matlab信號(hào)實(shí)驗(yàn)分析方案

1、大連理工大學(xué)本科實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱：信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)學(xué)院（系）：電子信息與電氣工程學(xué)部專業(yè)：電子信息工程班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名實(shí)驗(yàn)三 離散時(shí)間信號(hào)的波形圖實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.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(shí)間信號(hào)的方法3.熟練掌握離散時(shí)間信號(hào)波形圖的繪制二、習(xí)題：繪出下列序列的圖形:(1)序列x(n )=2nu(n), n-5,L,6/n=-5:6ox1=2.An.*ufunc(n)。figure(1)stem(n,x1, r.)(2)序列x(n) = -nu(-n), n=-5丄,6;n=-5:6ox2=-n.*ufunc(-n)

2、。figure(2)stem(n,x2, b)(3) 序列x(n)二sin( ), n - 0丄,10 / 5n=0:10ox3=sin(n.*pi./5)。figure(3)stem(n,x3,y)1o.eo.e040.2ad.2e 方0830504D302010n-1 1235670510(4) 序列sin(),n = 0,L ,10;5n=0:10。x4=(5./6)。n.*si n(n .*pi./5)。figure(4)stem (n ,x4,丫)a.7 a.6D.5 0.4 a.3 a.2 01-0.1-a. 2e 9 ion實(shí)驗(yàn)四連續(xù)信號(hào)的頻譜圖一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.理解掌握傅立葉變換

3、的定義，并能夠用MATLAB 編程實(shí)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(shí)間信號(hào)頻譜的計(jì)算方法3.熟練掌握繪制連續(xù)時(shí)間信號(hào)頻譜圖的方法二、習(xí)題1）求周期矩形脈沖的頻譜。syms tn TtaoAT=4。A=1otao=1of=A*exp(-j* n*2*pi/T*t)。fn=2*pi* in t(f,t,-tao/2,tao/2)/T fn=simple(fn)。n=-20:-1,eps,1:20。fn=subs(fn,n, n)osubplot(2,1,1) stem(n,fn, filled) lin e(-20 20,0 0)。f(t)-4.5-4-3.5-0.5 0

4、0.53.5 4 4.52）如圖所示三角波信號(hào)，即：f（i）,-2i0)。f2=exp(-t2).*(t20)。 c=conv(f1,f2)。t3=0:0.01:12。plot(t3,c)。xlabel(t)。ylabel(f(t)*h(t)。title(卷積)運(yùn)行結(jié)果：-R112）已知二階系統(tǒng)方程%嚴(yán)t）丘以）花、對(duì)下列情況分別求單位沖激響應(yīng)h（t），并畫出其波形。a.R = 40, L =1H ,C =1/3Fb.R =20, L =1H ,C =1Fc.R =1JL =1H ,C =1Fd.R =OJL =1H,C =1F程序代碼：den=1,4,3。num=3。sys=tf(num,d

5、en)。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(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(

6、num,den)。subplot(2,2,4) impulse(sys)。grid on。title(圖 4) xlabel(t)。ylabel(單)用址回書生自冊(cè)實(shí)驗(yàn)六 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)零極點(diǎn)和幅頻特性一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 掌握連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)零極點(diǎn)的求解2. 分析系統(tǒng)零極點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)幅頻特性的影響3. 分析零極點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響二、習(xí)題：1.求下列系統(tǒng)的零極點(diǎn)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(yùn)行結(jié)果：ans =-3.13000.7247 + 0.6890i0.7247 - 0.6890i-0.3195(1

7、)F(s)432s42s3-3s22s 1Roia=Zero MapReal Axl$25s(s 4s 5)32s 5s 16s 30程序a=1 5 16 30。b=5 20 25 0。sys=tf(b,a)。roots(b)。roots(a)。pzmap(sys)運(yùn)行結(jié)果：-3.0000-1.0000 + 3.0000i-1.0000 - 3.0000i2.對(duì)于更多零極點(diǎn)和不同 零極點(diǎn)位置的連續(xù)系統(tǒng)，作出系統(tǒng)的零極點(diǎn)圖；分 析系統(tǒng)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(gè)極點(diǎn) s=0，增益 k=1 ；不穩(wěn)定程序代碼：PaK-a-ErompJaJao o鬼去FU

8、ffUJ-D.B 4JJB -DJ 亠衛(wèi) D 0.20.-4 Q.B BS 1FeiM Aws(2)F(s)二ans =RMIAxiJa=1 0。b=1。sys=tf(b,a)。figure(1)pzmap(sys)figure(2)bode(b,a)。(2)2 個(gè)共軛極點(diǎn)s -二j5，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)b運(yùn)行結(jié)果：(3)零點(diǎn)在s=0.5,極 點(diǎn) 在s - 0- jO -5-1-1D 959.&3fe詒寧時(shí)F/equency (/ad/sec)PoJa-lE

