數(shù)字信號處理實驗一-實驗報告

數(shù)字信號處理實驗一完本錢文檔內(nèi)容的自學(xué)閱讀和其中各例題后子問題；Q1.1運行程序P1.1，以產(chǎn)生單位樣本序列u[n]并顯示它。答:clf;n=-10:20;u=[zeros(1,10)1zeros(1,20)];stem(n,u);xlabel('時間序號n');ylabel('振幅');title('單位樣本序列');axis([-102001.2])Q1.2命令clf，axis，title，xlabel和ylabel的作用是什么？答：clf去除圖對象，axis控制軸刻度和風(fēng)格的高層指令，title設(shè)置圖名，xlabel和ylabel設(shè)置橫縱坐標(biāo)軸名稱。Q1.3修改程序P1.1以產(chǎn)生帶有延時11個單位樣本的延遲單位樣本序列ud[n]。運行修改的程序并顯示產(chǎn)生的序列。答：clf;n=0:30;ud=[zeros(1,11)1zeros(1,19)];stem(n,ud);xlabel('時間序號n');ylabel('振幅');title('單位樣本序列');axis([03001.2])Q1.4修改程序P1.1以產(chǎn)生單位步長序列s[n].運行修改后程序并顯示產(chǎn)生的序列。答：clf;n=0:30;u=[1.*n];stem(n,u);title('UnitSampleSequence');axis([030030])Q1.5修改程序P1.1，以產(chǎn)生帶有超前7個樣本的延時單位階躍序列sd[n]。運行修改后的程序并顯示產(chǎn)生的序列。答：clf;n=-15:30;s=[zeros(1,8)ones(1,38)];stem(n,s);xlabel('Timeindexn');ylabel('Amplitude');title('UnitSampleSequence');axis([-153001.2]);Q1.6運行程序P1.2，以產(chǎn)生復(fù)數(shù)值的指數(shù)序列。答：clf;c=-(1/12)+(pi/6)*i;K=2;n=0:40;x=K*exp(c*n);subplot(2,1,1);stem(n,real(x));xlabel('時間序號n');ylabel('振幅');title('實部');subplot(2,1,2);stem(n,imag(x));xlabel('時間序號n');ylabel('振幅');title('虛部');Q1.7哪個參數(shù)控制該序列的增長或衰減率？那個參數(shù)控制該序列的振幅？答：參數(shù)c控制該序列的增長或衰減率；參數(shù)K控制該序列的振幅。Q1.8假設(shè)參數(shù)c改為(1/12)+(pi/6)*i，將會發(fā)生什么情況？Q1.9運算符real和imag的作用是什么？答：運算符real和imag的作用分別是提取運算數(shù)值x的“實部”和“虛部”，以便于接下來分別將“實部”和“虛部”成像。Q1.10命令subplot的作用是什么？答：命令subplot的作用是使“實部”和“虛部”用兩張圖像呈現(xiàn)出來，subplot〔a,b,c〕，其中a代表圖像分兩行呈現(xiàn)，b代表圖像分一列呈現(xiàn)，a代表第a行的第b列圖像。Q1.11運行程序P1.3，以產(chǎn)生實數(shù)值的指數(shù)序列。答：clf;n=0:35;a=1.2;K=0.2;x=K*a.^n;stem(n,x);xlabel('時間序號n');ylabel('振幅');Q1.12哪個參數(shù)控制該序列的增長或者衰減率？哪個參數(shù)控制該序列的振幅？答：參數(shù)a控制該序列的增長或者衰減率；參數(shù)K控制該序列的振幅。Q1.13算數(shù)運算符^和.^之間的區(qū)別是什么？答：運算符“^”表示a的指數(shù)是n這個序列；運算符“.^”表示a的指數(shù)分別是n這個序列中的每一個數(shù)字，即對應(yīng)的每一個元素。Q1.14假設(shè)參數(shù)a小于1，會發(fā)生什么情況？將參數(shù)a改為0.9，將參數(shù)K改為20，再次運行程序P1.3.