DSP数字信号处理实验报告1.docx

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DSP数字信号处理实验报告1

本科学生实验报告

学号*********姓名何胜金

学院物电学院专业、班级12电子

实验课程名称数字信号处理（实验）

教师及职称杨卫平

开课学期第三至第四学年下学期

填报时间2015年3月12日

云南师范大学教务处编印

实验序号

01

实验名称

基本信号的产生 

实验时间

2015年3月12

实验室

云南师范大学同析3栋数字信号处理实验室

一．实验预习

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提供了许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。

这些基本信号是信号处理的基础。

1. 连续信号的产生 

（1） 阶跃信号 

产生阶跃信号u（t）的MATLAB程序如下，运行结果如图1.1.1所示。

 t=-2:

0.02:

6; x=（t>=0）; plot（t,x）; 

axis（[-2,6,0,1.2]）; 补充：

axis一般用来设置axes的样式，包括坐标轴范围，可读比例等 axis（[xmin xmax ymin ymax]） 

axis（[xmin xmax ymin ymax zmin zmax cmin cmax]） 坐标轴设置 

（2） 指数信号 

产生随时间衰减的指数信号x（t）=2*e^（-t）的MATLAB程序如下，运

行结果如图1.1.2所示。

 t=0:

0.001:

5; x=2*exp（-1*t）; plot（t,x）;

（3） 正弦信号 

利用MATLAB提供的函数sin和cos可产生正弦和余弦信号。

产生一

个幅度为2，频率为4Hz，相位为pi\6的正弦信号的MATLAB程序如下，运行结果如图1.1.3所示。

 f0=4; 

w0=2*pi*f0; t=0:

0.001:

1; 

x=2*sin（w0*t+pi/6）; plot（t,x）; 

（4） 矩形脉冲信号 

函数rectpulse（t）可产生高度为1、宽度为1、关于t=0对称的矩形脉冲

信号。

函数rectpulse（t，w））可产生高度为1、宽度为w、关于t=0对称的矩

形脉冲信号。

产生高度为1、宽度为4、延时2s的矩形脉冲信号的MATLAB程序如

下，运行结果如图1.1.4所示。

 t=-2:

0.02:

6; 

x=rectpuls（t-2,4）; plot（t,x）; 

（5） 周期方波 

函数square（w0*t）产生基本频率为w0（周期T=2*PI\w0）的周期方波。

 函数square（w0*t，DUTY））产生基本频率为w0（周期T=2*PI\w0）、占空比DUTY=t\T*100的周期方波。

T为一个周期中信号为正的时间长度。

t=T\2,DUTY=50,square（w0*t,50）等同于square（w0*t）。

产生一个幅度为1，基频为2Hz,占空比为50%的周期方波的MATLAB程序如下，运行结果如图1.1.5所示。

 f0=2; 

t=0:

.0001:

2.5; w0=2*pi*f0; 

y=square（w0*t,50）;%duty cycle=50% plot（t,y）;axis（[0,2.5,-1.5,1.5]）;

（6） 抽样函数 

使用MATLAB提供的函数sin（x）可计算抽样信号想x（t）=sint/t,函数sin（x）的定义为sin（x）=sin（pi*x）\pi*x.产生x（t）=sint/t信号的MATLAB程序如下，运行结果如图1.1.6所示。

 t=-10:

1/500:

10; x=sinc（t/pi）; plot（t,x）; 

2. 离散信号的产生 

（1） 单位脉冲序列和单位阶跃序列 

函数ones（1,n）和zeros（1,n）可以生成单位脉冲序列和单位阶跃序列。

函数ones（1,n）产生1行n列的由1组成的矩阵；函数zeros（1,n） 产生1行n列的由0组成的矩阵。

产生单位脉冲序列&[k-3]的MATLAB程序如下，运行结果如图1.1.7所示。

 k=-4:

20; 

x=[zeros（1,7）,1,zeros（1,17）]; stem（k,x）

产生单位阶跃序列u[k-3]的MATLAB程序如下，运行结果如图1.1.8所示。

 k=-4:

20; 

x=[zeros（1,7）,ones（1,18）]; stem（k,x） 

（2） 指数序列 

产生离散序列x[k]=0.5（3\4）^k的MATLAB程序如下，运行结果如图1.1.9所示。

k=-5:

15; 

x=0.3*（1/2）.^k; stem（k,x）;

