数字信号处理实验熟悉MATLAB环境.docx
数字信号处理实验熟悉MATLAB环境西安交通大学实验报告 成绩 第 页 共 页 课 程 数字信号处理 系 别 实 验 日 期 年 月 日 专业班级 组别 交报告 日 期 年 月 日 姓 名 学号 报 告 退 发 (订正、重做) 同 组 者 教师审批签字 实验名称 熟悉MATLAB环境 一、 实验目的 熟悉MATLAB的主要操作命令； 学会简单的矩阵输入和数据读写； 掌握简单的绘图命令； 学习用MATLAB编程。 二、 实验内容 已知位置向量同为n=0:6的以下三个序列： x=2,-1,4,7,0,-3,5;y=-2,8,0,-3,6,2,-4;w=7,0,-9,-3,4,2,-1; 请用MATLAB计算 (a)u=x+y (b)v=x.*w (c)z=x-y.*w 用MATLAB计算下列序列的线性卷积并作图： (a)x(n)=(n)，h(n)=R5(n) (b)x(n)= R3(n)，h(n)=R4(n) (c)x(n)=(n-2)，h(n)=0.5R3(n) 设滤波器差分方程为y(n)=x(n)+x(n-1)+1/3y(n-1)+1/4y(n-2), 请用nMATLAB计算并作图。 (a)系统的频率响应。 (b)设抽样频率为10kHz，输入正弦波幅度为5，频率为1kHz，记录长度5ms，求系统输出。 一个特定的线性时不变系统，描述它的差分方程如下： y(n)+0.1y(n-1)-0.06y(n-2)=x(n)-2x(n-1) (a) 在0n10之间求得并画出系统得单位脉冲响应，从脉冲响应确定系统的稳定性。 (b)如果此系统的输入为x(n)=5+3cos(0.2n)+4sin(0.6n)u(n) 0n20，求响应y(n)并将x(n)与y(n)作图。 三、实验内容程序及结果 已知位置向量同为n=0:6的以下三个序列： x=2,-1,4,7,0,-3,5 y=-2,8,0,-3,6,2,-4 w=7,0,-9,-3,4,2,-1; 用MATLAB计算(a)u=x+y (b)v=x.*w (c)z=x-y.*w 运行程序为： x=2,-1,4,7,0,-3,5; y=-2,8,0,-3,6,2,-4; w=7,0,-9,-3,4,2,-1; n=0:6; u=x+y v=x.*w z=x-y.*w subplot(3,1,1);stem(n,u) subplot(3,1,2);stem(n,v) subplot(3,1,3);stem(n,z) 运行结果如下图： u = 0 7 4 4 6 -1 1 v = 14 0 -36 -21 0 -6 -5 z = 16 -1 4 -2 -24 -7 1 实验结果分析：由图所示结果可知u,v,z的结果，计算正确，并有图示序列表示。 用MATLAB计算序列的线性卷积并作图。 (a) x(n)=(n)，h(n)=R5(n) 运行程序为： x=1;h=1,1,1,1,1; y=conv(x,h); n1=0;n2=0:(length(y)-1);n3=0:4; subplot(3,1,1);stem(n1,x) subplot(3,1,2);stem(n2,h) subplot(3,1,3);stem(n3,y) 运行结果如下图： (b) x(n)= R3(n)，h(n)=R4(n) 运行程序为： x=1,1,1; h=1,1,1,1; y=conv(x,h) n1=0:2;n2=0:3; n3=0:(length(y)-1); subplot(3,1,1);stem(n1,x) subplot(3,1,2);stem(n2,h) subplot(3,1,3);stem(n3,y) 运行结果如下图： (c) x(n)=(n-2)，h(n)=0.5R3(n) 运行程序为： x=1; h1=1,1,1; n1=2; n2=0:2; h=h1.*(0.5.n2); y=conv(x,h); n3=0:(length(y)-1); subplot(3,1,1);stem(n1,x) subplot(3,1,2);stem(n2,h) subplot(3,1,3);stem(n3,y) 运行程序如下图： n实验结果分析：考虑并计算x(n)和h(n)的周期卷积结果等于线性卷积时候的周期卷积结果。因为若要做周期卷积，则首先要求两者的周期相等，因此要对长度不够的序列进行补零操作。图中所示结果正确，显示清楚。 滤波器差分方程为y(n)=x(n)+x(n-1)+1/3y(n-1)+1/4y(n-2) (a) 求系统的频率响应。 运行程序为： b=1,1; a=1,-1/3,-1/4; freqz(b,a,512) 运行结果如下图： (b) 抽样频率为10kHz，输入正弦波幅度为5，频率为1kHz，记录长度5ms，求系统输出。 运行程序为： b=1,1; a=1,-1/3,-1/4; t=0:1/10000:5/1000; x=5*sin(2*pi*1000*t); y=filter(b,a,x); subplot(2,1,1);plot(x) subplot(2,1,2);plot(y) 运行结果如下图： 实验结果分析： (a)图中很清楚地显示出差分方程的频率响应的结果，可以看出频率响应变化的趋势。(b)图中系统输出结果正确，除了拐点处由于x取值的问题而有折线的感觉。 一个特定的线性时不变系统，描述它的差分方程如下： y(n)+0.1y(n-1)-0.06y(n-2)=x(n)-2x(n-1) (a) 在0n10之间求得并画出系统得单位脉冲响应，从脉冲响应确定系统的稳定性。 运行程序为： b=1,-2; a=1,0.1,-0.06; n1=0:10; x=1,zeros(1,10); y=filter(b,a,x); n2=0:(length(y)-1); subplot(2,1,1);stem(n1,x) subplot(2,1,2);stem(n2,y) 运行结果如下图： (b) 如果此系统的输入为x(n)=5+3cos(0.2n)+4sin(0.6n)*u(n) 0n20，求响应y(n)并将x(n)与y(n)作图。 运行程序为： b=1,-2; a=1,0.1,-0.06; n1=0:20; x=5+3*cos(0.2*pi*n1)+4*sin(0.6*pi*n1); y=filter(b,a,x); subplot(2,1,1);stem(n1,x) subplot(2,1,2);stem(n1,y) 运行结果如下图： 实验结果分析：(a)图中显示系统单位脉冲响应的结果，有图中结果分析可知系统的稳定性好。(b)图中显示x(n)和y(n)的结果，有图示的序列表示直观清楚。 四、实验心得体会 这是数字信号处理的第一次实验，主要是熟悉MATLAB的主要操作命令，学会简单的矩阵输入和数据读写，掌握简单的绘图命令，学习用MATLAB编程解决有关问题。通过这次实验我熟悉了与系统频率响应和系统输出有关的程序命令和绘图命令，为之后的实验打下基础，从得出的结果可以很明显地感觉到Matlab的强大之处。
