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第六章离散时间信号与系统的时域分析

离散信号与系统时域分析

目录 第1章设计任务及要求 (1) 1.1课程设计内容 (1) 1.2课程设计要求 (1) 第2章设计原理 (2) 2.1离散信号与系统的时域分析设计 (2) 2.1.1描写系统特性的方法介绍 (2) 2.1.2系统的时域特性 (2) 第3章设计实现 (3) 3.1实验内容与方法 (3) 3.1.1实验内容 (3) 第4章设计结果及分析 (3) 4.1程序设计结果及分析 (4) 总结 (7) 参考文献: (7) 附录: (8)

第1章 设计任务及要求 1.1课程设计内容 编制Matlab 程序,完成以下功能,产生系统输入信号;根据系统差分方程求解单位脉冲响应序列;根据输入信号求解输出响应;用实验方法检查系统是否稳定;绘制相关信号的波形。具体要求如下: (1) 给定一个低通滤波器的差分方程为 ()0.05()0.05(1)0.9(1)y n x n x n y n =+-+- 输入信号分别为182()=()()()x n R n x n u n =, ① 分别求出系统响应,并画出其波形。 ② 求出系统的单位脉冲响应,画出其波形。 (2) 给定系统的单位脉冲响应为1102()=()()() 2.5(1) 2.5(2)(3)h n R n h n n n n n δδδδ=+-+-+-,用线性卷积法求18()=()x n R n 分别对系统h1(n)和h2(n)的输出响应,并画出波形。 (3) 给定一谐振器的差分方程为() 1.8237(1)-0.9801(2)()(2)o o y n y n y n b x n b x n =--++-令b0=1/100.49,谐振器的谐振频率为0.4rad 。 1) 用实验方法检查系统是否稳定。输入信号为u(n)时,画出系统输出波形。 2) 给定输入信号为()=sin(0.014)sin(0.4)x n n n +求出系统的输出响应,并画出其波形。 1.2课程设计要求 1. 要求独立完成设计任务。 2. 课程设计说明书封面格式要求见《天津城市建设学院课程设计教学工作规范》附表1 3. 课程设计的说明书要求简洁、通顺,计算正确,图纸表达内容完整、清楚、规范。 4. 简述离散系统时域分析方法和通过实验判断系统稳定性的方法;完成以上设计实验并对结果进行分析和解释;打印程序清单和要求画出的信号波形;写出本次课程设计的收获和体会。 5. 课设说明书要求: 1) 说明题目的设计原理和思路、采用方法及设计流程。 2) 详细介绍运用的理论知识和主要的Matlab 程序。 3) 绘制结果图形并对仿真结果进行详细的分析。

典型连续信号和离散信号时域波形图

一.典型连续信号和离散信号的时域波形。 1.单边指数信号)()(t u Ae t y t α=; 2.单位冲激信号)()(0t t t y +=δ; 3.单位阶跃信号)()(0t t u t y +=; 4.矩形脉冲信号)]()([)(21t t u t t u A t y +-+?=; 5.正弦信号)()sin()(t u t A t y ω?=; 6.单位序列)()(0n n n y +=δ; 7.单位阶跃序列)()(0n n u n y +=; 8.单位矩形序列)()()(21n n u n n u n y +-+=; 9.指数序列)()(n u a A n y n ?=; 10.正弦序列)()sin()(n u n A n y ω?=。

单边指数信号 function zhishu(A,a,t1,t2,dt) t1=0 t2=10 A=1 A=-0.4 dt=0.01 t=t1:dt:t2; y=A*exp(a*t); plot(t,y) axis([t1,t2,0,1.2]) xlabel('t') ylabel('y(t)') title(' 单边指数信号') 单位冲激信号 function chongji(t1,t2,t0) dt=0.01; t1=10; t2=-5; t=t1:dt:t2; n=length(t); x=zeros(1,n); x(1,(-t0-t1)/dt+1)=1/dt; stairs(t,x); axis([t1,t2,0,1.2/dt]) xlabel('t') ylabel('y(t)') title('单位冲激信号')

实验一 时域离散信号与系统变换域分析(2015)资料

实验一 时域离散信号与系统变换域分析 一、实验目的 1.了解时域离散信号的产生及基本运算实现。 2.掌握离散时间傅里叶变换实现及系统分析方法。 3. 熟悉离散时间傅里叶变换性质。 4. 掌握系统Z 域分析方法。 5. 培养学生运用软件分析、处理数字信号的能力。 二、实验设备 1、计算机 2、Matlab7.0以上版本 三、实验内容 1、对于给定的时域离散信号会进行频谱分析,即序列的傅里叶变换及其性质分析。 2、对于离散系统会进行频域分析及Z 域分析。包括频谱特性、零极点画图、稳定性分析。 3、对于差分方程会用程序求解,包括求单位冲击序列响应,零输入响应、零状态响应、全响应,求其系统函数,及其分析。 4、信号时域采样及其频谱分析,序列恢复。 5、扩展部分主要是关于语音信号的读取及其播放。 四、实验原理 1、序列的产生及运算 在Matlab 中自带了cos 、sin 、exp (指数)等函数,利用这些函数可以产生实验所需序列。 序列的运算包括序列的加法、乘法,序列)(n x 的移位)(0n n x -,翻褶)(n x -等。序列的加法或乘法指同序号的序列值逐项对应相加或相乘,但Matlab 中“+”“.*”运算是对序列的值直接进行加或乘,不考虑两序列的序号是否相同,因此编程时考虑其序号的对应。 2、序列的傅里叶变换及其性质 序列的傅里叶变换定义:)(|)(|)()(ω?ωωω j j n n j j e e X e n x e X ==∑∞-∞=-,其幅度特性为|)(|ωj e X , 在Matlab 中采用abs 函数;相位特性为)(ω?,在Matlab 中采用angle 函数。 序列傅里叶变换的性质:

时域离散信号的产生与基本运算

实验一 时域离散信号的产生与基本运算 一、实验目的 1、了解常用的时域离散信号及其特点。 2、掌握MATLAB 产生常用时域离散信号的方法。 3、掌握时域离散信号简单的基本运算方法。 二、实验内容 1、自己设定参数,分别表示并绘制单位抽样序列、单位阶跃序列、正弦序列、 实指数序列、随机序列。 2、自己设定参数,分别表示并绘制信号移位、信号相加、信号相乘、信号翻转、 信号和、信号积、信号能量。 3、已知信号 (1) 描绘)(n x 序列的波形。 (2) 用延迟的单位脉冲序列及其加权和表示)(n x 序列。 (3) 描绘以下序列的波形:)2()(),2(2)(),2(2)(321n x n x n x n x n x n x -=+=-= 三、实现步骤 1、自己设定参数,分别表示并绘制单位抽样序列、单位阶跃序列、正弦序列、 实指数序列、随机序列。 (1)单位抽样序列 程序: x=zeros(1,10);

x(2)=1; stem(x,'filled') axis([0,10,-0.2,1]); title('μ¥??3é?ùDòáD'); -0.20 0.2 0.4 0.6 0.8 图 1 (2)单位阶跃序列 程序: N=10; u=ones(1,N); stem(u,'filled') axis([-10,10,0,1]); title('μ¥???×??DòáD');

00.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 单位阶跃序列 图 2 (3)正弦序列 程序: x=-20:1:20; y=sin(0.2*pi.*x+0.5*pi); stem(x,y,'filled'); axis([-20,20,-2,2]); title('?y?òDòáD');

实验六 离散时间系统的时域分析

信号与系统实验报告 实验名:离散时间信号与系统的频域分析 实验六离散时间系统的时域分析 一、实验目的 1、掌握离散时间信号与系统的频域分析方法,从频域的角度对信号与系统的特性进行分析。 2、掌握离散时间信号傅里叶变换与傅里叶逆变换的实现方法。 3、掌握离散时间傅里叶变换的特点及应用 4、掌握离散时间傅里叶变换的数值计算方法及绘制信号频谱的方法 二、预习内容 1、离散时间信号的傅里叶变换与逆变换。 2、离散时间信号频谱的物理含义。 3、离散时间系统的频率特性。 4、离散时间系统的频域分析方法。 三、实验原理 1. 离散时间系统的频率特性

2. 离散时间信号傅里叶变换的数值计算方法 3.涉及到的Matlab 函数

四、实验内容 1、离散时间系统的时域分析 1 离散时间傅里叶变换 (1)下面参考程序是如下序列在范围?4π≤ω≤ 4π的离散时间傅里叶变换 %计算离散时间傅里叶变换的频率样本 clear all; w=-4*pi:8*pi/511:4*pi; num=[2 1]; den=[1 -0.6]; h=freqz(num,den,w); subplot(2,1,1)

plot(w/pi,real(h)); grid; title(‘实部’) xlabel(‘omega/\pi’); yl abel(‘振幅’); subplot(2,1,2) plot(w/pi, imag(h)); grid; title(‘虚部’) xlabel(‘omega/\pi’); ylabel(‘振幅’); figure; subplot(2,1,1) plot(w/pi, abs(h)); grid; title(‘幅度谱’) xlabel(‘omega/\pi’); ylabel(‘振幅’); subplot(2,1,2) plot(w/pi, angle (h)); grid; title(‘相位谱’) x label(‘omega/\pi’); ylabel(‘以弧度为单位的相位’);

实验用MATLAB产生时域离散信号

实验1用M A T L A B产生时域离散信号 一、.实验目的: 1、了解常用时域离散信号及其特点 2、掌握用MATLAB产生时域离散信号的方法 二、实验内容及步骤 1、阅读并上机验证实验原理部分的例题程序,理解每一条语句的含义。 改变例题中的有关参数(如信号的频率、周期、幅度、显示时间的取值范围、采样点数等),观察对信号波形的影响。 2、编写程序,产生以下离散序列: n1=-3;n2=4;n0=0; n=n1:n2; x=[n==n0]; stem(n,x,'filled'); axis([n1,n2,0,*max(x)]); xlabel('时间(n)');ylabel('幅度x(n)'); title('单位脉冲序列'); (2)n1=-5;n2=5;n0=0; n=n1:n2; x=[n>=n0]; stem(n,x,'filled') axis([n1,n2,0,*max(x)]); xlabel('时间(n)');ylabel('幅度x(n)'); title('单位阶跃序列'); n1=20;a=;w=*pi; 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('复指数信号的虚部'); subplot(2,2,4);stem(n,imag(x),'filled'); title('复指数序列的虚部');