（3） 正弦序列 

产生正弦序列sin（pi*k/3+pi\5）的MATLAB程序如下，运行结果如图1.1.10所示。

k=-10:

10; omega=pi/3; 

x=0.5*sin（omega*k+pi/5）; stem（k,x）；

（4） 离散周期方波 

产生幅度为1、基频o=pi/4rad、占空比为50%的周期方波的MATLAB程序如下，运行结果如图1.1.11所示。

 omega=pi/4; k=-10:

10; 

x=square（omega*k,50）; stem（k,x）;

（5） 白噪声序列 

白噪声序列在信号处理中是常用的序列。

函数rand可产生在[0,1]区间均匀分布的白噪声序列，函数rand可产生均值为0，方差为1的高斯分布的白噪声序列。

N=20;k=0:

N-1; x=rand（1,N） stem（k,x）; 

3. 离散序列的基本运算 

离散信号的基本运算主要包括：

信号的加、乘、位移、翻转、卷积、相关等。

3．实验设备及材料

一台带matlab软件的计算机。

⏹4．实验方法步骤及注意事项 实验方法步骤：

（1） 打开MATLAB软件 

（2） 根据题目要求编写程序 （3） 运行程序 （4） 分析实验结果 （5） 关闭计算机  注意事项：

⏹

（1）对于实验仪器要轻拿轻放，遵守实验的规则。

（2）程序运行前要检查程序是否正确。

二、实验内容

1.利用MATLAB产生下列连续信号并作图。

（1） x（t）=-2u（t-1）,-1

t=-1:

0.1:

5; x=（-2）*（t>=1）; plot（t,x）;

（2） x（t）=e^（-0.1*t）*sin（2\3*t）,设0

程序：

t=0:

0.1:

30; 

x=exp（-0.1.*t）.*sin（2.*t/3）; plot（t,x）;

3） x（t）=cos（100*t）+cos（3000*t）,设-0.1

程序：

t=-0.1:

0.001:

0.1; x1=cos（100*t）; x2=cos（3000*t）; y=x1+x2; plot（t,y） 

（4） ） x（t）=cos（0.1*pi*t）*cos（0.8*pi*t）,设0

程序：

t=0:

0.1:

200; 

x=cos（0.1.*pi.*t）.*cos（0.8.*pi.*t）; plot（t,x）; 

2．利用MATLAB产生下列离散序列并作图。

（1）x[k]=1,  （-5<=k<=5）; x[k]=0,  其他； 设-15

k = -15:

15; 

x = （（k <= 5） & （k >=-5））; stem（k, x）;

（2）x[k]=0.9^k[sin（0.25Лk）+cos（0.25Лk）],设-20

t=-20:

0.1:

20; 

x=（0.9.^t）.*[sin（0.25.*pi.*t）+cos（0.25.*pi.*t）]; plot（t,x）; 

4.已知序列：

x[k]=[1,2,0,-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。

 程序：

x=[1,2,0,-1,3,2]; h=[1,-1,1]; y=conv（x,h）; 

stem（[0:

length（y）-1],y）;

（2）计算离散序列的互相关函数Rxy[k]=求和x[k]y[k+n], 并绘出其波形。

 程序：

x=[1,2,0,-1,3,2]; h=[1,-1,1]; y=xcorr（x,h）; 

m=（length（y）-1）/2; stem（[-m:

m],y）;

5.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*pi*k）为原始信号；d[k]为均有分布的白噪声。

（1） 分别产生50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x0[k],d[k]和x[k]的序列波形。

程序：

 k=0:

50; 

omega=pi*0.08; 

x=0.5*cos（omega*k）; stem（k,x）; 

程序：

N=50;k=0:

N-1; x=rand（1,N）; stem（k,x）;

程序：

N=50;k=0:

N-1; x2=rand（1,N）; omega=pi*0.08; 

x1=0.5*cos（omega*k）; y=x1+x2; 

stem（k,x1+x2）;

2. 对实验现象、实验结果的分析及其结论 

熟悉使用了matlab的一些信号的产生，基本上调用matlab自身的函数就能产生数字信号处理所需的一些简单信号，对以后的matlab及信号处理深入学习打下基础，直观地看到了信号与系统理论通过作图实际的表现了出来，感性上认识了DSP：

 Digital Signal Processing数字信号处理具体实现。

当然了，这些信号表示了基本的matlab图形输出，为更加复杂的三维图形，动态作图或simulink等的学习使用打下基础。

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