答：〔1〕假設(shè)參數(shù)a小于1，指數(shù)序列在“n=0：35”上是衰減的序列；〔2〕將k改為20后的圖像如下圖：Q1.15該序列的長度是多少？怎么樣才能改變它？答：該序列的長度是35；通過改變“n=0:35”中的“35”這個數(shù)字可以改變序列的長度。Q1.16使用MATLAB命令sum〔s.*s〕可計算用向量s表示的實數(shù)序列s[n]的能量。試求在習(xí)題Q1.11和習(xí)題Q1.14中產(chǎn)生的實數(shù)值指數(shù)序列x[n]的能量。答：Q1.11中：ans=4.5673e+004；Q1.14中：ans=2.1042e+003Q1.17運行程序P1.4以產(chǎn)生正弦序列并顯示它。答：n=0:40;f=0.1;phase=0;A=1.5;arg=2*pi*f*n-phase;x=A*cos(arg);clf;stem(n,x);axis([040-22]);grid;title('正弦序列');xlabel('時間序號n');ylabel('振幅');axis;Q1.18該序列的頻率是多少？怎樣可以改變它？哪個參數(shù)控制該序列的相位？哪個參數(shù)控制該序列的振幅？該序列的周期是多少？答：該序列的頻率是0.1Hz；通過改變f的值可以此正弦序列的頻率；參數(shù)phase控制該序列的初相位；參數(shù)A控制該序列的振幅；該序列的周期是10s。Q1.19該序列的長度是多少？怎么樣可以改變它？答：該序列的長度是41個時間單位，通過改變n的參數(shù)可以改變該序列的長度。Q1.21axis和grid命令的作用是什么？答：axis的作用是規(guī)定圖像顯示的橫縱坐標(biāo)的范圍；grid的作用是顯示圖像上面的“網(wǎng)格”。Q1.22修改程序P1.4，以產(chǎn)生一個，頻率為0.9的正弦序列并顯示它。把此序列和習(xí)題Q1.17所產(chǎn)生的序列相比擬。修改程序P1.4以產(chǎn)生一個頻率為1.1的正弦序列并顯示它。把此序列與Q1.17中產(chǎn)生的序列相比擬，評價你的結(jié)果。答：修改正弦序列的頻率只需要改變程序中“f”的值即可，第一個改為f=0.9，結(jié)果如下列圖：第二個改為f=1.1，結(jié)果圖像如下：結(jié)論：該圖像與f=0.1時的圖像一樣，因為該正弦序列的最小周期是2pi的,而當(dāng)f=0.9與f=1.1時正好是2pi的整數(shù)倍。Q1.23修改上述程序，以產(chǎn)生長度為50、頻率為0.08、振幅為2.5、相移為90度的一個正弦序列并顯示它。該序列的周期是多少？程序：n=0:49;f=0.08;phase=1.57;A=2.5;arg=2*pi*f*n-phase;x=A*cos(arg);clf;stem(n,x);axis([049-2.52.5]);grid;title('正弦序列');xlabel('時間序號n');ylabel('振幅');axis;本序列周期為12.5s。Q1.24在程序P1.4中用plot命令代替stem命令，運行新程序。新圖形與習(xí)題Q1.17中產(chǎn)生的圖形有什么區(qū)別？答：答：原圖像是離散的，新圖像是連續(xù)的，說明plot命令是用平滑的線將各點連接起來產(chǎn)生連續(xù)波，而stem命令那么是用各點來產(chǎn)生離散波。Q1.25在程序P1.4中用stairs命令代替stem命令，運行新程序。新圖形與習(xí)題Q1.17和習(xí)題Q1.24中產(chǎn)生的圖形有什么區(qū)別？答：Stairs函數(shù)是用直線將相應(yīng)的點連接起來，類似于階梯狀。Q1.26編寫一個MATLAB程序，以產(chǎn)生并顯示一個長度為100的隨機信號，該信號在區(qū)間[-2，2]中均勻分布。答：clf;x=(rand(1,100))*4-2;plot(x);Q1.27編寫一個MATLAB程序，以產(chǎn)生并顯示一個長度為75的高斯隨機信號，該信號正態(tài)分布且均值為0，方差為3.答：clf;x=0+3*randn(1,75);stem(x);Q1.28編寫一個MATLAB程序，以產(chǎn)生并顯示五個長度為31的隨機信號。