数字信号处理 实验报告 打印.docx
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数字信号处理实验报告打印
例一：
单位脉冲序列的产生
n=[-3:
3];xn=[（n-0）==0];%序列的起点为-3，终点为3，在n=0处生成一个单位脉冲；
subplot（3,2,1）;stem（n,xn,'.'）;%stem：
离散序列绘图指令；
line（[-3,3],[0,0]）%创建直线；
axis（[-3,3,0,1]）;%控制坐标轴比例和外观；
xlabel（'n'）;ylabel（'x（n）'）%X轴和Y轴标注;
例二：
单位阶跃序列的产生
n=[-10:
10];xn=[（n-0）>=0];%序列的起点为-10，终点为10，在n=0处生成一个单位阶跃；
subplot（3,2,1）;stem（n,xn,'.'）;line（[-10,10],[0,0]）
axis（[-10,10,0,1]）;
xlabel（'n'）;ylabel（'x（n）'）
例三：
矩形序列的产生
clear,closeall%清除所有程序；
n=[-10:
10];xn1=[（n-0）>=0];
xn2=[（n-5）>=0];%定义两个阶跃序列；
xn=xn1-xn2;%两个阶跃序列之差得到矩形序列；
subplot（3,2,1）;stem（n,xn,'.'）;line（[-10,10],[0,0]）
axis（[-10,10,0,1]）;
xlabel（'n'）;ylabel（'x（n）'）
例四：
幅度为1，脉冲宽度占空比duty=50，%周期T=5的周期方波脉冲信号的产生。
T=5,t=-2*T:
0.01:
2*T;duty=50;%duty—信号为正的区域在一个周期内所占的百分比；
x=square（t,duty）;
subplot（2,2,1）
plot（t,x）
title（'连续时间函数-周期方波脉冲'）%title—标出图名；
axis（[-10,10,-1.2,1.2]）
line（[-10,10],[0,0]）
例五：
幅度为±1，周期T=4的三角波脉冲信号的产生
T=4;t=-2.5*T:
0.01:
2.5*T;
x=sawtooth（t-2*T/3,0.5）;%sawtooth（x,width）：
三角波函数，width为该位置的横坐标和周期的比值（0-1的标量）。
width=1时产生锯齿波，width=0.5时产生标准对称三角波；
subplot（3,3,1）;
plot（t,x）;
title（'周期三角波脉冲，T=4'）
axis（[-10,10,-1.2,1.2]）;
line（[-10,10],[0,0]）
实验二
clear;closeall;
N=64;n=[0:
N-1];
A=[1,-0.9];B=[0.05,0.05];%系统差分方程系数向量；
x=[n==0];%产生deta（n）；
x1n=[11111111zeros（1,56）];%产生
x2n=ones（1,64）;%产生
hn=filter（B,A,x）;%filter求系统对序列x的响应；
subplot（2,2,1）;
stem（n,hn,'.'）;
line（[0,64],[0,0]）;
axis（[0,64,0,0.1]）;
title（'（a）系统单位脉冲响应h（n）'）
y1n=filter（B,A,x1n）%求系统对序列x1n的响应；
subplot（2,2,2）;
stem（n,y1n,'.'）;line（[0,64],[0,0]）;
axis（[0,64,0,0.6]）;
title（'（b）系统对R8（n）的响应y1（n）'）
y2n=filter（B,A,x2n）;%求系统对序列x2n的响应；
subplot（2,2,4）;
stem（n,y2n,'.'）;line（[0,64],[0,0]）;
axis（[0,64,0,1]）;
title（'（c）系统对u（n）的响应y2（n）'）
closeall;clearall
x1n=[11111111];N=8;M1=10;M2=4;
h1n=ones（1,10）;
h2n=[12.52.51];
y1n=conv（x1n,h1n）;%conv求卷积；
y2n=conv（x1n,h2n）;
L1=N+M1-1;L2=N+M2-1;
n1=0:
L1-1;n2=0:
L2-1;
