窄带随机信号的产生及分析
更新时间:2024-04-20 17:41:01 阅读量: 综合文库 文档下载
- 窄带随机信号的产生及分析推荐度:
- 相关推荐
成绩 信息与通信工程学院实验报告
(软件仿真性实验)
课程名称:随机信号分析
实验题目:窄带随机信号的产生及分析 指导教师:陈友兴 班级:学号: 学生姓名:
一、 实验目的和任务
1.掌握窄带随机信号的产生方法以及窄带滤波器的设计 2.掌握窄带随机信号包络相位的提取
二、 实验内容及原理
(一)实验原理
在一般无线电接收机中,通常都有高频或中频放大器,它们的通频带往往远小于中心频率f0,既有
?f??1 f0这种线性系统通称为窄带线性系统。
在通信、雷达等许多电子系统中,都常常用一个宽带平稳随机过程来激励一个窄带滤波器,这是在滤波器输出端得到的便是一个窄带随机过程。若用示波器观测此波形,则可看到,它接近一个正弦波,但此正弦波的幅度和相位都在缓慢的随机变化。我们可以证明,任何一个是窄带随机过程X(t)都可以表示为:
X(t)?A(t)cos(?0t??(t))
式中,?0是固定值,对于窄带随机过程来说,?0一般取窄带滤波器的中心频率或载波频率。
在实际应用中,常常需要检测出包络A(t)和??t?的信息。若将窄带随机过程X(t)送入
第1页共1页
包络检波器,则在检波器的输出端可得到包络A(t),若将窄带随机过程X(t),送入一个相位检波器,便可检测出相位信息??t?,如图3.1所示。
A(t)包络检波X(t)低通滤波器W(t)?(t)低通滤波器cos2?0t
图3.1 窄带信号及包络和相位检波器
(二)实验内容
1. 产生一输入信号X(t)?A(t)cos[?0t??(t)]?N(t),其中A(t)??1c?o1st,
?1?2n??1000(n为学号),?0??1,?(t)与A(t)一样,N(t)为高斯白噪声;
2.按图3.1的系统,设计一个低通滤波器,使得X(t)通过系统后的输出W(t)为窄带信号。
三、 实验步骤或程序流程
1. 输入信号,求输入信号的均值、方差、自相关函数、傅里叶变换、功率谱密度,分析各参数的特性;
2. 设计一个低通滤波器;
3.分析滤波后信号时域、频域的各参数的特性。
四、 实验数据及程序代码
clear all;clc;close all;
i=19;%学号为19 n=1024; Fs=20000*i;
t=0:1/Fs:(n-1)/Fs; wo=2*pi*1000*i;
At=cos(wo*t); %输入信号的包络 Nt=normrnd(0,1,1,n); %高斯白噪声
第2页共2页
Xt=At.*cos(4*wo*t+At)+Nt;
M1=mean(Xt); %求输入信号的均值 V1=var(Xt); %求输入信号的方差
X1=xcorr(Xt,'unbiased'); %求X(t)的自相关函数 window=boxcar(length(t)); %产生一个矩形窗
[P1,f1]=periodogram(Xt,window,n,Fs); %求X(t)的功率谱密度 %P11=10*log10(P1);
F1=abs(fft(Xt)); %求傅里叶变换后幅度 freq=(0:n/2)*Fs/n; figure(1)
subplot(221);plot(Xt);title('输入信号时域特性曲线');%绘出输入信号时域特性曲线 subplot(222);plot(X1);title('输入信号自相关函数');%绘出输入信号自相关函数图 subplot(223);plot(f1,P1);title('输入信号功率谱密度');%绘出输入信号功率谱密度图
subplot(224);plot(freq,abs(F1(1:n/2+1)),'k');title('输入信号傅里叶变换特性');%绘出输入信号傅里叶变换特性图 % %带通滤波器设计 % Fs2=Fs/2;
% fs1=800*i;fp1=900*i; % fs2=1100*i;fp2=1200*i;
% ws1=fs1*pi/Fs2; wp1=fp1*pi/Fs2; %归一化通带和阻带截止角频率 % ws2=fs2*pi/Fs2; wp2=fp2*pi/Fs2;
% tr_width=min((wp1-ws1),(wp2-ws2)); %过渡带宽 % N=ceil(6.6*pi/tr_width); %计算N
% N=N+mod(N,2);%保证滤波器系数长N+1为奇数 % wind=(hamming(N+1))';
% wc1=(wp1+ws1)/2;wc2=(ws2+wp2)/2; % fc1=wc1/pi;fc2=wc2/pi;
% b=fir1(N,[fc1 fc2],wind); % 用汉明窗函数设计低通滤波器 % omega=linspace(0,pi,512); % 频率抽样512个点 % mag=freqz(b,1,omega); % 计算频率响应 % magdb=20*log10(abs(mag)); % 计算对数幅度频率响应 % figure(2)
% subplot(121),stem(b,'.');grid on;%axis([0 N-1]); % xlabel('n');ylabel('h(n)');title('单位抽样响应'); % subplot(122),plot(omega*Fs/(2*pi),magdb);grid on; % xlabel('频率');ylabel('dB');title('幅度频率响应'); %低通滤波器设计 Fs2=Fs/2; fp=3000*i; fs=4000*i;
