《数字信号处理》上机全部源代码调试通过完整版.docx

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《数字信号处理》上机全部源代码调试通过完整版

《数字信号处理》上机全部源代码调试通过,完整版

(高西全,第四版)

实验一

%实验1:

系统响应及系统稳定性

close all;clear all

%调用fliter解差分方程,由系统对un的响应判断稳定性

%内容1:

 调用filter解差分方程,  由系统对u(n)的响应判断稳定性

A=[1,-0.9];B=[0.05,0.05];

x1n=[1 1111111zeros(1,50)];

x2n=ones(1,128);

hn=impz(B,A,58);

subplot(2,2,1);y='h(n)';tstem(hn,y);

title('(a) 系统单位脉冲响应h(n)')

y1n=filter(B,A,x1n);

subplot(2,2,2);y='y1(n)';tstem(y1n,y);

title('(b)系统对R8(n)的响应y1(n)')

y2n=filter(B,A,x2n);

subplot(2,2,4);y='y2(n)';tstem(y2n, y);

title('(c)系统对u(n)的响应y2(n)')

y1n=filter(B,A,x1n);

subplot(2,2,2);y='y1(n)';tstem(y1n,y);

title('(b)系统对R8(n)的响应y1(n)')

y2n=filter(B,A,x2n);

subplot(2,2,4);y='y2(n)';tstem(y2n,y);

title('(c)系统对u(n)的响应y2(n)')

%内容2:

调用conv函数计算卷积

x1n=[111 1 1111];%产生信号x1n=R8n

h1n=[ones(1,10) zeros(1,10)];

h2n=[12.52.51 zeros(1,10)]

y21n=conv(h1n,x1n);

y22n=conv(h2n,x1n);

figure

(2)

subplot(2,2,1);y='h1(n)';tstem(h1n,y); 

%调用函数tstem绘图

title('(d)系统单位脉冲响应h1(n)')

subplot(2,2,2);y='y21(n)';tstem(y21n,y);

title('(e) h1(n)与R8(n)的卷积y21(n)')

subplot(2,2,3);y='h2(n)';tstem(h2n,y);%调用函数tstem绘图

title('(f)系统单位脉冲响应h2(n)')

subplot(2, 2,4);y='y22(n)';tstem(y22n,y);

title('(g) h2(n)与R8(n)的卷积y22(n)')

%=====================================

%内容3:

谐振器分析

un=ones(1,256); %产生信号un

n=0:

255;

xsin=sin(0.014*n)+sin(0.4*n); %产生正弦信号

A=[1,-1.8237,0.9801];

B=[1/100.49,0,-1/100.49];

%系统差分方程系数向量B和A

y31n=filter(B,A,un);  %谐振器对un的响应y31n

y32n=filter(B,A,xsin);

%谐振器对正弦信号的响应y32n

figure(3)

subplot(2,1,1);y='y31(n)';tstem(y31n,y)

title('(h)谐振器对u(n)的响应y31(n)')

subplot(2,1,2);y='y32(n)';tstem(y32n,y);

title('(i)谐振器对正弦信号的响应y32(n)')

 

functiontstem(xn,yn)

n=0:

length(xn)-1;

stem(n,xn,'.');

xlabel('n');ylabel('yn');

%xlabel('n');ylabel(yn);

axis([0,n(end),min(xn),1.2*max(xn)]);

 

实验二

%时域采样理论验证程序exp2a.m

Tp=64/1000;%观察时间Tp=64微秒

%产生M长采样序列x(n)

%Fs=1000;T=1/Fs;

Fs=1000;T=1/Fs;

M=Tp*Fs;n=0:

M-1;

A=444.128; alph=pi*50*2^0.5; omega=pi*50*2^0.5;

xnt=A*exp(-alph*n*T).*sin(omega*n*T);

Xk=T*fft(xnt,M);%M点FFT[xnt)]

yn='xa(nT)';subplot(3,2,1);

tstem(xnt,yn);%调用自编绘图函数tstem绘制序列图

boxon;title('(a)Fs=1000Hz');

k=0:

M-1; fk=k/Tp;

subplot(3,2,2); plot(fk,abs(Xk));

title('(a) T*FT[xa(nT)],Fs=1000Hz');

xlabel('f(Hz)');ylabel('幅度'); 

axis([0,Fs,0,1.2*max(abs(Xk))])

%=================================

%Fs=300Hz和Fs=200Hz的程序与上面Fs=1000Hz的程序完全相同。

%%%%%%%%%%%%fs=300Hz

Tp=64/1000;%观察时间Tp=64微秒

%产生M长采样序列x(n)

%Fs=1000;T=1/Fs;

Fs=300;T=1/Fs;

M=Tp*Fs;n=0:

