matlab信號實驗報告

1、大連理工大學本科實驗報告課程名稱： 信號與系統(tǒng)實驗學院（系）：電子信息與電氣工程學部專 業(yè)： 電子信息工程班 級： 學 號： 姓 名： 實驗三 離散時間信號的波形圖一、 實驗目的1 熟悉產(chǎn)生單位脈沖序列、單位階躍序列、矩形序列、正弦型序列和指數(shù)序列的方法2 掌握用MATLAB生成常用離散時間信號的方法3 熟練掌握離散時間信號波形圖的繪制二、 習題：繪出下列序列的圖形：（1） 序列 n=-5:6;x1=2.n.*ufunc(n);figure(1)stem(n,x1,'r.')（2） 序列n=-5:6;x2=-n.*ufunc(-n);figure(2)stem(n,x2,

2、9;b')（3） 序列n=0:10;x3=sin(n.*pi./5);figure(3)stem(n,x3,'y')（4） 序列n=0:10;x4=(5./6).n.*sin(n.*pi./5);figure(4)stem(n,x4,'r')實驗四 連續(xù)信號的頻譜圖一、 實驗目的1 理解掌握傅立葉變換的定義，并能夠用MATLAB編程實現(xiàn)其函數(shù)功能2 理解傅立葉變換的物理意義，熟練掌握連續(xù)時間信號頻譜的計算方法3 熟練掌握繪制連續(xù)時間信號頻譜圖的方法二、 習題1）求周期矩形脈沖的頻譜。syms t n T tao AT=4;A=1;tao=1;f=A*ex

3、p(-j*n*2*pi/T*t);fn=2*pi*int(f,t,-tao/2,tao/2)/T;fn=simple(fn);n=-20:-1,eps,1:20;fn=subs(fn,n,'n');subplot(2,1,1)stem(n,fn,'filled')line(-20 20,0 0); 2）如圖所示三角波信號，即：，試求其頻譜代碼：syms t wf=1-abs(t)/2;fw=int(f*exp(-j*w*t),t,-2,2);simple(fw);ezplot(fw,-10:10);實驗五 連續(xù)時間系統(tǒng)的響應一、實驗目的1 建立系統(tǒng)的概念2 掌握

4、連續(xù)時間系統(tǒng)的單位沖激響應的求解3 掌握連續(xù)時間系統(tǒng)單位階躍響應的求解 4 介紹常用信號處理的MATLAB工具箱二、習題1） 實現(xiàn)卷積，其中：程序代碼：cleart1=0:0.01:2;t2=0:0.01:10;f1=(t1>0);f2=exp(-t2).*(t2>0);c=conv(f1,f2);t3=0:0.01:12;plot(t3,c);xlabel('t');ylabel('f(t)*h(t)');title('卷積')運行結(jié)果：2） 已知二階系統(tǒng)方程對下列情況分別求單位沖激響應，并畫出其波形。a. b. c. d. 程序代

5、碼：den=1,4,3;num=3;sys=tf(num,den);subplot(2,2,1)impulse(sys);grid on;title('圖1')xlabel('t');ylabel('單位沖擊');den=1,2,1;num=1;sys=tf(num,den);subplot(2,2,2)impulse(sys);grid on;title('圖2')xlabel('t');ylabel('單位沖擊');den=1,1,1;num=1;sys=tf(num,den);subplot(

6、2,2,3)impulse(sys);grid on;title('圖3')xlabel('t');ylabel('單位沖擊');den=1,0,1;num=1;sys=tf(num,den);subplot(2,2,4)impulse(sys);grid on;title('圖4')xlabel('t');ylabel('單位沖擊');實驗六 連續(xù)時間系統(tǒng)零極點和幅頻特性一、實驗目的1掌握連續(xù)時間系統(tǒng)零極點的求解2分析系統(tǒng)零極點對系統(tǒng)幅頻特性的影響3分析零極點對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響二、習題：1. 求下

7、列系統(tǒng)的零極點（1）程序代碼：a=1 2 -3 2 1;b=1 0 -4;sys=tf(b,a);roots(b);roots(a);pzmap(sys)運行結(jié)果：ans = -3.1300 0.7247 + 0.6890i 0.7247 - 0.6890i -0.3195 （2）程序代碼：a=1 5 16 30;b=5 20 25 0;sys=tf(b,a);roots(b);roots(a);pzmap(sys)運行結(jié)果：ans = -3.0000 -1.0000 + 3.0000i -1.0000 - 3.0000i2對于更多零極點和不同零極點位置的連續(xù)系統(tǒng)，作出系統(tǒng)的零極點圖；分析系統(tǒng)

