数字信号处理实验四报告

实 验 报 告

实验名称_____离散系统分析______

课程名称____数字信号处理________

院 系 部:电气与电子工程 专业班级：信息1002 学生姓名：王萌 学 号: 11012000219 同 组 人: 实验台号: 指导教师：范杰清 成 绩： 实验日期:

华北电力大学

实验四 离散系统分析

一、实验目的

深刻理解离散时间系统的系统函数在分析离散系统的时域特性、频域特性以及稳定性中的重要作用及意义，熟练掌握利用MATLAB分析离散系统的时域响应、频响特性和零极点的方法。掌握利用DTFT和DFT确定系统特性的原理和方法。 二、 实验原理

MATLAB提供了许多可用于分析线性时不变连续系统的函数，主要包含有系统函数、系统时域响应、系统频域响应等分析函数。

1. 离散系统的时域响应

在调用MATLAB函数时，需要利用描述该离散系统的系数函数。对差分方程进行Z变换即可得系统函数：

Y(z)b0?b1z?1???bM?1z?(M?1)?bMz?Mb(z)?? H(z)??1?(

实 验 报 告

实验名称_____离散系统分析______

课程名称____数字信号处理________

院 系 部:电气与电子工程 专业班级：信息1002 学生姓名：王萌 学 号: 11012000219 同 组 人: 实验台号: 指导教师：范杰清 成 绩： 实验日期:

华北电力大学

实验四 离散系统分析

一、实验目的

深刻理解离散时间系统的系统函数在分析离散系统的时域特性、频域特性以及稳定性中的重要作用及意义，熟练掌握利用MATLAB分析离散系统的时域响应、频响特性和零极点的方法。掌握利用DTFT和DFT确定系统特性的原理和方法。 二、 实验原理

MATLAB提供了许多可用于分析线性时不变连续系统的函数，主要包含有系统函数、系统时域响应、系统频域响应等分析函数。

1. 离散系统的时域响应

在调用MATLAB函数时，需要利用描述该离散系统的系数函数。对差分方程进行Z变换即可得系统函数：

Y(z)b0?b1z?1???bM?1z?(M?1)?bMz?Mb(z)?? H(z)??1?(

实验四 离散时间信号的DTFT

一、实验目的

１. 运用MATLAB计算离散时间系统的频率响应。 ２. 运用MATLAB验证离散时间傅立叶变换的性质。

二、实验原理

（一）、计算离散时间系统的DTFT

NN 已知一个离散时间系统?aky(n?k)?k?0?bk?0kTLAB函数frequz非x(n?k)，可以用MA

常方便地在给定的L个离散频率点???l处进行计算。由于H(ej?)是ω的连续函数，需要尽可能大地选取L的值（因为严格说，在MATLAB中不使用symbolic工具箱是不能分析模拟信号的，但是当采样时间间隔充分小的时候，可产生平滑的图形），以使得命令plot产生的图形和真实离散时间傅立叶变换的图形尽可能一致。在MATLAB中，freqz计算出序列{b0,b1,?,bM}和{a0,a1,?,aN}的L点离散傅立叶变换，然后对其离散傅立叶变换值相除得到H(e者512。

例3.1 运用MATLAB画出以下系统的频率响应。 y(n)-0.6y(n-1)=2x(n)+x(n-1) 程序：

j?l),l?1,2,?,L。为了更加方便快速地运算，应将L的值选为2的幂，如256或

clf;

w=

实验四 线性时不变离散时间系统的频域分析

实验室名称： 信息学院2204 实验时间：2015年11月5日

姓 名：蒋逸恒 学号：20131120038 专业： 通信工程 指导教师：陶大鹏

成绩 教师签名： 年 月 日 一、实验目的 1、对线性时不变离散频域系统进行matlab分析，总结离散时不变系统的特点。 2、掌握matlab对离散是不变系统的应用，熟悉数字滤波器的设计过程，掌握其原理。 二、实验内容 Q4.1修改程序P3.1，取三个不同的M值，当w属于[0 2π]时计算并画出 式（2.13）所示滑动平均滤波器的幅度和相位谱。证明由幅度和相位谱表现出的对称类型。它表示了哪种类型的滤波器？你现在能解释习题Q2.1的结果吗？ Q4.2使用修改后的程序P3.1，计算并画出当w属于[0 π]时的传输函数 H（z)=0.15（1-z-2）/（1-0.5z-1+0.7z-2)（4.36) 的因果线性时不变离散时间系统的频率响应。它表示那种类型的滤波器？ Q4.3对下面的传输函数重做习题 H（z)=0.15（1-z-2）

中北大学

实验报告

课 程 名： 数字信号处理I 任课教师： 陈平 专 业： 信息与计算科学 学 号： 1408024111 姓 名： 张冉

实验一 采样定理

一、实验内容

给定信号为x(t)?exp(?at)cos(100*?*at)，其中a为学号， （1）确定信号的过采样和欠采样频率

（2）在上述采样频率的条件下，观察、分析、记录频谱，说明产生上述现象的原因。 二、基本要求

验证采样定理，观察过采样和欠采样后信号的频谱变化。 三、实验结果 (1)过采样频率：

a=11; dt=0.0009; t=0:dt:0.05;

x1=exp(-a*t).*cos(100*pi*a*t); N=length(x1); k=0:(N-1); Y1=fft(x1); Y1=fftshift(Y1); subplot(2,1,1); plot(t,x1);hold on; stem(t,x1,'o'); subplot(2,1,2); plot(k,abs(Y1)); gtext('1408024111张冉');

(2)欠采样频率：

a=11; dt=

数字信号处理 实验报告

实验一 序列的傅立叶变换

一、实验目的

1.进一步加深理解DFS,DFT算法的原理; 2.研究补零问题;