信号、系统及系统响应,离散系统的时域分析实验报告

实验报告 实验二 信号、系统及系统响应,离散系统的时域分析 一、实验目的 (1) 熟悉连续信号经理想采样前后的频谱变换关系,加深对时域采样定理的理 解; (2) 熟悉时域离散系统的时域特性; (3) 利用卷积方法观察分析系统的时域特性; (4) 掌握序列傅里叶变换的计算机实现方法,利用序列的傅里叶变换对连续信 号、离散信号及系统响应进行频域分析。 (5) 熟悉并掌握离散系统的差分方程表示法; (6) 加深对冲激响应和卷积分析方法的理解。 二、实验原理与方法 1、信号、系统及系统响应 采样是连续信号数字处理的第一个关键环节。对采样过程的研究不仅可以了解采样前后信号时域和频域特性发生的变化以及信号信息不丢失的条件,而且可以加深对傅里叶变换、Z 变换和序列傅里叶变换之间关系式的理解。 我们知道,对一个连续信号xa(t)进行理想采样的过程可用(2-1)表示。 ^ ()()() (21) a a x t x t p t =- 其中^ ()a x t 为()a x t 的理想采样,()p t 为周期冲激脉冲,即 ()() (22) n p t t nT δ∞ =-∞= --∑ ^ ()a x t 的傅里叶变换^ ()a X j Ω为 ^ 1()[()] (23) a a s m X j X j m T ∞ =-∞ Ω=Ω-Ω-∑ (2-3)式表明^ ()a X j Ω为()a X j Ω的周期延拓,其延拓周期为采样角频率

(2/)s T πΩ=。其采样前后信号的频谱只有满足采样定理时,才不会发生频率混叠失真。 将(2-2)带入(2-1)式并进行傅里叶变换: ^ ()[()()]j t a a n X j x t t nT e dt δ∞ ∞ -Ω-∞ =-∞ Ω=-∑? [()()]j t a n x t t nT e dt δ∞ ∞ -Ω-∞ =-∞ = -∑? ()(24) j nT a n x nT e ∞ -Ω=-∞ = -∑ 式中()a x nT 就是采样后得到的序列()x n ,即 ()()a x n x nT = ()x n 的傅里叶变换()j X e ω为 ()()(25) j j n n X e x n e ω ω∞ -=-∞ = -∑ 比较(2-5)和(2-4)可知 在数字计算机上观察分析各种序列的频域特性, 通常对X(ej ω)在[0, 2π]上进行M 点采样来观察分析。 对长度为N 的有限长序列x(n), 有 一个时域离散线性非移变系统的输入/输出关系为 上述卷积运算也可以在频域实现 2、离散系统时域分析 ^ ()() (26) j a T X j X e ωω=ΩΩ=-1 ()()(27) 2,0,1,,1k N j n j k n k X e x m e k k M M ωωπ ω--==-= =???-∑()()()()() (28) m y n x n h n x m h n m ∞ =-∞ =*= --∑()()() (29) j j j Y e X e H e ωωω=-式中

离散系统的时域分析实验报告

实验2 离散系统的时域分析 一、实验目的 1、熟悉并掌握离散系统的差分方程表示法; 2、加深对冲激响应和卷积分析方法的理解。 二、实验原理 在时域中,离散时间系统对输入信号或者延迟信号进行运算处理,生成具有所需特性的输出信号,具体框图如下: 其输入、输出关系可用以下差分方程描述: 输入信号分解为冲激信号, 记系统单位冲激响应,则系统响应为如下的卷积计算式: 当时,h[n]是有限长度的(),称系统为FIR系统;反之,称系统为IIR系统。 三、实验内容

1、用MATLAB 求系统响应 1) 卷积的实现 线性移不变系统可由它的单位脉冲响应来表征。若已知了单位脉冲响应和系统激励就 可通过卷积运算来求取系统响应,即)(*)()(n h n x n y 程序: x=input(‘Type in the input sequence=’); %输入x h=input(‘Type in the impulse response sequence=’); %输入h y=conv(x,h); % 对x ,h 进行卷积 N=length(y)-1; %求出N 的值 n=0:1:N; %n 从0开始,间隔为1的取值取到N 为止 disp(‘output sequence=’); disp(y); %输出y stem(n,y); %画出n 为横轴,y 为纵轴的离散图 xlabel(‘Time index n ’); ylable(‘Amplitude ’); % 规定x 轴y 轴的标签 输入为: x=[-2 0 1 -1 3] h=[1 2 0 -1] 图形: 2) 单位脉冲响应的求取 线性时不变因果系统可用MA TLAB 的函数filter 来仿真 y=filter(b,a,x); 其中,x 和y 是长度相等的两个矢量。矢量x 表示激励,矢量a ,b 表示系统函数形式 滤波器的分子和分母系数,得到的响应为矢量y 。例如计算以下系统的单位脉冲响应 y(n)+0.7y(n-1)-0.45y(y-2)-0.6y(y-3)=0.8x(n)-0.44x(n-1)+0.36x(n-2)+0.02x(n-3) 程序: N=input(‘Desired impuse response length=’); b=input(‘Type in the vector b=’); a=input(‘Type in the vector a=’); x=[1 zeros(1,N-1)]; y=filter(b,a,x);