8、是否穩(wěn)定？若穩(wěn)定，作出系統(tǒng)的幅頻特性曲線和相頻特性曲線； （1） 1個極點s=0，增益k=1；不穩(wěn)定程序代碼：a=1 0;b=1;sys=tf(b,a); figure(1)pzmap(sys)figure(2)bode(b,a);（2） 2個共軛極點，增益k=1；程序代碼：a=1 0 25;b=1;sys=tf(b,a);figure(1)pzmap(sys)figure(2)bode(b,a);運行結(jié)果：（3） 零點在s=0.5，極點在，增益k=1；程序代碼：a=1 0.2 25.01;b=1 -0.5;sys=tf(b,a);figure(1)pzmap(sys)figure(2)bod

9、e(b,a);運行結(jié)果： 實驗七 含噪語音信號的分析濾波器設(shè)計 濾波器是一種基本的處理信號的系統(tǒng)，具有傳輸選擇特性的二端口網(wǎng)絡(luò)，是一種線性時不變的系統(tǒng)。它是處理連續(xù)信號的由分立元件構(gòu)成的線性網(wǎng)絡(luò)，其性能可用線性微分方程來描述。它的功能主要是選頻,即濾掉(衰減掉)不需要的信號成份,保留需要的信號成份.通過濾波器時不經(jīng)受衰減或經(jīng)受很小衰減的頻帶稱為通帶,經(jīng)受的衰減超過某一規(guī)定值的頻帶稱為阻帶,位于通帶和阻帶之間的頻帶稱為過渡帶.在本實驗中采用的是模擬實現(xiàn)高通濾波器和低通濾波器的功能。根據(jù)巴特沃茲濾波器的濾波原理，其理想的濾波器函數(shù)為: 其中是截止頻率；將截止頻率fc作為參數(shù)輸入。實驗系統(tǒng)設(shè)計圖7-

10、1 系統(tǒng)流程圖n 語音錄入模塊實現(xiàn)語音信號錄入功能n 頻譜分析模塊運用傅氏變換理論以及抽樣定理，對原始的語音信號進行的由時域到頻域的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)對語音信號進行頻譜分析的功能n 付里葉反變換模塊運用傅氏變換理論以及抽樣定理，利用頻譜分析的逆過程實現(xiàn)信號由頻域至時域的逆變換功能n 高通濾波模塊、低通濾波模塊和帶通濾波模塊運用頻域濾波理論實現(xiàn)對語音信號的濾波處理功能n 處理后的語音存檔模塊實現(xiàn)信號保存功能低通濾波器代碼：1.低通濾波器設(shè)計：% 原始信號 % 低通濾波器 %x,fs,bits=wavread('D:wang.wav');sound(x,fs,bits);N=length(

11、x);t=0:1/fs:N/fs-1/fs;P=1024;X=fft(x,P);magX=abs(X);angX=angle(X);f=0:fs/(2*P):fs/2-fs/(2*P);figure(1);subplot(311);plot(t,x);title('原始波形');subplot(312);plot(f,magX);title('原始信號幅度譜');subplot(313);plot(f,angX);title('原始信號相位譜');% 加噪聲信號 %Au=1;%加噪幅度；x1=Au*sin(10000*t*pi);%加入了一個5K

12、HZ的噪聲；%subplot(221);%plot(t,x1);%觀察噪聲波形用，可注釋掉！x2=x1'y=x2+x;sound(y,fs,bits);Y=fft(y,P);figure(2);subplot(311);plot(t,y);title('加噪聲波形');subplot(312);plot(f,abs(Y);title('加噪后幅度譜');subplot(313);plot(f,angle(Y);title('加噪后相位譜');% 巴特沃思濾波 % 低 通 % Ts=1/fs;wp=1000;ws=5000;wp1=wp*2

13、*Ts;ws1=ws*2*Ts;Rp=3;Rs=30;G,Wn=buttord(wp1,ws1,Rp,Rs);bz,az=butter(G,Wn);figure(3);H,W=freqz(bz,az);freqz(bz,az,256,fs);title('濾波器特性');z=filter(bz,az,y);sound(z,fs,bits);Z=fft(z,P);figure(4);subplot(311);plot(t,z);title('濾波后波形');subplot(312);plot(f,abs(Z);title('濾波幅度譜');subp