M-1;

A=444.128;alph=pi*50*2^0.5;omega=pi*50*2^0.5;

xnt=A*exp(-alph*n*T).*sin(omega*n*T);

Xk=T*fft(xnt,M);%M点FFT[xnt)]

yn='xa(nT)';figure(2);subplot(3,2,1);

tstem(xnt,yn); %调用自编绘图函数tstem绘制序列图

boxon;title('(b)Fs=300Hz');

k=0:

M-1; fk=k/Tp;

subplot(3,2,2);plot(fk,abs(Xk)); 

title('(b)T*FT[xa(nT)],Fs=1000Hz');

xlabel('f(Hz)');ylabel('幅度');

axis([0,Fs,0,1.2*max(abs(Xk))])

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%fs=200Hz

Tp=64/1000;%观察时间Tp=64微秒

%产生M长采样序列x(n)

%Fs=1000;T=1/Fs;

Fs=200; T=1/Fs;

M=Tp*Fs;n=0:

M-1;

A=444.128;alph=pi*50*2^0.5;omega=pi*50*2^0.5;

xnt=A*exp(-alph*n*T).*sin(omega*n*T);

Xk=T*fft(xnt,M);%M点FFT[xnt)]

yn='xa(nT)';figure(3);subplot(3,2,1);

tstem(xnt,yn);%调用自编绘图函数tstem绘制序列图

boxon;title('(c)Fs=200Hz');

k=0:

M-1;fk=k/Tp;

subplot(3,2,2);plot(fk,abs(Xk));

title('(c)T*FT[xa(nT)],Fs=1000Hz');

xlabel('f(Hz)');ylabel('幅度');

axis([0,Fs,0,1.2*max(abs(Xk))])

%频域采样理论验证程序exp2b.m

M=27;N=32;n=0:

M;

%产生M长三角波序列x(n)

xa=0:

floor(M/2); xb=ceil(M/2)-1:

-1:

0;xn=[xa,xb];

Xk=fft(xn,1024);%1024点FFT[x(n)],用于近似序列x(n)的TF

X32k=fft(xn,32);%32点FFT[x(n)]

x32n=ifft(X32k);%32点IFFT[X32(k)]得到x32(n)

X16k=X32k(1:

2:

N);%隔点抽取X32k得到X16(K)

x16n=ifft(X16k,N/2);%16点IFFT[X16(k)]得到x16(n)

subplot(3,2,2);stem(n,xn,'.');boxon

title('(b) 三角波序列x(n)');xlabel('n');ylabel('x(n)');axis([0,32,0,20])

k=0:

1023;wk=2*k/1024;ﻩ%

subplot(3,2,1);plot(wk,abs(Xk));title('(a)FT[x(n)]');

xlabel('\omega/\pi');ylabel('|X(e^j^\omega)|');axis([0,1,0,200])

k=0:

N/2-1;

subplot(3,2,3);stem(k,abs(X16k),'.');boxon

title('(c)16点频域采样');xlabel('k');ylabel('|X_1_6(k)|');axis([0,8,0,200])

n1=0:

N/2-1;

subplot(3,2,4);stem(n1,x16n,'.');boxon

title('(d) 16点IDFT[X_1_6(k)]');xlabel('n');ylabel('x_1_6(n)');axis([0,32,0,20])

k=0:

N-1;

subplot(3,2,5);stem(k,abs(X32k),'.');box on

title('(e)32点频域采样');xlabel('k');ylabel('|X_3_2(k)|');axis([0,16,0,200])

n1=0:

N-1;

subplot(3,2,6);stem(n1,x32n,'.');boxon

title('(f) 32点IDFT[X_3_2(k)]');xlabel('n');ylabel('x_3_2(n)');axis([0,32,0,20])

function tstem(xn,yn)

n=0:

length(xn)-1;

stem(n,xn,'.');

xlabel('n');ylabel('yn');

%xlabel('n' );ylabel(yn);

axis([0,n(end),min(xn),1.2*max(xn)]);

 

实验三

%实验三程序exp3.m

%用FFT对信号作频谱分析

%clear all;closeall

%实验内容(1)================================

x1n=[ones(1,4)];%产生序列向量x1(n)=R4(n)

M=8;xa=1:

(M/2);  xb=(M/2):

-1:

1;

x2n=[xa,xb];  %产生长度为8的三角波序列x2(n)

x3n=[xb,xa];

X1k8=fft(x1n,8);  %计算x1n的8点DFT

X1k16=fft(x1n,16);  %计算x1n的16点DFT

X2k8=fft(x2n,8); %计算x1n的8点DFT

X2k16=fft(x2n,16); %计算x1n的16点DFT

X3k8=fft(x3n,8);   %计算x1n的8点DFT

X3k16=fft(x3n,16); %计算x1n的16点DFT

%以下绘制幅频特性曲线

subplot(2,2,1);mstem(X1k8); 