离散时间系统的时域分析

第七章离散时间系统的时域分析 §7-1 概述 一、离散时间信号与离散时间系统 离散时间信号:只在某些离散的时间点上有值的 信号。 离散时间系统:处理离散时间信号的系统。 混合时间系统:既处理离散时间信号,又处理连 续时间信号的系统。 二、连续信号与离散信号 连续信号可以转换成离散信号,从而可以用离散时间系统(或数字信号处理系统)进行处理: 三、离散信号的表示方法:

1、 时间函数:f(k)<——f(kT),其中k 为序号,相当于时间。 例如:)1.0sin()(k k f = 2、 (有序)数列:将离散信号的数值按顺序排列起来。例如: f(k)={1,0.5,0.25,0.125,……,} 时间函数可以表达任意长(可能是无限长)的离散信号,可以表达单边或双边信号,但是在很多情况下难于得到;数列的方法表示比较简单,直观,但是只能表示有始、有限长度的信号。 四、典型的离散时间信号 1、 单位样值函数:? ??==其它001)(k k δ 下图表示了)(n k ?δ的波形。

这个函数与连续时间信号中的冲激函数 )(t δ相似,也有着与其相似的性质。例如: )()0()()(k f k k f δδ=, )()()()(000k k k f k k k f ?=?δδ。 2、 单位阶跃函数:? ??≥=其它001)(k k ε 这个函数与连续时间信号中的阶跃函数)(t ε相似。用它可以产生(或表示)单边信号(这里称为单边序列)。 3、 单边指数序列:)(k a k ε

比较:单边连续指数信号:)()()(t e t e t a at εε=,其 底一定大于零,不会出现负数。 (a) 0.9a = (d) 0.9a =? (b) 1a = (e) 1a =? (c) 1.1a = (f) 1.1a =?

FFT对连续信号和时域离散信号进行谱研究分析

FFT对连续信号和时域离散信号进行谱分析

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一、实验目的与要求 学习用FFT对连续信号和时域离散信号进行谱分析的方法,了解可能出现的分析误差及其原因,以便正确应用FFT。 二、实验原理 用FFT对信号作频分析是学习数字信号处理的重要内容,经常需要进行分析的信号是模拟信号的时域离散信号。对信号进行谱分析的重要问题是频谱分辨率D和分析误差。频谱分辨率直接和FFT的变换区间N有关,因为FFT能够实现的频率分辨率是2π/N,因此要求2π/N 小于等于D。可以根据此式选择FFT的变换区间N。误差主要来自于用FFT作频谱分析时,得到的是离散谱,而信号(周期信号除外)是连续谱,只有当N较大时,离散谱的包络才能逼近连续谱,因此N要适当选择大一些。 三、实验步骤及内容 (1)对以下序列进行FFT分析: x1(n)=R4(n) n+1 0≤n≤3 x2(n)={ 8-n 4≤n≤7 0 其它n 4-n 0≤n≤3 X3(n)={ n-3 4≤n≤7 0 其它n 选择FFT的变换区间N为8和16两种情况进行频谱分析,分别打印出幅频特性曲线,并进行讨论、分析与比较 xn1=[1 1 1 1]; Xk18=fft(xn1,8); yn11=abs(Xk18); n11=0:length(yn11)-1; Xk116=fft(xn1,16); yn12=abs(Xk116); n12=0:length(yn12)-1; n=0:3; x21=n+1; x31=4-n; n=4:7; x22=8-n; x32=n-3; xn2=[x21,x22]; Xk28=fft(xn2,8); yn21=abs(Xk28); n21=0:length(yn21)-1; Xk216=fft(xn2,16); yn22=abs(Xk216); n22=0:length(yn22)-1; xn3=[x31,x32]; Xk38=fft(xn3,8);

离散LSI系统的时域分析.doc

. ... 实验二:离散LSI系统的时域分析 一、实验内容 1.知描述某离散LSI系统的差分方程为2y(n)-3y(n-1)+y(n-2)=x(n-1),分别用impz 和dstep函数、filtic和filter函数两种方法求解系统的单位序列响应和单位阶跃响应。 用impz和dstep函数求解系统的单位序列响应和单位阶跃响应如下 a=[1,-3/2,1/2]; b=[0,1/2,0]; N=32; n=0:N-1; hn=impz(b,a,n); gn=dstep(b,a,n); subplot(1,2,1);stem(n,hn,'k'); title('系统的单位序列响应'); ylabel('h(n)');xlabel('n'); axis([0,N,1.1*min(hn),1.1*max(hn)]); subplot(1,2,2);stem(n,gn,'k'); title('系统的单位阶跃响应'); ylabel('g(n)');xlabel('n'); axis([0,N,1.1*min(gn),1.1*max(gn)]); 课程名称数字信号 实验成绩 指导教师实验报告.