{X[n]}={AQUOTE}其中振幅A和相位Φ是統(tǒng)計獨立的隨機變量，振幅在區(qū)間0QUOTE相位區(qū)間在0QUOTE內(nèi)均勻分布。答：clear,clcn=0:31;B=0;A=0;f=100A=4.*rand(1,length(n));B=2.*pi*rand(1,length(n));x=A.*cos(2*pi*f.*n+B);subplot(5,1,1)plot(n,x)axis([031-44]);grid;title('隨機正弦信號一');xlabel('n');ylabel('幅值A(chǔ)');A=4.*rand(1,length(n));B=2.*pi*rand(1,length(n));x=A.*cos(2*pi*f.*n+B);subplot(5,1,2)plot(n,x)axis([031-44]);grid;title('隨機正弦信號二');xlabel('n');ylabel('幅值A(chǔ)');A=4.*rand(1,length(n));B=2.*pi*rand(1,length(n));x=A.*cos(2*pi*f.*n+B);subplot(5,1,3)plot(n,x)axis([031-44]);grid;title('隨機正弦信號三');xlabel('n');ylabel('幅值A(chǔ)');A=4.*rand(1,length(n));B=2.*pi*rand(1,length(n));x=A.*cos(2*pi*f.*n+B);subplot(5,1,4)plot(n,x)axis([031-44]);grid;title('隨機正弦信號四');xlabel('n');ylabel('幅值A(chǔ)');A=4.*rand(1,length(n));B=2.*pi*rand(1,length(n));x=A.*cos(2*pi*f.*n+B);subplot(5,1,5)plot(n,x)axis([031-44]);grid;title('隨機正弦信號五');xlabel('n');ylabel('幅值A(chǔ)');Q1.29運行程序P1.5，以產(chǎn)生所有相關(guān)的信號。答：clf;R=51;d=0.8*(rand(R,1)-0.5);m=0:R-1;s=2*m.*(0.9.^m);x=s+d';subplot(2,1,1);plot(m,d','r-',m,s,'g--',m,x,'b-.');xlabel('時間序號n');ylabel('振幅');legend('d[n]','s[n]','x[n]');x1=[00x];x2=[0x0];x3=[x00];y=(x1+x2+x3)/3;subplot(2,1,2);plot(m,y(2:R+1),'r-',m,s,'g--');legend('y[n]','s[n]');xlabel('時間序號n');ylabel('振幅');Q1.30未污染的信號s[n]是什么樣的形式？加性噪聲d[n]是什么樣的形式？答：未污染的信號的形式應(yīng)該為S[n]=2*m。*〔0.9.^m);表達(dá)式所表示的圖形，不過自變量的取值為0-50的整數(shù)，因此圖形應(yīng)該為一系列離散的點；加性噪聲d[n]=0.8*(rand(R,1)-0.5)的形式應(yīng)該為在區(qū)間〔-0.4，0.4〕中均勻分布長度為51的隨機信號，且為列向量51*1。Q1.31使用語句x=s+d能產(chǎn)生被噪聲污染的信號嗎？假設(shè)不能，為什么？答：不能，因為s和d均是矩陣，d與s要想相加必須匹配，而矩陣d本身與矩陣s不匹配，必須把d轉(zhuǎn)置變?yōu)閐'才能與s進行相加。Q1.32信號x1,x2和x3與信號x之間的關(guān)系是什么？答：x1是x的延時，x2和x相等，x3超前于x。Q1.33legend命令的作用是什么？答：legend命令使得對MATLAB所畫的圖形進行注釋Q1.34：在載波信號xH[n]和調(diào)制信號xL[n]采用不同頻率、不同調(diào)制指數(shù)m的情況下，運行程序P1.6，以產(chǎn)生振幅調(diào)制信號y[n]。