14、lot(313);plot(f,angle(Z);title('濾波后相位譜');波形顯示：1. 高通濾波器：2. %3. % 原始信號 %4. % 高通通濾波器 %5. % 由于這個音頻文件的主要音頻成分都集中在低頻，所以用高通可能不適合，這里只是做一個演示6. x,fs,bits=wavread('D:wang.wav');7. sound(x,fs,bits);8. N=length(x);9. t=0:1/fs:N/fs-1/fs;10. P=1024;11. X=fft(x,P);12. magX=abs(X);13. angX=angle(X);14

15、. f=0:fs/(2*P):fs/2-fs/(2*P);15. figure(1);16. subplot(311);17. plot(t,x);18. title('原始波形');19. subplot(312);20. plot(f,magX);21. title('原始信號幅度譜');22. subplot(313);23. plot(f,angX);24. title('原始信號相位譜');25. %26. % 加噪聲信號 %27. Au=1;%加噪幅度；28. x1=Au*sin(100*t*pi);%加入了一個50HZ的噪聲；29.

16、 %subplot(221);30. %plot(t,x1);%觀察噪聲波形用，可注釋掉！31. x2=x1'32. y=x2+x;33. sound(y,fs,bits);34. Y=fft(y,P);35. figure(2);36. subplot(311);37. plot(t,y);38. title('加噪聲波形');39. subplot(312);40. plot(f,abs(Y);41. title('加噪后幅度譜');42. subplot(313);43. plot(f,angle(Y);44. title('加噪后相位譜&

17、#39;);45. %46. % 巴特沃思濾波 %47. % 高 通 % 48. Ts=1/fs;49. wp=2000;50. ws=1000;51. wp1=wp*2*Ts;52. ws1=ws*2*Ts;53. Rp=3;54. Rs=30;55. G,Wn=buttord(wp1,ws1,Rp,Rs);56. bz,az=butter(G,Wn,'high');57. figure(3);58. H,W=freqz(bz,az);59. freqz(bz,az,256,fs);60. title('濾波器特性');61. z=filter(bz,az,y

18、);62. sound(z,fs,bits);63. Z=fft(z,P);64. figure(4);65. subplot(311);66. plot(t,z);67. title('濾波后波形');68. subplot(312);69. plot(f,abs(Z);70. title('濾波幅度譜');71. subplot(313);72. plot(f,angle(Z);73. title('濾波后相位譜');波形圖：3.帶通濾波器：% 原始信號 % 帶通濾波器 %x,fs,bits=wavread('D:wang.wav&#

19、39;);sound(x,fs,bits);N=length(x);t=0:1/fs:N/fs-1/fs;P=1024;X=fft(x,P);magX=abs(X);angX=angle(X);f=0:fs/(2*P):fs/2-fs/(2*P);figure(1);subplot(311);plot(t,x);title('原始波形');subplot(312);plot(f,magX);title('原始信號幅度譜');subplot(313);plot(f,angX);title('原始信號相位譜');% 加噪聲信號 %Au=1;%加噪幅度

20、；x1=Au*sin(10000*t*pi);%加入了一個5KHZ的噪聲；%subplot(221);%plot(t,x1);%觀察噪聲波形用，可注釋掉！x2=x1'y=x2+x;sound(y,fs,bits);Y=fft(y,P);figure(2);subplot(311);plot(t,y);title('加噪聲波形');subplot(312);plot(f,abs(Y);title('加噪后幅度譜');subplot(313);plot(f,angle(Y);title('加噪后相位譜');% 巴特沃思濾波 % 帶 通 % T

21、s=1/fs;wp=1000,4000;ws=500,6000;wp1=wp*2*Ts;ws1=ws*2*Ts;Rp=3;Rs=30;G,Wn=buttord(wp1,ws1,Rp,Rs);bz,az=butter(G,Wn);figure(3);H,W=freqz(bz,az);freqz(bz,az,256,fs);title('濾波器特性');z=filter(bz,az,y);sound(z,fs,bits);Z=fft(z,P);figure(4);subplot(311);plot(t,z);title('濾波后波形');subplot(312);p

22、lot(f,abs(Z);title('濾波幅度譜');subplot(313);plot(f,angle(Z);title('濾波后相位譜');波形：4.帶阻濾波器：% 原始信號 % 帶阻濾波器 %x,fs,bits=wavread('D:wang.wav');%sound(x,fs,bits);N=length(x);t=0:1/fs:N/fs-1/fs;P=1024;X=fft(x,P);magX=abs(X);angX=angle(X);f=0:fs/(2*P):fs/2-fs/(2*P);figure(1);subplot(311);plot(t,x);title('原始波形');subplot(312);plot(f,magX);title('原始信號幅度譜');subplot(313);plot(f,angX);title('