... 010203000.10.20.0.0.0.0.0.0.1系统的单位序列响应h(n) n01020300112230系统的单位阶跃响应g(n)n 用函数filtic和filter求解离散系统的单位序列响应和单位阶跃

解:x01=0;y01=0; a=[1,-3/2,1/2]; b=[1/2,0,0]; N=32;n=0:N-1; xi=filtic(b,a,0); x1=[n==0]; hn=filter(b,a,x1,xi); x2=[n>=0]; gn=filter(b,a,x2,xi); subplot(1,2,1);stem(n,hn,'k'); title('系统的单位序列响应'); ylabel('h(n)');xlabel('n'); axis([0,N,1.1*min(hn),1.1*max(hn)]); . ... subplot(1,2,2);stem(n,gn,'k'); title('系统的单位阶跃响应'); ylabel('g(n)');xlabel('n'); axis([0,N,1.1*min(gn),1.1*max(gn)]); 01020300.550.60.650.70.750.80.850.90.951

实验一离散时间信号与系统分析

实验一 离散时间信号与系统分析 一、实验目的 1.掌握离散时间信号与系统的时域分析方法。 2.掌握序列傅氏变换的计算机实现方法,利用序列的傅氏变换对离散信号、系统及系统响应进行频域分析。 3.熟悉理想采样的性质,了解信号采样前后的频谱变化,加深对采样定理的理解。 二、实验原理 1.离散时间系统 一个离散时间系统是将输入序列变换成输出序列的一种运算。若以][?T 来表示这种运算,则一个离散时间系统可由下图来表示: 图 离散时间系统 输出与输入之间关系用下式表示 )]([)(n x T n y = 离散时间系统中最重要、最常用的是线性时不变系统。 2.离散时间系统的单位脉冲响应 设系统输入)()(n n x δ=,系统输出)(n y 的初始状态为零,这是系统输出用)(n h 表示,即)]([)(n T n h δ=,则称)(n h 为系统的单位脉冲响应。 可得到:)()()()()(n h n x m n h m x n y m *=-= ∑∞ -∞= 该式说明线性时不变系统的响应等于输入序列与单位脉冲序列的卷积。 3.连续时间信号的采样 采样是从连续信号到离散时间信号的过渡桥梁,对采样过程的研究不仅可以了解采样前后信号时域何频域特性发生的变化以及信号内容不丢失的条件,而且有助于加深对拉氏变换、傅氏变换、Z 变换和序列傅氏变换之间关系的理解。 对一个连续时间信号进行理想采样的过程可以表示为信号与一个周期冲激脉冲的乘 积,即:)()()(?t t x t x T a a δ=

其中,)(?t x a 是连续信号)(t x a 的理想采样,)(t T δ是周期冲激脉冲 ∑∞ -∞=-= m T mT t t )()(δδ 设模拟信号)(t x a ,冲激函数序列)(t T δ以及抽样信号)(?t x a 的傅立叶变换分别为)(Ωj X a 、)(Ωj M 和)(?Ωj X a ,即 )]([)(t x F j X a a =Ω )]([)(t F j M T δ=Ω )](?[)(?t x F j X a a =Ω 根据连续时间信号与系统中的频域卷积定理,式(2.59)表示的时域相乘,变换到频域为卷积运算,即 )]()([21)(?Ω*Ω=Ωj X j M j X a a π 其中 ?∞ ∞ -Ω-==Ωdt e t x t x F j X t j a a a )()]([)( 由此可以推导出∑∞-∞=Ω-Ω=Ωk s a a jk j X T j X )(1)(? 由上式可知,信号理想采样后的频谱是原来信号频谱的周期延拓,其延拓周期等于采样频率。根据香农定理,如果原信号是带限信号,且采样频率高于原信号最高频率的2倍,则采样后的离散序列不会发生频谱混叠现象。 4.有限长序列的分析 对于长度为N 的有限长序列,我们只观察、分析在某些频率点上的值。 ???-≤≤=n N n n x n x 其它010),()( 一般只需要在π2~0之间均匀的取M 个频率点,计算这些点上的序列傅立叶变换: ∑-=-=1 0)()(N n jn j k k e n x e X ωω 其中,M k k /2πω=,1,,1,0-=M k ΛΛ。)(ωj e X 是一个复函数,它的模就是幅频特 性曲线。 三、主要实验仪器及材料

6.离散时间信号与系统的时域分析

第6章线性时不变离散系统的时域分析 6.1 学习要求 (1)掌握离散信号的基本描述方法、分类及其基本运算; (2)掌握离散时间系统的差分方程描述; (3)熟练掌握系统的单位样值响应; (4)熟练掌握卷积和的概念及计算; (5)掌握系统零输入响应和零状态响应的求解方法; (6)了解离散相关的概念和性质。 6.2学习重点 (1)系统的单位样值响应的计算; (2)零输入响应和零状态响应的求解方法; (3)卷积和的概念及计算。 6.3知识结构