%绘制8点DFT的幅频特性图

title('(1a)8点DFT[x_1(n)]');xlabel('ω/π');

ylabel('幅度');

axis([0,2,0,1.2*max(abs(X1k8))])

subplot(2,2,3);mstem(X1k16);

%绘制16点DFT的幅频特性图

title('(1b)16点DFT[x_1(n)]');xlabel('ω/π');

ylabel('幅度');

axis([0,2,0,1.2*max(abs(X1k16))])

figure

(2)

subplot(2,2,1);mstem(X2k8); 

%绘制8点DFT的幅频特性图

title('(2a)8点DFT[x_2(n)]');xlabel('ω/π');

ylabel('幅度');

axis([0,2,0,1.2*max(abs(X2k8))])

subplot(2,2,2);mstem(X2k16);

%绘制16点DFT的幅频特性图

title('(2b)16点DFT[x_2(n)]');xlabel('ω/π');

ylabel('幅度');

axis([0,2,0,1.2*max(abs(X2k16))])

subplot(2,2,3);mstem(X3k8);

%绘制8点DFT的幅频特性图

title('(3a)8点DFT[x_3(n)]');xlabel('ω/π');

ylabel('幅度');

axis([0,2,0,1.2*max(abs(X3k8))])

subplot(2,2,4);mstem(X3k16);

%绘制16点DFT的幅频特性图

title('(3b)16点DFT[x_3(n)]');xlabel('ω/π');

ylabel('幅度');

axis([0,2,0,1.2*max(abs(X3k16))])

%实验内容

(2)周期序列谱分析===================

N=8;n=0:

N-1;  %FFT的变换区间N=8

x4n=cos(pi*n/4);

x5n=cos(pi*n/4)+cos(pi*n/8);

X4k8=fft(x4n);   %计算x4n的8点DFT

X5k8=fft(x5n);  %计算x5n的8点DFT

N=16;n=0:

N-1;%FFT的变换区间N=16

x4n=cos(pi*n/4);

x5n=cos(pi*n/4)+cos(pi*n/8);

X4k16=fft(x4n); %计算x4n的16点DFT

X5k16=fft(x5n);  %计算x5n的16点DFT

figure(3)

subplot(2,2,1);mstem(X4k8);

%绘制8点DFT的幅频特性图

title('(4a)8点DFT[x_4(n)]');

xlabel('ω/π');ylabel('幅度');

axis([0,2,0,1.2*max(abs(X4k8))])

subplot(2,2,3);mstem(X4k16); 

%绘制16点DFT的幅频特性图

title('(4b)16点DFT[x_4(n)]');

xlabel('ω/π');ylabel('幅度');

axis([0,2,0,1.2*max(abs(X4k16))])

subplot(2,2,2);mstem(X5k8);

%绘制8点DFT的幅频特性图

title('(5a) 8点DFT[x_5(n)]');xlabel('ω/π');

ylabel('幅度');

axis([0,2,0,1.2*max(abs(X5k8))])

subplot(2,2,4);mstem(X5k16);

%绘制16点DFT的幅频特性图

title('(5b)16点DFT[x_5(n)]');xlabel('ω/π');

ylabel('幅度');

axis([0,2,0,1.2*max(abs(X5k16))])

%实验内容(3)模拟周期信号谱分析=================

figure(4)

Fs=64;T=1/Fs;

N=16;n=0:

N-1;  %FFT的变换区间N=16

x6nT=cos(8*pi*n*T)+cos(16*pi*n*T)+cos(20*pi*n*T);

%对x6(t)16点采样

X6k16=fft(x6nT); %计算x6nT的16点DFT

X6k16=fftshift(X6k16);   %将零频率移到频谱中心

Tp=N*T;F=1/Tp;  %频率分辨率F

k=-N/2:

N/2-1;fk=k*F;    

%产生16点DFT对应的采样点频率(以零频率为中心)

subplot(3,1,1);stem(fk,abs(X6k16),'.');

boxon    %绘制8点DFT的幅频特性图

title('(6a)16点|DFT[x_6(nT)]|');xlabel('f(Hz)');

%%%%%%%%%

%%%%%%%%%

ylabel('幅度');

axis([-N*F/2-1,N*F/2-1,0,1.2*max(abs(X6k16))])

N=32;n=0:

N-1;     %FFT的变换区间N=16

x6nT=cos(8*pi*n*T)+cos(16*pi*n*T)+cos(20*pi*n*T); 