答：n=0:100;m=0.4;fH=0.1;fL=0.01;

xH=sin(2*pi*fH*n);

xL=sin(2*pi*fL*n);

y=(1+m*xL).*xH

stem(n,y);

grid;xlabel('時間序號

n');

ylabel('振幅');Q1.35：算術(shù)運算符*和.*之間的區(qū)別是什么？答：

“*”是進行兩個標(biāo)量的相乘，所得結(jié)果仍為一個標(biāo)量；“.*”是長度相同的行向量〔或者列向量相乘〕，所得結(jié)果仍為長度不變的行向量〔或者列向量〕。Q1.36：運行程序P1.7，以產(chǎn)生掃頻正弦序列x[n]。答：n=0:100;

a=pi/2/100;b=0;

arg=a*n.*n+b*n;

x=cos(arg);

clf;

stem(n,x);

axis([0,100.-1.5,1.5]);

title('掃頻正弦信號');

xlabel('時間序號n');

ylabel('振幅');

grid;axis;Q1.37：該信號最小頻率和最大頻率是多少？答：最小頻率是4HZ，最大頻率是400HZ。Q1.38：如何修改以上程序才能產(chǎn)生一個最小頻率為0.1最大頻率為0.3的掃頻正弦信號？答：n=0:100;a=0.1;b=0.3;arg=a*n.*n+b*n;x=cos(arg);clf;stem(n,x);axis([0,100,-1.5,1.5]);title('掃頻正弦信號');xlabel('時間序號n');Q1.39：在命令窗口鍵入who。此時窗口會顯示什么信息？答：Q1.40：在命令窗口鍵入whos。此時窗口會顯示什么信息？Q1.41：編寫MATLAB程序，以產(chǎn)生圖1.1和圖1.2中所示的方波和鋸齒波序列，并將序列繪制出來。答：產(chǎn)生方波程序：T=6;n=-5:0.1:2*T;duty=50;x=2*square(n,duty);stem(n,x,'*k');gridon;產(chǎn)生鋸齒波程序：t=-6*pi:0.0001:6*pi;y=sawtooth(t);plot(t,y);2.給出如下函數(shù)的幫助英文說明和翻譯〔不局限于如下函數(shù)，多翻譯其他函數(shù)并翻譯正確者可有加分〕SquarestemstairszerosonessawtoothFliplr方式：首先在matlab命令窗中輸入“docstem”(這里以stem為例，其他函數(shù)類似)，在跳出幫助窗口中“Description”內(nèi)容即為翻譯內(nèi)容。答：Description〔Square〕x

=

square(t)generatesasquarewavewithperiod2πfortheelementsoftimevectort.square(t)issimilartosin(t),butcreatesasquarewavewithpeaksof±1insteadofasinewave.x