6.4内容摘要 6.4.1 离散时间信号的定义 离散时间信号是指仅在不连续的离散时刻有确定函数值,而在其它点上函数值未定义的信号,简称离散信号,也称序列,常用)(n x 表示。 6.4.2 常用的时间序列 (1)单位样值序列)(n

?? ?≠==0 00 1)(n n n δ (2)单位阶跃序列)(n u ? ??<≥=000 1)(n n n u )(n u 和)(n δ的关系: +-+-+-+=)3()2()1()()(n n n n n u δδδδ∑∞ =-=0 )(k k n δ )1()()(--=n u n u n δ (3)矩形序列)(n R N ? ? ?≥<-≤≤=)0(0) 10(1)(N n n N n n R N 或 矩形序列与阶跃序列、样值序列的关系: ∑-=-=+-++-+-+=10 )()1()2()1()()(N m N m n N n n n n n R δδδδδ )1()()(+--=N n u n u n R N (4)正弦序列 )sin()(0φω+=n A n x 式中,A 为幅度,φ为起始相位,0ω为正弦序列的数字域频率,N π ω20=。 (5)实指数序列 )()(n u a n x n = 波形特点为:a >1时,序列发散;1

时域离散信号的产生与运算

典型时域离散序列的产生与简单运算 1. 单位冲激序列 程序1: function [x,n]=impseq(n0,n1,n2) % generates x(n)=delta(n-n0); n1<=n<=n2 n=[n1:n2]; x=[(n-n0)==0]; 调用:[x,n]=impseq(0,-3,4); stem(n,x) 程序2: n1=-3;n2=4;n0=0; n=n1:n2; x=[n==n0]; stem(n,x,'filled'); axis([n1,n2,0,1.1*max(x)]); xlabel('时间(n)');ylabel('幅度x(n)'); title('单位脉冲序列'); 2. 单位阶跃序列 程序: n1=-3;n2=4;n0=0; n=n1:n2; x=[n>=n0]; stem(n,x,'filled'); axis([n1,n2,0,1.1*max(x)]); xlabel('时间(n)');ylabel('幅度x(n)'); title('单位阶跃序列'); 3. 矩形序列 程序: 10()00n n n δ=?=?≠?1≥0()00n u n n ?=?

n=[-10:10]; xn1=[(n-0)>=0]; xn2=[(n-4)>=0]; %定义两个阶跃序列; xn=xn1-xn2; 两个阶跃序列之差得到矩形序列; stem(n,xn,'.'); xlabel('时间(n)');ylabel('幅度x(n)'); title(‘矩形序列'); 4. 正弦序列 程序: n=0:20; xn=sin(pi/4*n); stem(n,xn,'.'); xlabel('时间(n)');ylabel('幅度x(n)'); title(‘正弦序列'); 5. 指数序列 程序: n=[0:20]; x=(0.9).^n; stem(n,x); xlabel('时间(n)');ylabel('幅度x(n)'); title(‘指数序列'); 6. 对conv 进行简单的扩展conv_m ,可以完成任意位置序列的卷积. 对于有限长序列x (n ),h (n ),它们分别的区域为[n xb,n xe]和[n hb,n he],则卷积后的区域为 [n xb+n hb,n xe+n he] 程序: function[y,ny]=conv_m(x,nx,h,nh) nyb=nx(1)+nh(1); nye=nx(length(x))+nh(length(h)); ny=[nyb:nye]; y=conv(x,h); 调用: x=[3,11,7,0,-1,4,2]; h=[2,3,0,-5,2,1]; nx=[-3:3]; nh=[-1:4]; [y,ny]=conv_m(x,nx,h,nh) ()sin()x n A n ωθ=+n a n x =)(

实验二 离散时间系统的时域分析实验

实验二离散时间系统的时域分析实验

数字信号处理——实验二 武汉工程大学电气信息学院通信工程 红烧大白兔 一、实验目的 1、在时域中仿真离散时间系统,进而理解离散 时间系统对输入信号或延时信号进行简单运算处理,生成具有所需特性的输出信号的方法。 2、仿真并理解线性与非线性、时变与时不变等 离散时间系统。 3、掌握线性时不变系统的冲激响应的计算并 用计算机仿真实现。 4、仿真并理解线性时不变系统的级联、验证线 性时不变系统的稳定特性。 二、实验设备 计算机,MATLAB语言环境 三、实验基础理论 1、系统的线性 线性性质表现为系统满足线性叠加原理:若某一输入是由N个信号的加权和组成的,则输出就是由系统对这N个信号中每一个的响应的相应加权和组成的。设x1(n)和 x2(n)

