数字信号处理实验 物理电子工程学院 电工电子实验教学示范中心
前言 数字信号处理是一门理论和工程实我密切结合的课程。为了加深对教学内容的理解，应在 学习理论的同时，加强上机实验，深入理解和消化基本理论，般炼初学者独立解决问题的 能力。本课程实验要求学生运用MATLAB编程完成一些数字信号处理的基本功能 MATLAB是高效的工程计算沿言，它将计算、可视化和编程等功能集于一个易于使用的 环境，在MATLAB环境中捐述计编制求解问避的程子时，用户可以按行合人们科 学思维的方式和数学表达习贺的语言形式来书写程序。MATLAB广泛应用于工业，电子， 医疗和述筑等众多领域。其典型应用主妻包括以下几个方面： 数学计算： 算法开发： 数据采集： 系统建模和仿真： 数据分析和可视化 科学和工程绘图： 应用款作开发（包括用户界面）
实验1用MATLAB产生时域离散信号 一、实验目的 L.熟悉MATLAB的主要操作命令 2. 学会简单的矩阵输入和数据读写。 3. 掌握简单的绘图命令。 4.用MATLAB编程并学会创建函数 5.1、了解常用时域离散信号及其特点 6.2、学猩用MATLAB产生时域离散信号的方法 二、实验原理： 1、时域离散信号的概念 在时间轴的离散点上取值的信号，称为离敢时间信号。通常，散时间信号用x(口表 ，其幅度可以在某一范围内连续取值 :由于信号处理设备或装置（如计算机 专用的 号处理芯片等)均以有限位的二进制数米表示信号的幅度，因此，信号的幅度也必须离敢 化。我把时间利幅度均取离散值的信号称为时域离散信号或数字信号。 在MATLAB语言中，时域离散信号可以通过绮写程字直接产生。 2、常用时域离散信号的生成 1)单位抽样序列 单位抽样序列的表示式为 6)-n=0 i0n≠0 1-6)=01=4 l0n≠0 以下三段程子分别用不同的方法来产生单位扯样序列。 例11用MATLAB的关系运算式来产生单位抽样序列 nl=-5n2=5:n0-0 n=nl:n2 x=nn0]1: stem(n.x.filled); axis([nl.n2.0.1.1+max(x)J):
ile(单位肤冲序列 运行结果如图11所示： 单位脉冲序列 7 0.8 0.6 0.2 时间) 图1-1 例12用z心ros函缀和抽样点直按赋值来产生单位抽样序列 nl-5n2-5k0 n=n1:n2: nt=-length(o:(取参数的长度) nk=absk-nl)+1;取绝对值 X=zcros(1,nt{(行、列)】(zeros生成零矩阵) x(nk)=l; 绘图部分的程序及作图结果与例1-1相 例13车成移位的单位脉冲序列 n1=-5n2=5n0-2: n=nl:n2; x=(n-n0)0 stem(n,x,filled) axis([n1.n2.0.1.1*max(x)]): xlabel(时间(ny):ylabel(r幅度xn: ile单位冲序列： 运行结果如图12所示
单位脉冲序列 1 0.8 0.6 0.4 0.2 2 时间) 图12 2)单位阶跃序列 单位阶跃序列表示式为 u(nk)= 1n≥0 0nm01: stem(n.x,'filled); axis([n1.n2.0.1.1*max(x)J): xlabelC时间(n):ylabel(幅度xnj》g tile(单位阶跃序列： box 运行结果如图1-3所示：
单位阶跃序列 1 ●1 0.8 0.6 04 0.2 0 2 时间) 图13 例1-5用zeros和ones函数来产生单位阶跃序列 nl=-2n2-8:k=0: n-nl:n2: nt-length(n) nk=abs(k-n1)+1: x-[zeros(1.nk-1),ones(1.nt-nk+1)]: 绘图部分的程序及作图结只与例1-4相同 例16生成移位的单位阶跃序列。 nl=-10:n2=10:n0-4 n-nl:n2: x=a-n0>=0 stem(n.x.filled); axis([n1.n2.0.1.1*max(x)D): xlabel(时间(n):ylabel度xn方 ie(移位的单位阶跃序列D: box 程序运行结果如图14所示
移位的单位阶跃序列 1 ●●●●●● 0.8 0.6 0.4 0.2 4 时间) 图14 3)实指数序列 实指数字列的表示式为 x(n)=a° 其中a为实致 例1-7编写产生=12和a=2的实指数连续信号和离散序列的程疗 nl=-10,n2-10:a1-0.5:a2-2 nal-nl:0:xl-al./nal: na2-0:n2:x2-a2.ma2 subplot((2,2,1)plot(nal,x1)x(图形窗口) tile实指数信号(a1): subplot(2.2.4):stem(na2,x2.filled): title(实指数子列(a1)方 box 程序运行结果如图15所示：
实指数信号(a1) 1500 1500 100 100g 50o 00 -5 5 实指数序列(a<1) 实指数序列(a<1) 1500 1500 1000 1000 10 图1-5 4)复指数子列 复指数序列的表示式为xm)=eo 当w=0时，x()为实指数序列：当o0时，x)为虚指数学列，即 ei"=cos(on)+jsin(wn) 其实部为余弦序列，虚部为正弦序列。 例1-8编写程学产生6=0.1，ω=0.6的复指致连续信号与离散序列 nl=30;a=0.1:w=0.6: n-0:n1 x=exp((a+j*w)*n) subplot(2.2.1):plot (n.real(x)) title(复指数信号的实部')： subplot(2,2.3);stem(n,real(x),'filled');
title复指数序列的实部')： subplot(2,2.2):plot (n,imag(x)) title(复指数信号的嘘部')： subplot(2.2.4);stem(n,imag(x),'filled) title(复指数序列的虚部')： box 程序运行结果如图1-6所示 复指数信号的实部 复指数信号的虚部 1 0.5 0 0.5 0.5 10 20 10 20 复指数序列的实部 复指数序列的壶部 0.5 0.5 图1-6 5)正（余）弦序列 正（余）弦序列的表示式为x()Usin(om+⊙) 例19已知时域周期性正弦信号的羡本为Hz,振幅值为1V。编写程序在图形窗 口上量示两个周期的信号波形，并对该信号的一个周期进行32点采样获得离散信号。 f-l:Um=l;nt-2; N-32:T-1E
dt-T/N n=0:nt*N-1 t=n*dt x=Um"sin(2*pi*t): subplot(2.1.I).plot(tn.x): axis([0.nt*T.1.1*min(x).1.1*max(x)J); ylabel(x(t)). subplot(2.1.2):stem(t.x): axis([0.nt*T.1.1*min(x).1.]*max(x)J): ylabel(x(n)): box 程序运行结果如图1-7所示 0.5 0.5 0.2 0.40.6 0.8 12 1.4 -0.5 0 0.2 0.40.6 0.8 1.2 1.4 图1-7 6)矩形波序列