subplot（2,2,1）;
stem（n1,y1n,'.'）;
line（[0,20],[0,0]）;
axis（[0,20,0,10]）;
title（'（d）h1（n）与R8（n）的卷积'）;
subplot（2,2,2）;
stem（n2,y2n,'.'）;
line（[0,15],[0,0]）;
axis（[0,15,0,10]）;
title（'（e）h2（n）与R8（n）的卷积'）
un=ones（1,256）;%产生信号un
n=0:
255;
xsin=sin（0.014*n）+sin（0.4*n）;%产生正弦信号
A=［1,－1.8237,0.9801］;
B=［1/100.49,0,－1/100.49］; %系统差分方程系数向量B和A
y31n=filter（B,A,un）;%谐振器对un的响应y31n
y32n=filter（B,A,xsin）; %谐振器对正弦信号的响应y32n
figure（3）
subplot（2,1,1）;stem（n,y31n,’.’）
title（′（f）谐振器对u（n）的响应y31（n）′）
subplot（2,1,2）;stem（n,y32n,’.’）
title（′（g）谐振器对正弦信号的响应y32（n）′）
实验三
clearall;closeall;
x1n=ones（1,4）;
N1=8;N2=16;k1=0:
N1-1;k2=0:
N2-1;w1=k1*2/N1;w2=k2*2/N2;%k1和k2是频域取样点的取值区间，w1和w2是将k值转换为归一化频率；
M=8;xa=1:
（M/2）;xb=（M/2）:
-1:
1;x2n=[xa,xb];%构造x2n
x3n=[xb,xa];
X1k8=fft（x1n,8）;
X1k16=fft（x1n,16）;
X2k8=fft（x2n,8）;
X2k16=fft（x2n,16）;
X3k8=fft（x3n,8）;
X3k16=fft（x3n,16）;
subplot（2,2,1）;stem（w1,abs（X1k8）,'.'）;
title（'（1a）8点DFT[x1（n）]'）;
xlabel（'w/pi'）;ylabel（'幅度'）;
axis（[0,2,0,1.2*max（abs（X1k8））]）;
subplot（2,2,2）;stem（w2,abs（X1k16）,'.'）;
title（'（1b）16点DFT[x1（n）]'）;
xlabel（'w/pi'）;ylabel（'幅度'）;
axis（[0,2,0,1.2*max（abs（X1k16））]）;
figure
（2）%创建图形窗
subplot（2,2,1）;stem（w1,abs（X2k8）,'.'）;
title（'（1c）8点DFT[x2（n）]'）;
xlabel（'w/pi'）;ylabel（'幅度'）;
axis（[0,2,0,1.2*max（abs（X2k8））]）;
subplot（2,2,2）;stem（w2,abs（X2k16）,'.'）;
title（'（1d）16点DFT[x2（n）]'）;
xlabel（'w/pi'）;ylabel（'幅度'）;
axis（[0,2,0,1.2*max（abs（X2k16））]）;
subplot（2,2,3）;stem（w1,abs（X3k8）,'.'）;
title（'（1e）8点DFT[x3（n）]'）;
xlabel（'w/pi'）;ylabel（'幅度'）;
axis（[0,2,0,1.2*max（abs（X3k8））]）;
subplot（2,2,4）;stem（w2,abs（X3k16）,'.'）;
title（'（1f）16点DFT[x3（n）]'）;
xlabel（'w/pi'）;ylabel（'幅度'）;
axis（[0,2,0,1.2*max（abs（X3k16））]）;
clearall;closeall;
N1=8;N2=16;k1=0:
N1-1;k2=0:
N2-1;w1=k1*2/N1;w2=k2*2/N2;n=0:
15;
x1n=cos（pi*n/4）;
x2n=cos（pi*n/4）+cos（pi*n/8）;
X1k8=fft（x1n,8）;
X1k16=fft（x1n,16）;
X2k8=fft（x2n,8）;
X2k16=fft（x2n,16）;
subplot（2,2,1）;stem（w1,abs（X1k8）,'.'）;
