1、 对信号进行采样,得到采样序列,其中T为采样间隔,通过改变采样频率可改变T,画出采样频率分别为200Hz,500 Hz,1000 Hz时的采样序列波形; 对不同采样频率下的采样序列进行频谱分析,绘制其幅频和相频曲线,对比各频率下采样序列和的幅频曲线有无差别,如有差别说明原因。 设系统单位抽样响应为,求解当输入为时的系统响应,画出, ,的时域波形及幅频特性曲线,并利用结果验证卷积定理的正确性(此内容将参数设置为A5,a0.5,3.0734,T2)。 用FFT 对信号进行谱分析,观察与中结果有无差别。 由采样序列恢复出连续时间信号,画出其时域波形,对比与原连续时间信号的时域波形,计算并记录两者最大
2、误差。四、详细程序及仿真波形分析:1、连续时间信号x(t)及其400Hz/1000Hz/2000Hz频率抽样信号函数x(n)close all;n=0:50; A=input(请输入A的值 A:);a=input(请输入a的值 a:w0=input(请输入w0的值 w0:T1=0.005;T2=0.002;T3=0.001;T0=0.001;x=A*exp(-a*n*T0).*sin(w0*n*T0);y1=A*exp(-a*n*T1).*sin(w0*n*T1);y2=A*exp(-a*n*T2).*sin(w0*n*T2);y3=A*exp(-a*n*T3).*sin(w0*n*T3);s
3、ubplot(2,1,1);plot(n,x),grid on title(连续时间信号)subplot(2,1,2);stem(n,x),grid on 离散时间信号figure(2)subplot(3,1,1);stem(n,y1),grid on400Hz连续时间信号subplot(3,1,2);stem(n,y2),grid on800Hz连续时间信号subplot(3,1,3);stem(n,y3),grid on2000Hz连续时间信号k=-25:25;W=(pi/12.5)*k;w=W/pi;Y1=y1*(exp(-j*pi/12.5).(n*k);figure(3)plot(w
4、,abs(Y1);grid,xlabel(w),ylabel(幅度400Hz理想采样信号序列的幅度谱axis(-2 2 0 2000);plot(w,angle(Y1);幅角title (800Hz理想采样信号序列的相位谱Y2=y2*(exp(-j*pi/12.5).(nfigure(4)plot(w,abs(Y2);1000Hz理想采样信号序列的幅度谱plot(w,angle(Y2);2000Hz理想采样信号序列的相位谱Y3=y3*(exp(-j*pi/12.5).(nfigure(5)plot(w,abs(Y3);2000Hz理想采样信号序列的幅度谱plot(w,angle(Y3);运行此
5、MATLAB程序,根据提示输入:幅度因子A500,衰减因子a250,模拟角频率250;得如下图形:经分析可得:采样频率为1000Hz时没有失真,500Hz时有横线,产生失真,200Hz时横线加长,失真增大。说明采样频率越大失真越小。2、设系统单位抽样响应为n=1: hb=zeros(1,50); hb(1)=1; hb(2)=1; hb(3)=1; hb(4)=1;hb(5)=1; subplot(3,1,1);stem(hb);系统hbngrid on;m=1: T=1;A=5; a=0.5;T=2;w0=3.0734;x=A*exp(-a*m*T).*sin(w0*m*T);stem(x)
6、;输入信号xny=conv(x,hb);stem(y);输出信号yn grid on;plot(n,hb),grid on矩形序列时域波形plot(m,x),grid on输入信号xn时域波形plot(m,hb);grid , title(输出信号yn时域波形3、用FFT 对信号 plot(n,abs(fft(hb), grid on;h(n)的FFT plot(n,abs(fft(x),grid on;x(n)的FFT plot(abs(fft(y);y(n)的FFT分析:MATLAB中,计算矢量x的DFT及其逆变换的函数分别为fft和ifft,这两个函数采用了混合算法,当N为质数时,采用的
7、是原始的DFT算法。函数是用机器语言编写的,执行速度混快。N点的FFT调用形式为fft(x,N)。如果x的长度小于N,则补零使其成为N点序列;如果省略N点,即以fft(x)形式调用,则按矢量x的长度进行计算;如果x表示一个矩阵,则调用后计算出每列的N点的FFT。4、由采样序列please input the A:please input the a:W0=input(please input the W0:fs=input(please input the fs:49;T=1/fs;t0=10/a;Dt=1/(5*a);t=0:Dt:t0;xa=A*exp(-a*t).*sin(W0*t);K
8、1=50;k1=0:1:K1;W1max=2*pi*500;W1=W1max*k1/K1;w1=W1/pi;Xa=xa*exp(-j*t*W1);x=A*exp(-a*n*T).*sin(W0*n*T);figure(1);subplot(4,1,1);plot(t*1000,xa),grid on;连续时间信号x(t)axis(0 t0*1000 -50 200);xlabel(t:毫秒x(t)subplot(4,1,2);plot(w1,abs(Xa), grid on;连续时间信号频谱Xa(w1)subplot(4,1,3);stem(x)nx(n)采样序列x(n)x1=spline(n
9、*T,x,t);subplot(4,1,4);plot(t*1000,x1);由x(n)恢复x1(t)x1(t)errror=max(abs(x1-xa);k2=-25:W2=(pi/12.5)*k2;w2=W2/pi;X=x*(exp(-j*pi/12.5).(n*k2);figure(2);plot(w2,abs(X);w2输入信号幅度谱axis(-2 2 0 1000);plot(w2,angle(X);输入信号相位谱axis(-2 2 -5 5);幅度因子A1000, 衰减因子a250;250, 采样频率fs=2000Hz;恢复曲线与原信号曲线相同,说明恢复误差很小,如果采样频率减小,
10、误差增大,采样频率增大,则恢复误差更小。采样频率应遵循乃奎斯特定理。4、总结与体会在曹老师的帮助下我们顺利的完成了这个课程设计,通过这次数字信号处理课程设计,让我了解了关于MATLAB软件在数字信号处理方面的应用,又一次学习了MATLAB软件的使用和程序的设计,MATLAB的仿真使我更加深入的了解了数字处理的过程 ,对我们对数字信号处理的理解加深了一步。MATLAB拥有强大的数据仿真能力,在生产和研究中起着非常大的作。MATLAB语言是一种广泛应用于工程计算及数值分析 领域的新型高级语言,Matlab功能强大、简单易学、编程效率高,深受广大科技工作者的欢迎。特别是Matlab还具有信号分析工具
11、箱,不需具备很强的编程能力,就可以很方便地进行信号分析、处理和设计。因此,选择用Matlab进行课程设计。在这过程中我们遇到了所多的难题,通过与老师的交流和学习,让我们学会了很多在课堂上没有理解的难点。同时也进一步加深了对Matlab的理解和认识。MATLAB软件使得困难、枯燥的数字处理过程变得非常简单,不仅能够非常迅速的计算出幅频相频、卷积、DFT、FFT等,而且还能自动画出连续、离散的波形曲线。使我们能非常直观的了解数字信号的处理结果。五、参考文献1 周辉, 董正宏数字信号处理基础及其MATLAB实现.2009.4 2丁玉美, 高西全数字信号处理学习指导与题解3郭仕剑, 王宝顺等MATLAB7.X数字信号处理4楼顺天,姚若玉MATLAB7.X程序设计语言5李行一,蔡忠见数字信号处理6程佩青数字信号处理教程7刘敏,魏玲Matlab通信仿真与应用