断，使length（x）=n。
fftshift
功能：
对fft的输出进行重新排列，将零频分量移到频谱的中心。
调用格式：
y=fftshift（x）;%对fft的输出进行重新排列，将零频分量移到频谱的中心。
当x为向量时，fftshift（x）直接将x中的左右两半交换而产生y。
当x为矩阵时，fftshift（x）同时将x的左右、上下进行交换而产生y。
freqz
功能：
用于求解离散时间系统的频率响应函数
。
调用格式：
[h,w]=freqz（b,a,n）;%可得到数字滤波器的n点幅频响应值，这n个点均匀地分布在[0,p]上，并将这n个频点的频率记录在w中，相应的频响值记录在h中。
缺省时n=512。
[h,f]=freqz（b,a,n,Fs）;%用于对
在[0,Fs/2]上等间隔采样n点，采样点频率及相应频响值分别记录在f和h中。
由用户指定Fs（以Hz为单位）的值。
h=freqz（b,a,w）;%用于对
在[0,2p]上进行采样，采样频率点由矢量w指定。
h=freqz（b,a,f,Fs）;%用于对
在[0,Fs]上采样，采样频率点由矢量f指定。
freqz（b,a,n）;%用于在当前图形窗口中绘制幅频和相频特性曲线。
buttord
功能：
确定巴特沃斯（Butterworth）滤波器的阶数和3dB截止频率。
调用格式：
[n,wn]=buttord（wp,ws,Rp,As,'s'）;%计算巴特沃斯模拟滤波器的阶数和3dB截止频率。
wp、ws可以是实际的频率值或角频率值，wn将取相同的量纲。
Rp为通带最大衰减指标，As为阻带最小衰减指标。
[n,wn]=buttord（wp,ws,Rp,As）;%计算巴特沃斯数字滤波器的阶数和3dB截止频率。
其中，0≤wp（或ws）≤1，其值为1时表示0.5Fs。
Rp为通带最大衰减指标，As为阻带最小衰减指标。
当wp>ws时，为高通滤波器；当wp、ws为二元向量时，为带通或带阻滤波器，此时wn也为二元向量。
cheb1ord
功能：
确定切比雪夫（Chebyshev）Ⅰ型滤波器的阶数和通带截止频率。
调用格式：
[n,wn]=cheb1ord（wp,ws,Rp,As,'s'）;%计算切比雪夫Ⅰ型模拟滤波器的阶数和通带截止频率。
wp、ws可以是实际的频率值或角频率值，wn将取相同的量纲。
Rp为通带最大衰减指标，As为阻带最小衰减指标。
[n,wn]=cheb1ord（wp,ws,Rp,As）;%计算切比雪夫Ⅰ型数字滤波器的阶数和通带截止频率。
其中，0≤wp（或ws）≤1，其值为1时表示0.5Fs。
Rp为通带最大衰减指标，As为阻带最小衰减指标。
当wp>ws时，为高通滤波器；当wp、ws为二元向量时，则为带通或带阻滤波器，此时wn也为二元向量。
cheb2ord
功能：
确定切比雪夫（Chebyshev）Ⅱ型滤波器的阶数和阻带截止频率。
调用格式：
[n,wn]=cheb2ord（wp,ws,Rp,As,'s'）;%计算切比雪夫Ⅱ型模拟滤波器的阶数和阻带截止频率。
wp、ws可以是实际的频率值或角频率值，wn将取相同的量纲。
Rp为通带最大衰减指标，As为阻带最小衰减指标。
[n,wn]=cheb2ord（wp,ws,Rp,As）;%计算切比雪夫Ⅱ型数字滤波器的阶数和阻带截止频率。
其中，0≤wp（或ws）≤1，其值为1时表示0.5Fs。
Rp为通带最大衰减指标，As为阻带最小衰减指标。
当wp>ws时，为高通滤波器；当wp、ws为二元向量时，为带通或带阻滤波器，此时wn也为二元向量。
ellipord
功能：
确定椭圆（Ellipse）滤波器的阶数和通带截止频率。
调用格式：
[n,wn]=ellipord（wp,ws,Rp,As,'s'）;%计算椭圆模拟滤波器的阶数和通带截止频率。
wp、ws可以是实际的频率值或角频率值，wn将取相同的量纲。
Rp为通带最大衰减指标，As为阻带最小衰减指标。
[n,wn]=ellipord（wp,ws,Rp,As）;%计算椭圆数字滤波器的阶数和通带截止频率。
其中，0≤wp（或ws）≤1，其值为1时表示0.5Fs。
Rp为通带最大衰减指标，As为阻带最小衰减指标。