title（'（2a）8点DFT[x1（n）]'）;
xlabel（'w/pi'）;ylabel（'幅度'）;
axis（[0,2,0,1.2*max（abs（X1k8））]）;
subplot（2,2,2）;stem（w2,abs（X1k16）,'.'）;
title（'（2b）16点DFT[x1（n）]'）;
xlabel（'w/pi'）;ylabel（'幅度'）;
axis（[0,2,0,1.2*max（abs（X1k16））]）;
subplot（2,2,3）;stem（w1,abs（X2k8）,'.'）;
title（'（2c）8点DFT[x2（n）]'）;
xlabel（'w/pi'）;ylabel（'幅度'）;
axis（[0,2,0,1.2*max（abs（X2k8））]）;
subplot（2,2,4）;stem（w2,abs（X2k16）,'.'）;
title（'（2d）16点DFT[x2（n）]'）;
xlabel（'w/pi'）;ylabel（'幅度'）;
axis（[0,2,0,1.2*max（abs（X2k16））]）;
clearall;closeall;
Fs=64;T=1/Fs;
N=16;n=0:
N-1;
xnT=cos（8*pi*n*T）+cos（16*pi*n*T）+cos（20*pi*n*T）;%对x（t）取样；
Xk16=fft（xnT,16）;
Xk16=fftshift（Xk16）;%将0频率移到频谱中心；
Tp=N*T;F=1/Tp;%求频率分辨率F
k=-N/2:
N/2-1;fk=k*F;
subplot（3,1,1）;
stem（fk,abs（Xk16）,'.'）;
title（'（3a）16点|DFT[x（nT）]|'）;
xlabel（'f（Hz）'）;ylabel（'幅度'）;
axis（[-N*F/2-1,N*F/2-1,0,1.2*max（abs（Xk16））]）;
N=32;n=0:
N-1;
xnT=cos（8*pi*n*T）+cos（16*pi*n*T）+cos（20*pi*n*T）;
Xk32=fft（xnT,32）;
Xk32=fftshift（Xk32）;
Tp=N*T;F=1/Tp;
k=-N/2:
N/2-1;fk=k*F;
subplot（3,1,2）;
stem（fk,abs（Xk32）,'.'）;
title（'（3b）32点|DFT[x（nT）]|'）;
xlabel（'f（Hz）'）;ylabel（'幅度'）;
axis（[-N*F/2-1,N*F/2-1,0,1.2*max（abs（Xk32））]）;
N=64;n=0:
N-1;
xnT=cos（8*pi*n*T）+cos（16*pi*n*T）+cos（20*pi*n*T）;
Xk64=fft（xnT,64）;
Xk64=fftshift（Xk64）;
Tp=N*T;F=1/Tp;
k=-N/2:
N/2-1;fk=k*F;
subplot（3,1,3）;
stem（fk,abs（Xk64）,'.'）;
title（'（3c）64点|DFT[x（nT）]|'）;
xlabel（'f（Hz）'）;ylabel（'幅度'）;
axis（[-N*F/2-1,N*F/2-1,0,1.2*max（abs（Xk64））]）;
实验四
functionst=mstg%编写程序mstg，供后面调用；
N=1600;Fs=10000;T=1/Fs;Tp=N*T;%N为信号s（t）的长度；采样频率Fs=10kHz；
t=0:
T:
（N-1）*T;
k=0:
N-1;
f=k/Tp;
fc1=Fs/10;%第一路调幅信号的载波频率fc1=1kHz;
fm1=fc1/10;%第一路调幅信号的调制信号频率fm1=100Hz;
fc2=Fs/20;%第二路调幅信号的载波频率fc2=500Hz;
fm2=fc2/10%第二路调幅信号的调制信号频率fm2=50Hz;
fc3=Fs/40;%第三路调幅信号的载波频率fc3=250Hz;
fm3=fc3/10;%第三路调幅信号的调制信号频率fm3=25Hz;
xt1=cos（2*pi*fm1*t）.*cos（2*pi*fc1*t）;%产生第一路调幅信号；
xt2=cos（2*pi*fm2*t）.*cos（2*pi*fc2*t）;%产生第二路调幅信号；
xt3=cos（2*pi*fm3*t）.*cos（2*pi*fc3*t）;%产生第三路调幅信号；
