数字信号处理MATLAB实验(共14页).docx
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【实验一:熟悉MATLAB环境】 实验一的目标是让学生熟悉MATLAB的基本操作,包括矩阵运算、数据读写、绘图以及编程。以下是实验的具体内容: 1. 数组运算:通过输入矩阵A和B,进行加、减、乘、除、乘方等基本运算。例如,C=A+B、D=A-B、E=A.*B、F=A./B和G=A.^B,这些运算展示了MATLAB中矩阵元素级别的操作。同时,使用`stem`函数画出这些矩阵的图形,有助于直观理解各个运算结果。 2. 序列生成:生成不同的离散时间序列,如指数序列、复指数序列、三角函数序列,并扩展成周期性函数。例如,通过编程实现序列的扩展,将序列x(n)按照特定周期扩展,然后绘制出周期内的波形。 3. 因果系统的频率响应:计算和绘制系统的幅频响应与相频响应,这是数字信号处理中分析系统特性的关键步骤。通过`filter`、`impz`和`freqz`等函数,可以实现滤波器设计和系统特性分析。 【实验二:信号的采样与重建】 实验二的重点在于理解和应用信号采样定理。实验内容包括: 1. 抽取与插值:通过MATLAB编程实现信号的抽取和插值,理解这两个操作如何改变信号的采样率和周期。抽取可以使采样率降低,而插值则可增加采样率。 2. 采样率转换:针对音频文件进行不同采样率的转换,如44.1kHz到48kHz、32kHz、22.05kHz、16kHz和8kHz,对比转换前后音质的差异。 3. 音频信号的插值方法:比较直接插零和插零后滤波两种方法对音质的影响,这两种方法在采样率提升时有不同的效果。 实验二的思考题涉及信号采样理论的关键问题,如如何避免混叠、模拟抗混叠滤波器的作用,以及抽取操作对信号频谱的影响。 实验报告应包含实验目的、操作步骤、程序代码、信号波形图以及对思考题的解答,以展示对信号处理基本概念和MATLAB工具的理解。 【相关MATLAB函数】 实验中用到的MATLAB函数有: - `sin`:生成正弦信号。 - `sum`:计算向量或矩阵的和。 - `plot`:绘制二维图形。 - `xlabel`、`ylabel`、`title`:设置图形的坐标轴标签和标题。 - `conv`:计算两个序列的卷积。 - `filter`:滤波处理。 - `impz`:计算滤波器的脉冲响应。 - `freqz`:计算滤波器的幅频和相频响应。 - `resample`:信号的重采样,用于采样率的改变。 通过这两个实验,学生能够深入理解MATLAB在数字信号处理中的应用,包括基本操作、序列生成、系统分析以及信号采样与重构,为后续的数字信号处理学习打下坚实基础。
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