9、ro Map-0.8-0.6-0_4-0J-0020.40D.6Regd Axis10-1Pde-Z&ro M 甲010.2030.405 OS陽(yáng) I A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)bode(b,a)b運(yùn)行結(jié)果：實(shí)驗(yàn)七 含噪語(yǔ)音信號(hào)的分析濾波器設(shè)計(jì)濾波器是一種基本的處理信號(hào)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(shí)不變的系統(tǒng)。它是處理連續(xù)信號(hào)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PoJa-Zero MapReed Axe程來(lái)描述。它的功能主要是選頻

10、，即濾掉（衰減掉）不需要的信號(hào)成份，保留需要的信號(hào)成份通過(guò)濾波器時(shí)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(guò)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(guò)渡帶 在本實(shí)驗(yàn)中采用的是模擬實(shí)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c 是截止頻率；將截止頻率 fc 作為參數(shù)輸入。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖 7-1 系統(tǒng)流程圖語(yǔ)音錄入模塊實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)錄入功能頻譜分析模塊運(yùn)用傅氏變換理論以及抽樣定理，對(duì)原始的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行的由時(shí)域 到頻域的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行頻譜分析的功能付里葉反變換模塊運(yùn)用傅氏變換理論以及抽樣定理，利用頻譜分析的逆過(guò)程實(shí)現(xiàn)

11、 信號(hào)由頻域至?xí)r域的逆變換功能高通濾波模塊、低通濾波模塊和帶通濾波模塊運(yùn)用頻域?yàn)V波理論實(shí)現(xiàn)對(duì)語(yǔ)音信號(hào) 的濾波處理功能處理后的語(yǔ)音存檔模塊實(shí)現(xiàn)信號(hào)保存功能H(j)H(j )低通濾波器代碼：1.低通濾波器設(shè)計(jì)：% % 原始信號(hào) % % 低通濾波器 % 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) 。 subp

12、lot(311)。 plot(t,x) 。 title( 原始波形 )。subplot(312) 。plot(f,magX) 。title( 原始信號(hào)幅度譜 )。subplot(313) 。plot(f,angX) 。title( 原始信號(hào)相位譜)。 % % 加噪聲信號(hào) % Au=1 。%加噪幅度；x1=Au*sin(10000*t*pi) 。 %加入了一個(gè) 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(

13、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*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

14、,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 )。 subplot(313) 。 plot(f,angle(Z) 。 title( 濾波后相位譜 )。 波形顯示：原始液形涂波后波形加嗓蘆波形x101.高通濾波器：2.%3.% 原始信號(hào) %4.% 高通通濾波器%5.%由于這個(gè)音頻文件的主要音頻

15、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(gè)演示6.x,fs,bits=wavread(D:wa ng.wav)。7.sound(x,fs,bits)。8.N=length(x)。9.t=O:1/fs:N/fs-1/fs。10. P=1024。11. X=fft(x,P)。12. magX=abs(X)。13. angX=angle(X)。14. 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,m

16、agX)。21. title(原始信號(hào)幅度譜)。22. subplot(313)。.L_i 0.51152液波器特性5D-100-15D-200IFreuefiiCy (Hz)K ifmpmp一-S-S是匸1、1!11-Ii_ 1、JL11111 - 1 -l*fc*J二_|1- -|-11V11i0.611521OQ-200IFrequency (Hz)JC甬巴曙一223. plot(f,angX)。24. title(原始信號(hào)相位譜)。25. %26. % 力口噪聲信號(hào) %27. Au=1。%加噪幅度；28. x 仁 Au*sin(1OO*t*pi) 。加入了一個(gè) 50HZ 的噪聲；29.

17、 %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 )。45. %46.

18、% 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) 。62. sound(z,fs,bits)

19、 。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:師始佰號(hào)幅度譜殖始信號(hào)相位譜吁 |_00.511.522.5思三畐詈wdJ-tBWs3帶通濾波器：% % 原始信號(hào)% 帶通濾波器%x,fs,bits=wavread(D:wa ng.wav)。

20、sound(x,fs,bits)。N=length(x)。t=O: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(hào)幅度譜)。subplot(313)。plot(f,angX)。title(原始信號(hào)相位譜)。% % 力口噪聲信號(hào) %Au=1。%加噪幅度；x1=Au*sin(1OOOO*t*pi) 。%加入了一個(gè) 5

21、KHZ 的噪聲； %subplot(221)。灤泯后波廉1%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 % Ts=1/fs。wp=1000,4000 。 ws=500,60

22、00 。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) 。 plot(f,abs(Z) 。 title

23、( 濾波幅度譜 )。 subplot(313) 。plot(f,angle(Z) 。 title( 濾波后相位譜 )。 波形：原姑波形1000&no(I -1-1-1-1-Li-1-00.511 522Sx 1Q4加嗓后相位譜:knuimiiMi他%1.511.622&x1C*遽迪后波刑4帶阻濾波器：% % 原始信號(hào) % % 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(hào)幅度譜 )。 subplot(313) 。 plot