wp=fp*pi/Fs2; %归一化通带截止角频率
ws=fs*pi/Fs2; %归一化阻带截止角频率 mB截止频率 deltaw=ws-wp; %过渡带宽 N=ceil(6.6*pi/deltaw); %计算N
N=N+mod(N,2);%保证滤波器系数长N+1为奇数
第3页共3页
wind=(hamming(N+1))'; wn=(fp+fs)/Fs;
b=fir1(N,wn,wind); % 用汉明窗函数设计低通滤波器
omega=linspace(0,pi,512); % 频率抽样512个点 mag=freqz(b,1,omega); % 计算频率响应 magdb=20*log10(abs(mag)); % 计算对数幅度频率响应 figure(2)
subplot(121),stem(b,'.');grid on;%axis([0 N-1]); xlabel('n');ylabel('h(n)');title('单位抽样响应');
subplot(122),plot(omega*Fs/(2*pi),magdb);grid on;%axis([0 f1*4 -100 10]); xlabel('频率');ylabel('dB');title('幅度频率响应');
At=conv(Xt,b);%滤波 Wt=At([33:1056]);
M2=mean(Wt);%窄带随机信号均值 V2=var(Wt);%窄带随机信号方差
X2=xcorr(Wt,'unbiased');%窄带随机信号自相关函数
[P2,f2]=periodogram(Wt,window,n,Fs);%窄带随机信号功率谱密度 % P22=10*log10(P2); figure(3)
subplot(221);plot(Wt);title('窄带随机信号时域特性');%绘出窄带随机信号时域特性曲线 subplot(222);plot(X2);title('窄带随机信号自相关函数');%绘出窄带随机信号自相关函数图 subplot(223);plot(f2,P2);title('窄带随机信号功率谱密度');%绘出窄带随机信号功率谱密度图
五、 实验数据分析及处理
图3.1 输入信号特性曲线
第4页共4页
图3.2 滤波器特性曲线
图3.3 窄带随机信号特性曲线
分析:由自相关函数图形可看出,中心点上相关程度最高,在其他地方,自相关函数接近于零。宽带噪声通过窄带系统,输出近似服从正态分布。任意分布的白噪声通过线性系统后输出是服从正态分布的,低通系统通带过窄时,输出与输入差别很大,因为只有低频可以通过,高频量被抑制了
六、 实验结论与感悟(或讨论)
通过此次实验,对于窄带随机信号的产生方法我有了更深入的了解,对于信号通过线性系统后的性质更加清楚了,若线性系统输入为正态过程,则该系统输出仍为正态过程。
第5页共5页
正在阅读:
窄带随机信号的产生及分析04-20
【2019年中考真题模拟】天津市2019年中考化学真题试题(含答案)05-05
2019元宵节猜灯谜作文精选06-13
初三英语验收测试题答题卷及答案08-09
2019卫生监督工作总结优秀3篇03-23
2019机电项目年终工作总结_工作总结04-26
2019主席新年贺词观后感600字06-19
2019年幼儿园保健个人工作计划与2019年幼儿园保健工作计划合集10-01
- Win7 安装MySql图示
- 计算器课程设计报告
- 部编版八年下语文第三单元第六单元古诗文理解默写练习及答案
- 13质量通病防治方案和施工措施
- 土力学试题~~~~
- 公务员打印资料
- 传热膜系数测定实验报告 - 图文
- 新时期煤矿协管安全工作的创新与实践
- 第五章 习题及参考答案
- 220kV架空线路强条执行记录表
- 音乐欣赏读后感
- 高炉
- 劳动教育需要新的时代内涵
- 10建筑地面工程施工质量验收规范GB50209-20021
- 银行会计练习题2答案
- 2013年七年级地理上册知识点复习提纲湘教版
- 人教版三年级语文上册第四单元测试题(A卷)(有答案)
- 营养师第九章练习题
- 湖北省武汉市2018届高三毕业生二月调研 理综化学
- 行业分析2018-2023年中国男性护肤品行业市场发展分析及投资前景
- 窄带
- 信号
- 随机
- 产生
- 分析
- 根据医疗器械软件注册技术审查指导原则编写的软件版本命名规则
- 统计基础复习资料
- 生管作业指导书
- 化工进展标准关键词库
- 重庆科技学院本科教育教学改革研究项目管理办法(修订)
- 《数据结构课程设计》最短路径问题实验报告
- 北航现代通信原理作业答案1-2
- 《学习杨善洲同志党性分析材料》
- 2004研究生数学二真题及详解
- 水污染课程设计
- stm32 PWM输入捕获
- 澳兰多二氧化碳通用操作说明书
- 浙 江 省 义 乌 市 教 师 进 修 学 校
- “十三五”规划重点-红蓝粘土项目建议书(立项报告)
- Problems of economics and cost control in charcoal productio
- 行政执法案件检查自查报告
- 浙江大学城市学院英语BB1词汇测试答案 特别鸣谢寒空卧雪供稿
- 秘书四级文书的拟写与处理
- 教科版四年级品德与社会下册各单元期中期末试卷2(附答案)
- 西南大学网络学院污物理化学0129答案已整理