分别作为系统的输入序列,其输出分别用y1(n)和y2(n)表示,即 Y1(n)=T[x1(n)], y2(n)=T[x2(n)] 若满足T[a1x1(n)+a2x2(n)]=a1y1(n)+a2y2(n) 则该系统服从线性叠加原理,或者称为该系统为线性系统。 2、系统的时不变特性 若系统的变换关系不随时间变化而变化,或者说系统的输出随输入的移位而相应移位但形状不变,则称该系统为时不变系统。对于时不变系统, 若y(n)=T[x(n)] 则T[x(n-m)]=y(n-m) 3、系统的因果性 系统的因果性既系统的可实现性。如果系统n 时刻的输出取决于n时刻及n时刻以前的输入,而和以后的输入无关,则该系统是可实现的,是因果系统。系统具有因果性的充分必要条件是h(n)=0,n<0 4、系统的稳定性 稳定系统是指有界输入产生有界输出(BIBO)的系统。如果对于输入序列x(n),存在一个不变的正有限值M,对于所有n值满足|x(n)|

离散系统的时域分析matlab.(DOC)

实验一 常见离散信号的MATLAB 产生和图形显示 一、 实验目的 加深对常见离散信号的理解 二、实验原理 1、单位抽样序列的产生 ,10,0{=≠=n n n )(δ 在MATLAB 中可以用zeros()函数实现 x=[1,zeros(1,N-1)]; 或x=zeros(1,N); x(1)=1; 2、单位阶跃序列的产生 0,10,0{u ≥<=n n n )( 在MATLAB 中可以用ones()函数实现 x=one(1,N); 3、正弦序列的产生 在MATLAB 中实现方法如下: N=0:N-1 X=A*sin(2*pi*f*n/fs+fai) 4、复正弦序列的产生jwn e A n x *)(= 在MATLAB 中实现方法如下: n) *w *exp(j *A 1 :0=-=x N n 5、实指数序列的产生n a A n x *)(= 在MATLAB 中实现方法如下: n a A x N n .^*1 :0=-= 三、实验内容及步骤 编制程序产生以下信号,并绘出其图形。 1)产生64点的单位抽样序列)(n δ

N=64 x=[1,zeros(1,N-1)] stem(x) 2)产生64点并移位20位的单位抽样序列)20(-n δ N=64 x=[0,zeros(1,N-1)] x(20)=1 stem(x) 3)任意序列)5(7.0)4(9.2)3(6.5)2(8.1)1(4.3)(0.8)(-+-+-+-+-+=n n n n n n n f δδδδδδ b=[1]; a=[8,3.4,1.8,5.6,2.9,0.7]; xh=[1,zeros(1,20)]; h=filter(b,a,xh) figure(1); n=0:20; stem(n,h,) legend('冲激')

(完整版)实验二、信号与系统时域分析的MATLAB实现

实验二、信号与系统时域分析的MATLAB 实现 一、实验目的 掌握利用Matlab 求解LTI 系统的冲激响应、阶跃响应和零状态响应,理解卷积概念。 二、实验内容 1、 卷积运算的MA TLAB 实现: (1) 计算连续信号卷积用MA TLAB 中的函数conv ,可编写连续时间信号卷积通用 函数sconv , function [f,n]=sconv(f1,f2,n1,n2,p) f=conv(f1,f2);f=f*p; n3=n1(1)+n2(1); L=length(n1)+length(n2)-1; n=n3:p:(n3+(L-1)*p); 例2.1 )()()(21t f t f t f *= 在MA TLAB 编写: p=0.01; n1=-1:p:1;f1=ones(1,length(n1)); n2=0:p:1;f2=2*n2; [f,n]=sconv(f1,f2,n1,n2,p); subplot(3,1,1),plot(n1,f1), axis([-1.5,1.5,0,2]),grid on subplot(3,1,2),plot(n2,f2), axis([-0.1,1.2,0,3]),grid on subplot(3,1,3),plot(n,f),axis([-1.5,5,0,2]),grid on 运算结果如图例2.1所示。 (2) 计算离散信号卷积用MA TLAB 中的函数conv ,其调用格式为: ),(b a conv c = 式中,a 、b 为待卷积两序列的向量表示。向量c 的长度为a 、b 长度之和减1。 例2.2 已知序列{ }{}3,2,1,0;1,1,1,1][,3,2,1,0;4,3,2,1][====k k y k k x ,计算][][k y k x *。 解:MATLAB 的程序为: x=[1,2,3,4];y=[1,1,1,1]; z=conv(x,y) N=length(z); stem(0:N-1,z) 运行结果:如图例2.2 z = 1 3 6 10 9 7 4