=

square(t,duty)generatesasquarewavewithspecifieddutycycle,duty,whichisanumberbetween0and100.Thedutycycleisthepercentoftheperiodinwhichthesignalispositive.翻譯：x=square(t)生成一個基于時間向量t的周期為2π的方波。Square〔t〕類似于sin(t),但是產(chǎn)生一個峰值為±1的方波而不是正弦波。X=square(t,duty)生成一個具有指定的工作周期的方波，工作，是從0到100的數(shù)字。工作周期是正向信號的周期的百分比。Description〔stem〕Atwo-dimensionalstemplotdisplaysdataaslinesextendingfromabaselinealongthex-axis.Acircle(thedefault)orothermarkerwhosey-positionrepresentsthedatavalueterminateseachstem.stem(Y)plotsthedatasequenceYasstemsthatextendfromequallyspacedandautomaticallygeneratedvaluesalongthex-axis.WhenYisamatrix,stemplotsallelementsinarowagainstthesamexvalue.stem(X,Y)plotsXversusthecolumnsofY.XandYmustbevectorsormatricesofthesamesize.Additionally,XcanbearoworacolumnvectorandYamatrixwithlength(X)rows.stem(...,'fill')specifieswhethertocolorthecircleattheendofthestem.stem(...,LineSpec)specifiesthelinestyle,markersymbol,andcolorforthestemandtopmarker(thebaselineisnotaffected).SeeLineSpecformoreinformation.stem(...,'PropertyName',PropertyValue,...)specifiespropertynameandpropertyvaluepairsforthestemseriesobjectsthefunctioncreates.stem(axes_handle,...)plotsintotheaxesobjectwiththehandleaxes_handleinsteadofintothecurrentaxesobject(gca).h=stem(...)returnsavectorofstemseriesobjecthandlesinh,onehandlepercolumnofdatainY.翻譯：一個二維離散數(shù)據(jù)的火柴桿圖展示了從一個根底線沿著X軸作為線性延伸的數(shù)據(jù)。一個循環(huán)〔默認(rèn)〕或者其他標(biāo)記了Y的坐標(biāo)代表了每一莖的數(shù)值。在二維離散數(shù)據(jù)的火柴桿圖〔Y〕中數(shù)據(jù)順序Y作為莖來從相等的空間和沿著x軸的自動遷移數(shù)據(jù)延伸。當(dāng)Y是矩陣時，莖葉圖所有元素在與相同x數(shù)值的相反一行中。二維離散數(shù)據(jù)的火柴桿圖〔X,Y〕中X與Y列相對。X和Y必須是向量或者相同尺寸的矩陣。另外，X可以使一行或者一列向量，Y是一個長度等于X的列。二維離散數(shù)據(jù)的火柴桿圖(...,'fill')指定在二維離散數(shù)據(jù)的火柴桿圖循環(huán)終點是否改變顏色。二維離散數(shù)據(jù)的火柴桿圖(...,LineSpec)指定線性類型，標(biāo)記符號，，和二維離散數(shù)據(jù)的火柴桿圖的顏色和頂端標(biāo)記〔基線不受影響〕。查看LineSpec獲得更多信息。二維離散數(shù)據(jù)的火柴桿圖(...,'PropertyName',PropertyValue,...)指定特定的名字和特定的數(shù)值對作為stemseries工程的功能產(chǎn)生。二維離散數(shù)據(jù)的火柴桿圖(axes_handle,...)運用axes_handle繪制進入坐標(biāo)軸的目標(biāo)取代進入的最近的坐標(biāo)軸目標(biāo)。h=stem(...)返回一個stemseries目標(biāo)用h運行的矢量，一個運行處理Y上的每一列數(shù)據(jù)。Description〔stairs〕Stairstepgraphsareusefulfordrawingtime-historygraphsofdigitallysampleddata.stairs(Y)drawsastairstepgraphoftheelementsofY,drawingonelinepercolumnformatrices.TheaxesColorOrderpropertydeterminesthecolorofthelines.WhenYisavector,thex-axisscalerangesfrom1tolength(Y).WhenYisamatrix,thex-axisscalerangesfrom1tothenumberofrowsinY.stairs(X,Y)plotstheelementsinYatthelocationsspecifiedinX.XmustbethesamesizeasYor,ifYisamatrix,Xcanbearoworacolumnvectorsuchthatlength(X)=size(Y,1)stairs(...,LineSpec)specifiesalinestyle,markersymbol,andcolorforthegraph.(SeeLineSpecformoreinformation.)stairs(...,'PropertyName',propertyvalue)createsthestairstepgraph,applyingthespecifiedpropertysettings.SeeStairseriespropertiesforadescriptionofproperties.stairs(axes_handle,...)plotsintotheaxeswiththehandleaxes_handleinsteadofintothecurrentaxesobject(gca).h=stairs(...)returnsthehandlesofthestairseriesobjectscreated(onepermatrixcolumn).[xb,yb]=stairs(Y,...)doesnotdrawgraphs,butreturnsvectorsxbandybsuchthatplot(xb,yb)plotsthestairstepgraph.翻譯：階層曲線是對于繪制時程數(shù)字采樣數(shù)據(jù)曲線很有用的。階梯〔Y〕繪制一個Y所有元素的階層曲線，描繪了矩陣的一行和每一列。坐標(biāo)軸顏色順序性質(zhì)決定了曲線的顏色。當(dāng)Y是一個矢量，x軸的刻度幅度從1到長度〔Y〕。當(dāng)Y時一個矩陣，x軸的刻度幅度從1到每一列在Y上的數(shù)字。階梯〔X,Y〕表示了Y上的元素在X上的指定位置。X必須和Y是相同大小，如果Y是矩陣，X可以是一行或者一列矢量，比方length(X)=size(Y,1)。階梯(...,LineSpec)指定線的類型，標(biāo)記符號，和曲線的顏色?！膊榭碙ineSpec獲取更多信息〕階梯(...,'PropertyName',propertyvalue)產(chǎn)生階層曲線，申請指定的性能設(shè)置。查看Stairseriesproperties來描述性能。階梯(axes_handle,...)運用axes_handle繪制進入坐標(biāo)軸的目標(biāo)取代進入的最近的坐標(biāo)軸目標(biāo)。h=stairs(...)返回運行的stairseries的目標(biāo)來產(chǎn)生每一個矩陣的列。[xb,yb]=stairs(Y,...)不描繪曲線，但是返回矢量xb和yb，比方plot(xb,yb)產(chǎn)生階層曲線。Description〔zeros〕B=zeros(n)returnsann-by-nmatrixofzeros.Anerrormessageappearsifnisnotascalar.B=zeros(m,n)orB=zeros([mn])returnsanm-by-nmatrixofzeros.B=zeros(m,n,p,...)orB=zeros([mnp...])returnsanm-by-n-by-p-by-...arrayofzeros.Note