%对x6(t)32点采样

X6k32=fft(x6nT);    %计算x6nT的32点DFT

X6k32=fftshift(X6k32); %将零频率移到频谱中心

Tp=N*T;F=1/Tp;%频率分辨率F

k=-N/2:

N/2-1;

fk=k*F;

%产生16点DFT对应的采样点频率(以零频率为中心)

 

subplot(3,1,2);stem(fk,abs(X6k32), '.');

box on %绘制8点DFT的幅频特性图

title('(6b)32点|DFT[x_6(nT)]|');

xlabel('f(Hz)');ylabel('幅度');

axis([-N*F/2-1,N*F/2-1,0,1.2*max(abs(X6k32))])

N=64;n=0:

N-1; %FFT的变换区间N=16

x6nT=cos(8*pi*n*T)+cos(16*pi*n*T)+cos(20*pi*n*T);

%对x6(t)64点采样

X6k64=fft(x6nT); %计算x6nT的64点DFT

X6k64=fftshift(X6k64);  %将零频率移到频谱中心

Tp=N*T;F=1/Tp;     %频率分辨率F

k=-N/2:

N/2-1;fk=k*F; 

%产生16点DFT对应的采样点频率(以零频率为中心)

subplot(3,1,3);stem(fk,abs(X6k64),'.');

boxon%绘制8点DFT的幅频特性图

title('(6a)64点|DFT[x_6(nT)]|');

xlabel('f(Hz)');ylabel('幅度');

axis([-N*F/2-1,N*F/2-1,0,1.2*max(abs(X6k64))])

 

functionmstem(Xk)

%mstem(Xk)绘制频域采样序列向量Xk的幅频特性图

M=length(Xk);

k=0:

M-1;wk=2*k/M;%产生M点DFT对应的采样点频率(关于pi归一化值)

stem(wk,abs(Xk),'.');boxon;%绘制M点DFT的幅频特性图?

xlabel('w/\pi');ylabel('幅度');

axis([0,2,0,1.2*max(abs(Xk))]);

实验四

%实验四程序exp4.m

%IIR数字滤波器设计及软件实现

%clearall;closeall

Fs=10000;T=1/Fs; %采样频率

%调用信号产生函数mstg产生由三路抑制载波调幅信号相加构成的复合信号st

st=mstg;

%低通滤波器设计与实现=========================

fp=280;fs=450;

wp=2*fp/Fs; ws=2*fs/Fs;rp=0.1;rs=60; 

%DF指标(低通滤波器的通、阻带边界频率)

[N,wp]=ellipord(wp,ws,rp,rs);  

%调用ellipord计算椭圆DF阶数N和通带截止频率wp

[B,A]=ellip(N,rp,rs,wp);

%调用ellip计算椭圆带通DF系统函数系数向量B和A

y1t=filter(B,A,st); %滤波器软件实现

% 低通滤波器设计与实现绘图部分

figure(2);subplot(3,1,1);

myplot(B,A);

%调用绘图函数myplot绘制损耗函数曲线

yt='y_1(t)';

subplot(3,1,2);tplot(y1t,T,yt);   

%调用绘图函数tplot绘制滤波器输出波形

%===========================================

%带通滤波器设计与实现=========================

fpl=440;fpu=560;fsl=275;fsu=900;

wp=[2*fpl/Fs,2*fpu/Fs];

ws=[2*fsl/Fs,2*fsu/Fs]; rp=0.1;rs=60;

[N,wp]=ellipord(wp,ws,rp,rs);

%调用ellipord计算椭圆DF阶数N和通带截止频率wp

[B,A]=ellip(N,rp,rs,wp);

%调用ellip计算椭圆带通DF系统函数系数向量B和A

y2t=filter(B,A,st);   %滤波器软件实现

% 带通滤波器设计与实现绘图部分(省略)

%补充1

figure(2); subplot(3,1,3);

myplot(B,A);

%--

figure(3); 

yt='y_2(t)';

subplot(3,1,1);tplot(y2t,T,yt);

%===========================================

%高通滤波器设计与实现===========================

fp=890;fs=600;

wp=2*fp/Fs; ws=2*fs/Fs; rp=0.1;rs=60;  

%DF指标(低通滤波器的通、阻带边界频率)

[N,wp]=ellipord(wp,ws,rp,rs);

%调用ellipord计算椭圆DF阶数N和通带%截止频率wp

[B,A]=ellip(N,rp,rs,wp,'high');

%调用ellip计算椭圆带通DF系统函数系数向量B和A

y3t=filter(B,A,st);%滤波器软件实现

%高低通滤波器设计与实现绘图部分(省略)

%补充2

figure(3);subplot(3,1,2);

myplot(B,A);

%--

figure(3); 

yt='y_3(t)';

subplot(3,1,3);tplot(y3t,T,yt);

%=

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