st=xt1+xt2+xt3;%三路信号叠加形成时域混叠信号；
fxt=fft（st,N）;%计算信号st的频谱
subplot（3,1,1）;
plot（t,st）;grid;%plot线性x-y坐标绘图；图上加坐标网格；
xlabel（'t/s'）;ylabel（'s（t）'）;
axis（[0,Tp/2,min（st）,max（st）]）;
title（'（a）s（t）的波形'）;
subplot（3,1,3）;
stem（f,abs（fxt）/max（abs（fxt））,'.'）;grid;%stem离散序列绘图；
title（'（b）s（t）的频谱'）;
axis（[0,Fs/5,0,1.2]）;
xlabel（'f/Hz'）;ylabel（'幅度'）;
clearall;closeall;
Fs=10000;T=1/Fs;M=1600;t=0:
T:
（M-1）*T;
st=mstg;%调用子程序mstg；
%==============以下为低通滤波器的设计与实现======================
fp=280;fs=450;
wp=2*fp/Fs;ws=2*fs/Fs;rp=0.1;rs=60;%获取数字滤波器的指标；
[N,wp]=ellipord（wp,ws,rp,rs）;%计算椭圆DF的阶数N；
[B,A]=ellip（N,rp,rs,wp）;%计算椭圆低通DF系统函数系数向量B和A；
[h1w,w]=freqz（B,A）;%计算DF的频率响应
y1t=filter（B,A,st）;%对信号st进行滤波
figure
（2）;subplot（3,1,1）;%figure创建图形窗；
plot（w/pi,20*log10（abs（h1w）））;grid%grid图上加坐标网络；
axis（[0,1,-100,10]）;
xlabel（'w/pi'）;ylabel（'幅度（dB）'）;
subplot（3,1,3）;
plot（t,y1t）;grid
axis（[0,0.1,-1.5,1.5]）;
xlabel（'t/s'）;ylabel（'y1（t）'）;
%===============以下为带通滤波器的设计与实现=========================
fpl=440;fpu=560;fsl=275;fsu=900;rp=0.1;rs=60;
wp=[2*fpl/Fs,2*fpu/Fs];ws=[2*fsl/Fs,2*fsu/Fs];
[N,wp]=ellipord（wp,ws,rp,rs）;
[B,A]=ellip（N,rp,rs,wp）;
[h2w,w]=freqz（B,A）;
y2t=filter（B,A,st）;
figure（3）;subplot（3,1,1）;
plot（w/pi,20*log10（abs（h2w）））;grid
axis（[0,1,-100,10]）;
xlabel（'w/pi'）;ylabel（'幅度（dB）'）;
subplot（3,1,3）;
plot（t,y2t）;grid
axis（[0,0.1,-1.5,1.5]）;
xlabel（'t/s'）;ylabel（'y2（t）'）;
%===============以下为高通滤波器的设计与实现====================
fp=890;fs=600;
wp=2*fp/Fs;ws=2*fs/Fs;rp=0.1;rs=60;
[N,wp]=ellipord（wp,ws,rp,rs）;
[B,A]=ellip（N,rp,rs,wp,'high'）;
[h3w,w]=freqz（B,A）;
y3t=filter（B,A,st）;
figure（4）;subplot（3,1,1）;
plot（w/pi,20*log10（abs（h3w）））;grid
axis（[0,1,-100,10]）;
xlabel（'w/pi'）;ylabel（'幅度（dB）'）;
subplot（3,1,3）;
plot（t,y3t）;grid
axis（[0,0.1,-1.5,1.5]）;
xlabel（'t/s'）;ylabel（'y3（t）'）;
实验五
functionxt=xtg（N）%信号x（t）产生函数，并显示信号的幅频特性曲线
%xt=xtg产生一个长度为N，有加性高频噪声的单频调幅信号xt，采样频率Fs=1khz
%载波频率fc=Fs/10=100Hz，调制正弦波频率f0=Fc/10=10Hz