当wp>ws时，为高通滤波器；当wp、ws为二元向量时，为带通或带阻滤波器，此时wn也为二元向量。
butter
功能：
巴特沃斯（Butterworth）模拟或数字滤波器设计。
调用格式：
[b,a]=butter（n,wn,'s'）;%设计截止频率为wn的n阶巴特沃斯模拟低通或带通滤波器，其中wn＞0。
[b,a]=butter（n,wn,'ftype','s'）;%设计截止频率为wn的n阶巴特沃斯模拟高通或带阻滤波器。
ftype=high时，设计高通滤波器；ftype=stop时，设计带阻滤波器，此时wn=[w1,w2]。
[b,a]=butter（n,wn）;%设计截止频率为wn的n阶巴特沃斯数字滤波器。
其中，截止频率是幅度下降到3dB处的频率。
wn∈[0,1]，1对应0.5Fs（取样频率）。
wn=[w1,w2]时，产生数字带通滤波器。
[b,a]=butter（n,wn,'ftype'）;%可设计高通和带阻数字滤波器。
cheby1
功能：
切比雪夫Ⅰ型滤波器设计（通带等波纹）。
调用格式：
[b,a]=cheby1（n,Rp,Wn,'s'）;%设计切比雪夫Ⅰ型模拟低通和带通滤波器。
[b,a]=cheby1（n,Rp,Wn,'ftype','s'）;%设计模拟高通和带阻滤波器。
[b,a]=cheby1（n,Rp,Wn）;%设计截止频率为wn的n阶切比雪夫Ⅰ型数字低通和带通滤波器。
[b,a]=cheby1（n,Rp,Wn,'ftype'）;%设计截止频率为wn的n阶切比雪夫Ⅰ型数字高通和带阻滤波器。
说明：
切比雪夫Ⅰ型滤波器其通带内为等波纹，阻带内为单调。
切比雪夫Ⅰ型滤波器的下降斜率比Ⅱ型大，但其代价是在通带内的波纹较大。
与butter函数类似，cheby1函数可设计数字域和模拟域的切比雪夫Ⅰ型滤波器，其通带内的波纹由Rp（分贝）确定。
其它各公式的使用方法与butter函数相同，可参考相应公式。
cheby2
功能：
切比雪夫Ⅱ型滤波器设计（阻带等波纹）。
调用格式：
[b,a]=cheby2（n,As,Wn,'s'）;%设计切比雪夫Ⅱ型模拟低通和带通滤波器。
[b,a]=cheby2（n,As,Wn,'ftype','s'）;%设计模拟高通和带阻滤波器。
[b,a]=cheby2（n,As,Wn）;%设计截止频率为wn的n阶切比雪夫Ⅱ型数字低通和带通滤波器。
[b,a]=cheby2（n,As,Wn,'ftype'）;%设计截止频率为wn的n阶切比雪夫Ⅱ型数字高通和带阻滤波器。
说明：
cheby2函数其通带内为单调，阻带内为等波纹，因此，由As确定阻带内的波纹。
其它各公式的使用方法与butter函数相同，可参考相应公式。
ellip
功能：
椭圆滤波器设计。
调用格式：
[b,a]=ellip（n,Rp,As,Wn,'s'）;%设计椭圆模拟低通和带通滤波器。
[b,a]=ellip（n,Rp,As,Wn,'ftype','s'）;%设计模拟高通和带阻滤波器。
[b,a]=ellip（n,Rp,As,Wn）;%设计截止频率为wn的n阶椭圆数字低通和带通滤波器。
[b,a]=ellip（n,Rp,As,Wn,'ftype'）;%设计截止频率为wn的n阶椭圆数字高通和带阻滤波器。
ellip函数可得到下降斜度更大的滤波器，但在通带和阻带内均为等波动的。
椭圆滤波器能以最低的阶数实现指定的性能。
bilinear
功能：
双线性变换——将s域（模拟域）映射到z域（数字域）的标准方法，将模拟滤波器变换成离散等效滤波器。
调用格式：
[numd,dend]=bilinear（num,den,Fs）;%将模拟域传递函数变换为数字域传递函数，Fs为取样频率。
[numd,dend]=bilinear（num,den,Fs,Fp）;%将模拟域传递函数变换为数字域传递函数，Fs为取样频率，Fp为通带截止频率。
[zd,pd,kd]=bilinear（z,p,k,Fs）;%将模拟域零极点增益系数变换到数字域，Fs为取样频率。
[zd,pd,kd]=bilinear（z,p,k,Fs,Fp）;%将模拟域零极点增益系数变换到数字域，Fs为取样频率，Fp为通带截止频率。