3.快速傅立叶变换（FFT）的应用。 二、 实验步骤

1.复习DFS和DFT的定义，性质和应用；

2熟悉MATLAB语言的命令窗口、编程窗口和图形窗口的使用；3利用提供的程序例子编写实验用程序；4.按实验内容上机实验，并进行实验结果分析；5.写出完整的实验报告，并将程序附在后面。 三、 实验内容

1.周期方波序列的频谱

试画出下面四种情况下的的幅度频谱, 并分析补零后，对信号频谱的影响。

x(n)?cos(0.48?n)?cos(0.52?n)2.有限长序列x(n)的DFT（1）取x(n)(n=0:10)时，画出x(n)的频谱X(k) 的幅度；（2）将（1）中的x(n)以补零的方式，使x(n)加长到(n:0~100)时，画出x(n)的频谱X(k) 的幅度；

（3）取x(n)(n:0~100)时，画出x(n)的频谱X(k) 的幅度。利用FFT进行谱分析

x(t)?2sin(4?t)?5cos(8?t)3.已知：模拟信号

以t=0.01n(n=0:N-1)进行采样，求N点DFT的幅值谱。 请分别画出N=45; N=50

四川大学电气信息学院 数字信号处理实验报告

实验二 时域采样与频域采样

1. 实验结果和分析 （1）时域采样

(a)Fs=1000Hz2001000(a) FT[xa(nT)],Fs=1000Hzx1(n)0-2000204060幅度500005001000f(Hz)(b) FT[xa(nT)],Fs=300Hzn(b)Fs=300Hz200400x2(n)0-200051015幅度20000100200300n(c)Fs=200Hz200200f(Hz)(c) FT[xa(nT)],Fs=200Hzx3(n)0-20005n10幅度1000050100f(Hz)150200分析：时域采样定理：1、对模拟信号以间隔T进行时域等间隔理想采样，形成的采样信号的频谱是原模拟信号频谱以采样角频率为周期进行周期延拓。2、采样频率必须大于等于模拟信号最高频率的两倍以上，才能使采样信号的 频谱不产生频谱混叠。

由图可见，左边在时域上的采样频率逐渐降低，右边所对应的频域图样的混叠情况由微弱变得越来越大。

（2）频域采样

(a)FT[x(n)]20020(b) 三角波序列x(n)|X(ej?)|100000.5?/?(c) 16点频域采样2001x(n)100

数字信号处理 实验报告

1

实验一 信号（模拟、数字）的输入输出实验

（常见离散信号产生和实现）

一、实验目的

1．加深对常用离散信号的理解；

2．掌握matlab中一些基本函数的建立方法。

二、实验原理 1.单位抽样序列

?(n)??

?1?0n?0n?0

在MATLAB中可以利用zeros()函数实现。

x?zeros(1,N);

x(1)?1;如果?(n)在时间轴上延迟了k个单位，得到?(n?k)即：

?(n?k)??

2．单位阶跃序列

?1?0n?kn?0

n?0?1 u(n)??

n?0?0在MATLAB中可以利用ones()函数实现。

x=ones(1,N)

3．正弦序列

x(n)?Asin(2?fn/Fs??)

在MATLAB中,

n=0:N-1;

x=A*sin(2*pi*f*n/Fs+fai)

2

4．复指数序列

x(n)?r?ej?n

在MATLAB中,

n=0:N-1;

x=r*exp(j*w*n) 5．指数序列

x(n)?an

在MATLAB中,

n=0:N-1;

x=a.

《数字信号处理》

实验指导书

--学生用书V2010--

信息与机电工程学院实验中心

2010-04-20

第 1 页 共 25 页

实验一 常见离散信号的MATLAB产生和图形显示

一、实验目的：加深对常用离散信号的理解； 二、实验原理： 1、基础知识：

R1.1 单位样本序列

?[n]???1?0n?0n?0

如果?(n)在时间轴上延迟了k个单位，得到?(n?k)，即：

?1?[n?k]???0R1.2 单位阶跃序列

n?k n?k?1u[n]???0R1.3 指数序列

n?0n?0

x[n]?A?n，其中??e??0?j?0?，A?Aej?，则前式化为

x[n]?Ae?0n?j??0n????Ae?0ncos(?0n??)?jAe?0nsin(?0n??)

R1.4 正弦序列

x[n]?Acos(?0n??)，其中A，?0，?是实数，分别称为正弦序列的振幅、角

频率和初始相位。f0??0/2?称为频率。

2、用到的MATLAB命令 运算符和特殊符号 ： . + - * / .^ ; %

基本矩阵和矩阵控制 i ones pi rand randn 基本函数 cos sin exp imag r

实验一 MATLAB仿真软件的基本操作命令和使用方法

实验内容

1、帮助命令

使用 help 命令，查找 sqrt（开方）函数的使用方法；

2、MATLAB命令窗口

（1）在MATLAB命令窗口直接输入命令行计算y1?2sin(0.5?)1?3的值；

（2）求多项式 p(x) = x3 + 2x+ 4的根；

3、矩阵运算 （1）矩阵的乘法

已知 A=[1 2;3 4]， B=[5 5;7 8]，求 A^2*B

（2）矩阵的行列式

已知 A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]， 求A

（3）矩阵的转置及共轭转置 已知A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]，求A'

已知 B=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i], 求 B.' , B'

（4）特征值、特征向量、特征多项式

已知 A=[1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4] ，求矩阵 A的特征值、特征向量、特征多项式；

（5）使用冒号选出指定元素

已知： A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]；求 A 中第 3 列前 2 个元素；A 中所有列第 2，3 行的元素；

4、Matlab 基本编程方法

（1） 编写命令