N=2000;Fs=1000;T=1/Fs;Tp=N*T;
t=0:
T:
（N-1）*T;
fc=Fs/10;f0=fc/10;%载波频率fc=Fs/10，单频调制信号频率为f0=fc/10
mt=cos（2*pi*f0*t）;%产生单频正弦波调制信号mt，频率为f0
ct=cos（2*pi*fc*t）;%产生载波正弦波信号ct，频率为fc
xt=mt.*ct;%相乘产生单频调制信号xt
nt=2*rand（1,N）-1;%产生随机噪声nt
%=========设计高通滤波器hn，用于滤除噪声nt中的低频成分，生成高频噪声=====
fp=150;fs=200;rp=0.1;rs=70;%滤波器指标
fb=[fp,fs];m=[0,1];%计算remenzord函数所需参数f，m，dev
dev=[10^（-rs/20）,（10^（rp/20）-1）/（10^（rp/20）+1）];
[n,fo,mo,w]=remezord（fb,m,dev,Fs）;%确定remenz函数所需参数
hn=remez（n,fo,mo,w）;%调用remenz函数进行设计，用于滤除噪声nt中的低频成分
yt=filter（hn,1,10*nt）;%滤除随机噪声中低频成分，生成高频噪声yt
%===================================================================
xt=xt+yt;%噪声加信号
fst=fft（xt,N）;k=0:
N-1;f=k/Tp;
subplot（3,2,1）;plot（t,xt）;grid;
xlabel（'t/s'）;ylabel（'x（t）'）;
axis（[0,0.5,min（xt）,max（xt）]）;
title（'（a）信号加噪声波形'）
subplot（3,2,2）;plot（f,abs（fst）/max（abs（fst）））;grid;title（'（b）信号加噪声的频谱'）
axis（[0,Fs/2,0,1.2]）;xlabel（'f/Hz'）;ylabel（'幅度'）
clearall;closeall;
%=====调用xtg产生信号xt，xt长度N=1000，并显示xt及其频谱===========
N=1000;xt=xtg（N）;
fp=120;fs=150;rp=0.2;rs=60;%输入给定指标
Fs=1000;T=1/Fs;Tp=N*T;k=0:
N-1;f1=k/Tp;
%
（1）用窗函数法设计滤波器
wc=（fp+fs）/Fs;%理想低通滤波器截止频率（关于pi归一化）
B=2*pi*（fs-fp）/Fs;%过渡带宽度指标
Nb=ceil（11*pi/B）;%blackman窗的长度N
hn=fir1（Nb-1,wc,blackman（Nb））;
ywt=fftfilt（hn,xt,N）;f=[f1,zeros（1,length（ywt）-1）];%调用函数fftfilt对xt滤波
t=0:
T:
[length（ywt）-1]*T;
subplot（3,2,5）;plot（t,ywt）;grid;title（'（c）滤除噪声后的信号波形'）
axis（[0,0.5,-1,1]）;xlabel（'t/s'）;ylabel（'yw（t）'）
%=======
（2）用等波纹逼近法设计滤波器========================
fb=[fp,fs];m=[1,0];%确定remenzord函数所需参数f,m,dev
dev=[（10^（rp/20）-1）/（10^（rp/20）+1）,10^（-rs/20）];
[Ne,fo,mo,W]=remezord（fb,m,dev,Fs）;%确定remenz函数所需参数
hn=remez（Ne,fo,mo,W）;%调用remenz函数进行设计
yet=fftfilt（hn,xt,N）;%调用函数fftfilt对xt滤波
f=[f1,zeros（1,length（yet）-1）];
subplot（3,2,6）;plot（t,yet）;grid;title（'（d）滤除噪声后的信号波形'）
axis（[0,0.5,-1,1]）;xlabel（'t/s'）;ylabel（'ye（t）'）
实验二
实验三
实验四
实验五
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