[Ad,Bd,Cd,Dd]=bilinear（A,B,C,D,Fs）;%将模拟域状态变量系数变换到数字域，Fs为取样频率。
impinvar
功能：
用脉冲响应不变法实现模拟到数字的滤波器变换。
调用格式：
[bd,ad]=impinvar（b,a,Fs）;%将模拟滤波器系数b、a变换成数字的滤波器系数bd、ad，两者的冲激响应不变。
[bd,ad]=impinvar（b,a）;%采用Fs的缺省值1Hz。
boxcar
功能：
矩形窗。
格式：
w=boxcar（n）
说明：
boxcar（n）函数可产生一长度为n的矩形窗函数。
hanning
功能：
hanning（汉宁）窗。
格式：
w=hanning（n）
说明：
hanning（n）可产生n点的hanning窗。
hanning窗函数系数为
hamming
功能：
hamming（哈明）窗。
格式：
w=hamming（n）
说明：
hamming（n）可产生n点的hamming窗。
hamming窗函数系数为
blackman
功能：
blackman（布莱克曼）窗。
格式：
w=blackman（n）
说明：
blackman（n）可产生n点的blackman窗。
blackman窗函数系数为
与等长度的hamming和hanning窗相比，blackman窗的主瓣稍宽，旁瓣稍低。
kaiser
功能：
kaiser（凯塞）窗。
格式：
w=kaiser（n,beta）
说明：
kaiser（n,beta）可产生n点的kaiser窗函数，其中，beta为影响窗函数旁瓣的
参数，其最小的旁瓣抑制
与
之间的关系为
增加
可使主瓣变宽、旁瓣的幅度降低。
fir1
功能：
基于窗函数的FIR数字滤波器设计——标准频率响应，以经典方法实现加窗线性相位FIR滤波器设计，可设计出标准的低通、带通、高通和带阻滤波器。
格式：
b=fir1（n,Wn）;%设计截止频率为Wn的hamming（哈明）加窗线性相位滤波器，滤波器系数包含在b中。
当0≤Wn≤1（Wn=1相应于0.5fs）时，可得到n阶低通FIR滤波器。
当Wn=[W1W2]时，fir1函数可得到带通滤波器，其通带为
1<
<
2。
b=fir1（n,Wn,’ftype’）;%可设计高通和带阻滤波器，由ftype决定：
当ftype=high时，设计高通FIR滤波器；
当ftype=stop时，设计带阻FIR滤波器。
在设计高通和带阻滤波器时，fir1函数总是使用偶对称N为奇数（即第一类线性相位FIR滤波器）的结构，因此当输入的阶次为偶数时，fir1函数会自动加1。
b=fir1（n,Wn,Window）;%利用列矢量Window中指定的窗函数进行滤波器设计，Window长度为n+1。
如果不指定Window参数，则fir1函数采用hamming窗。
b=fir1（n,Wn,’ftype’,Window）;%可利用ftype和Window参数设计各种加窗的滤波器。
由fir1函数设计的FIR滤波器的群延迟为n/2。
MATLAB操作快速入门
MATLAB主界面
窗口显示信息
有问题的.m程序文件
File-Open（打开文件）：
找到lab11.m文件所在的文件夹
CurrentDirectory（当前目录）：
当前正在运行的.m文件所在的文件夹。
用户自编的、被调用的子函数需与主函数在同一个文件夹下
CommandWindow（命令窗）：
1）显示指定变量的结果；
2）编程出错时，用红色字体显示出错的行、列及存在的问题（此例指出第7行15列不完整，从下面的m文件看到，该处缺右括号）
Workspace（工作空间）：
放当前运行程序中所有变量的相关信息（数据类型、维数、具体值、波形）
注意：
1.文件名及文件夹名必须以英文字母开头，由英文字母和数字组成
2..m文件只有在MATLAB界面下打开时，才可点击Debug-Run，运行程序
3.对程序中不理解的语句可参考《实验涉及的MATLAB子函数.doc》获得解答
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