Thesizeinputsm,n,p,...shouldbenonnegativeintegers.Negativeintegersaretreatedas0.Ifanytrailingdimensionsare0,outputBdoesnotincludethosedimensions.B=zeros(size(A))returnsanarraythesamesizeasAconsistingofallzeros.zeros(m,n,...,classname)orzeros([m,n,...],classname)isanm-by-n-by-...arrayofzerosofdatatypeclassname.classnameisastringspecifyingthedatatypeoftheoutput.classnamecanhavethefollowingvalues:'double','single','int8','uint8','int16','uint16','int32','uint32','int64',or'uint64'.翻譯：B=zeros(n)返回一個n作為n矩陣的零矩陣。如果n不是一個數(shù)量就會出現(xiàn)一個錯誤信息。B=zeros(m,n,p,...)或者B=zeros([mnp...])返回一個m-by-n-by-p-by-..的零陣列?！沧⑨專簃,n,p,...輸入的大小應(yīng)該是正整數(shù)，負(fù)整數(shù)會被看作是0.如果任何尾數(shù)大小是0，輸出B將不包含這些大小?！矪=zeros(size(A))返回一個包含所有零矩陣和A相同尺寸的陣列。zeros(m,n,...,classname)或者zeros([m,n,...],classname)是一個m-by-n-by-...的數(shù)據(jù)類型名稱零陣列。列別名稱是排成一行的指定輸出數(shù)據(jù)類型。列別名稱可以有以下作用：'double','single','int8','uint8','int16','uint16','int32','uint32','int64',或者'uint64'.Description〔ones〕Y=ones(n)returnsann-by-nmatrixof1s.Anerrormessageappearsifnisnotascalar.Y=ones(m,n)orY=ones([mn])returnsanm-by-nmatrixofones.Y=ones(m,n,p,...)orY=ones([mnp...])returnsanm-by-n-by-p-by-...arrayof1s.Note

Thesizeinputsm,n,p,...shouldbenonnegativeintegers.Negativeintegersaretreatedas0.Y=ones(size(A))returnsanarrayof1sthatisthesamesizeasA.ones(m,n,...,classname)orones([m,n,...],classname)isanm-by-n-by-...arrayofonesofdatatypeclassname.classnameisastringspecifyingthedatatypeoftheoutput.classnamecanhavethefollowingvalues:'double','single','int8','uint8','int16','uint16','int32','uint32','int64',or'uint64'翻譯：Y=ones(n)返回一個n作為n矩陣的1矩陣。如果n不是一個數(shù)量就會出現(xiàn)一個錯誤信息。Y=ones(m,n)或者Y=ones([mn])返回一個m作為n的1矩陣。Y=ones(m,n,p,...)或者Y=ones([mnp...])返回一個m-by-n-by-p-by-...陣列作為1矩陣?！沧⑨專簃,n,p,...輸入的大小應(yīng)該是正整數(shù)，負(fù)整數(shù)會被看作是0.〕Y=ones(size(A))返回一個大小和A一樣的1矩陣。ones(m,n,...,classname)或者ones([m,n,...],classname)是一個m-by-n-by-...的數(shù)據(jù)類型名稱零陣列。列別名稱是排成一行的指定輸出數(shù)據(jù)類型。列別名稱可以有以下作用：'double','single','int8','uint8','int16','uint16','int32','uint32','int64',或者'uint64'.Description〔sawtooth〕sawtooth(t)generatesasawtoothwavewithperiod2πfortheelementsoftimevectort.sawtooth(t)issimilartosin(t),butcreatesasawtoothwavewithpeaksof-1and1insteadofasinewave.Thesawtoothwaveisdefinedtobe-1atmultiplesof2πandtoincreaselinearlywithtimewithaslopeof1/πatallothertimes.sawt