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
YUNNANNORMALUNIVERSITY
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
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MATLAE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：
高等教育岀版社，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]）;
0.8
0.6
0.4
0.2
0I[IL
-t
-2-101
连续指数信号x[t]=2e
t=0:
0.001:
5;
x=2*exp（-1*t）;
plot（t,x）;
2
1.8
1.6
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
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）;
2
矩形脉冲信号
t=-2:
0.02:
6;x=rectpuls（t-2,4）;plot（t,x）
0.9
0.8・0.7
0.6
0.50.4
0.30.2
0.1
-1
0
-2
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）;
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
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）.Ak;
stem（k,x）;
10
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）;
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）,-1t=-1:
0.02:
5;
x=-2*（t>=1）;
plot（t,x）;axis（[-1,5,-2.2,0.2]）
-0.5
-1
-1.5
-2
-1
-0.1t■/2,、、r
（2）x（t）=esin（t）,设03
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-0.10.001:
0.1;
wO=1OO;w仁3000;
x=cos（w0*t）+cos（w1*t）;
plot（t,x）;
2
1.5
1
0.5
0
-0.5
-1
-1.5
-2
-0.1-0.08-0.06-0.04-0.0200.020.040.060.080.1
（4）x（t）=cos（0.1t）cos（0.8t）,设0t=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,-5k5
⑴x[k]={，设-15k15
0,其他
k=-15:
15;
x=[zeros（1,10）,ones（1,11）,zeros（1,10）];
stem（k,x）;
k
（2）x[k]=0.9[sin（0.25k）+cos（0.25k）],设-20k=-20:
20;
w0=0.25*pi;
x=（0.9）.Ak・*[sin（w0*k）+cos（w0*k）];
stem（k,x）;
8
6
4
2
0
-2
-4
-6
-8
2.已知无限长序列x[k]=0.5ku[k]
（1）计算信号的总能量
k=0:
1000;
Y=（k>=0）;
X=（0.5）.Ak.*Y;
E=sum（abs（X）.A2）
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）.Ak.*Y;
E=sum（abs（X）.A2）
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）.Ak.*Y;
E=sum（abs（X）.A2）
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）.Ak.*Y;
E=sum（abs（X）92）
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'）;
y[k]
（2）计算离散序列的相关函数Rxy[k]=x[k]y[kn],并绘出其波形
k-
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'）;
Rxx[n]
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（0.08k）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）;
Y
S
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101520253035404550
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2.实验总结
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