时域离散信号的产生与基本运算

时域离散信号的产生与 基本运算 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】

实验一 时域离散信号的产生与基本运算 一、实验目的 1、了解常用的时域离散信号及其特点。 2、掌握MATLAB 产生常用时域离散信号的方法。 3、掌握时域离散信号简单的基本运算方法。 二、实验内容 1、自己设定参数,分别表示并绘制单位抽样序列、单位阶跃序列、正弦序列、 实指数序列、随机序列。 2、自己设定参数,分别表示并绘制信号移位、信号相加、信号相乘、信号翻转、 信号和、信号积、信号能量。 3、已知信号 (1) 描绘)(n x 序列的波形。 (2) 用延迟的单位脉冲序列及其加权和表示)(n x 序列。 (3) 描绘以下序列的波形:)2()(),2(2)(),2(2)(321n x n x n x n x n x n x -=+=-= 三、实现步骤 1、自己设定参数,分别表示并绘制单位抽样序列、单位阶跃序列、正弦序列、 实指数序列、随机序列。 (1)单位抽样序列 程序: x=zeros(1,10); x(2)=1;

stem(x,'filled') axis([0,10,,1]); title('μ¥3éùDòáD'); 图1(2)单位阶跃序列 程序: N=10; u=ones(1,N); stem(u,'filled') axis([-10,10,0,1]); title('μ¥×DòáD');

图2(3)正弦序列 程序: x=-20:1:20; y=sin*pi.*x+*pi); stem(x,y,'filled'); axis([-20,20,-2,2]); title('yòDòáD');

离散时间LTI系统的时域分析(1)

第3章 离散时间LTI 系统的时域分析 3.1 实验目的 ● 学会运用MATLAB 求解离散时间系统的零状态响应; ● 学会运用MATLAB 求解离散时间系统的单位取样响应; ● 学会运用MATLAB 求解离散时间系统的卷积和。 3.2 实验原理及实例分析 3.2.1 离散时间系统的响应 离散时间LTI 系统可用线性常系数差分方程来描述,即 ∑∑==-=-M j j N i i j n x b i n y a 0 )()( (3-1) 其中,i a (0=i ,1,…,N )和j b (0=j ,1,…,M )为实常数。 MATLAB 中函数filter 可对式(13-1)的差分方程在指定时间范围内的输入序列所产生的响应进行求解。函数filter 的语句格式为 y=filter(b,a,x) 其中,x 为输入的离散序列;y 为输出的离散序列;y 的长度与x 的长度一样;b 与a 分别为差分方程右端与左端的系数向量。 【实例3-1】 已知某LTI 系统的差分方程为 )1(2)()2(2)1(4)(3-+=-+--n x n x n y n y n y 试用MATLAB 命令绘出当激励信号为)()2/1()(n u n x n =时,该系统的零状态响应。 解:MATLAB 源程序为 >>a=[3 -4 2]; >>b=[1 2]; >>n=0:30; >>x=(1/2).^n; >>y=filter(b,a,x); >>stem(n,y,'fill'),grid on >>xlabel('n'),title('系统响应y(n)') 程序运行结果如图3-1所示。

3.2.2 离散时间系统的单位取样响应 系统的单位取样响应定义为系统在)(n 激励下系统的零状态响应,用)(n h 表示。MATLAB 求解单位取样响应可利用函数filter ,并将激励设为前面所定义的impDT 函数。例如,求解实例13-1中系统的单位取样响应时,MATLAB 源程序为 >>a=[3 -4 2]; >>b=[1 2]; >>n=0:30; >>x=impDT(n); >>h=filter(b,a,x); >>stem(n,h,'fill'),grid on >>xlabel('n'),title('系统单位取样响应h(n)') 程序运行结果如图3-2所示。 图3-1 实例3-1系统的零状态响应 图3-2 实例13-1的系统单位取样响应

数字信号处理实验2-离散系统的时域分析报告

实验2 离散系统的时域分析

实验2 离散系统的时域分析 一、实验目的: 加深对离散系统的差分方程、单位抽样响应和卷积分析方法的理解。 二、实验原理: 离散系统 其输入、输出关系可用以下差分方程描述: ∑∑==-= -M m m N k n m n x b k n y a )()( 输入信号分解为冲激信号, ∑∞ -∞ =-= m m n m x n x )()()(δ 系统单位抽样序列h (n ), 则系统响应为如下的卷积计算式: ∑∞ -∞ =-= *=m m n h m x n h n x n y )()()()()( 当00≠a N k a k ,...2,1,0==时,h(n)是有限长度的(n :[0,M]),称系统为FIR 系统;反之,称系统为IIR 系统。 在MATLAB 中,可以用函数y=filter(b,a,x)实现差分方程的仿真,也可以用函数 y=conv(x,h)计算卷积,利用函数h=impz(b,a,n)计算画出脉冲响应。 (在实验报告中对这三种函数的使用方法及参数含义做出说明,这一部分手写) 三 、实验容 1.编制程序求解下列两个系统的单位抽样响应,并绘出其图形。 (1))1()()2(125.0)1(75.0)(--=-+-+n x n x n y n y n y 程序: N=21; b=[1 -1]; a=[1 0.75 0.125]; x=[1 zeros(1,N-1)]; n=0:1:N-1; y=filter(b,a,x);

stem(n,y); xlabel('n'); ylabel('y(n)'); 图像: (2))]4()3()2()1([25.0)(-+-+-+-=n x n x n x n x n y 程序: N=21; b=[0 0.25 0.25 0.25 0.25]; a=[1]; x=[1 zeros(1,N-1)]; n=0:1:N-1; y=filter(b,a,x); stem(n,y); xlabel('n'); ylabel('y(n)'); 图像:

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