兰州交通大学数字信号作业答案

发布 2022-09-02 23:48:28 阅读 3936

现代信号处理。

学号0212755

专业交通信息工程及控制。

姓名张锐。学院光电技术与智能控制教育部重点实验室

第一题。题目:,频率f=5/2hz,周期t=1/f=2/5s。

1、采样频率,失真采样,对x(t)进行间隔采样周期ts=0.25s的采样,如采集8个采样点,则其对应5个x(t)的周期,持续时间为tp=2s。

2、采样频率,不失真采样,对x(t)进行间隔采样周期ts=0.1s的采样,如采集8个采样点,则其对应2个x(t)的周期,持续时间为tp=0.8s。

对比分析:第一个图是混叠现象,第二个图不失真。其中两图的采样频率不同,采样点相同,都为带限信号。

从中我们可以清晰的看到,频率混叠会产生假频率、假信号、会严重的影响测量结果。改善混叠现象的方法主要有,根据时域抽样定理选择合适的抽样频率()。同时,实际工程中的连续信号一般都不是带限信号,连续信号在抽样前通常都经过一个模拟低通滤波器进行低通滤波,以减少混叠误差。

程序1:采样点数为l=8,采样周期ts=0.25s,采样频率为fs=4hz,持续时间tp=2s

n=5;fm=5/2;l=8;

t=1/fm;n=0:l-1;

fs=4;ts=1/fs;tp=ts*l绘制出x(t)=cos(5*π*t)的图形。

t=0:1/256:tp;

x=cos(n*pi*t);

figure(1)

subplot(3,1,1),plot(t,x);

xlabel('时间/s');title('x(t)=cos(5*π*t)')

grid on;

t1=n*ts在持续时间2秒内采集数据信号8点。

x=cos(n*pi*t1)

subplot(3,1,2),stem(n,x);

ylabel('x(n)')xlabel('采样点n');grid on;

k=fft(x,l对采集信号x[n]进行8点的快速傅里叶变换。

a=abs(k取绝对值,将复数变为实数。

subplot(3,1,3),stem(n,a,'*hold on

plot(n,a);

ylabel('振幅|x(f)|'xlabel('频率/hz');

title('将原信号进行fourier变换');

grid on;

程序2:采样点数为l=8,采样周期ts=0.1s,采样频率为fs=10hz,持续时间tp=0.8s

clear all从内存中清除变量和函数数据。

n=5;fm=5/2;l=8;

t=1/fm;n=0:l-1;

fs=10;ts=1/fs;tp=ts*l绘制出x(t)=cos(5*π*t)的图形。

t=0:1/526:tp; x=cos(n*pi*t);

figure(1)

subplot(3,1,1),plot(t,x);

xlabel('时间/s');title('x(t)=cos(5*π*t)')

grid on;

t1=n*ts在持续时间0.8秒内采集数据信号8点。

x=cos(n*pi*t1);

subplot(3,1,2),stem(n,x);

ylabel('x(n)')xlabel('采样点n');grid on;

k=fft(x,l对采集信号x[n]进行8点的快速傅里叶变换。

a=abs(k取绝对值,将复数变为实数。

subplot(3,1,3),stem(n,a,'*hold on

plot(n,a);

ylabel('振幅|x(f)|'xlabel('频率/hz');

title('将原信号进行fourier变换');

grid on;

3、采样频率,不失真采样,对x(t)进行间隔采样周期ts=0.05s的采样,如采集40个采样点,则其对应5个x(t)的周期,每x(t)的周期对应8个采集点,持续时间为tp=2s。 频谱分辨率。

4、采样频率,不失真采样,信息有遗漏,不能分辨出信息,对x(t)进行间隔采样周期ts=0.05s的采样,如采集8个采样点,则其对应1个x(t)的周期,每x(t)的周期也对应8个采集点,持续时间为tp=0.4s。

频谱分辨率。

对比分析:通过以上图对比,可以明显观察到栅栏现象,以及通过在序列后补零提高频谱观察的分辨率。因为原始信号经过采样离散化处理得到,利用n点的dft计算有限长序列的频谱。

其频谱分辨率越小,则观察的分辨率越高,过大时,会遗漏信息,造成信息失真。由于是离散的序列,不能反映抽样点之间的全部细节,这便出现了栅栏现象。

为了改善栅栏现象,可以在中抽取更多的样点值。可以通过在序列后补零,构成了一个序列,l点序列的dft实际上是在一个周期内[0,2π)的l个等间隔抽样点,因而将会显示更多的细节。尽管通过对序列补零可以提高信号频谱的分辨率,但是提高的只是频谱的显示分辨率,并不能提高其实际信息量。

若连续信号在离散化和时域加窗过程中,由于混叠或泄漏已经造成信号频谱信息的失真,即使补零也无法再恢复已损失的信息。因此,补零只能提高频谱的显示分辨率,并不能增加信息而改善失真。

程序3:采样点数为l=40,采样周期ts=0.05s,采样频率为fs=20hz,持续时间tp=2s

n=5;fm=5/2;l=40;

t=1/fm;n=0:l-1;

fs=20;ts=1/fs;tp=ts*l;

t=0:1/256:tp;

绘制出x(t)=cos(5*π*t)的图形。

x=cos(n*pi*t);

figure(1)

subplot(4,1,1),plot(t,x);

xlabel('时间/s');title('x(t)=cos(5*π*t)')grid on;

t1=n*ts

在持续时间2秒内采集数据信号点数。

x=cos(n*pi*t1);

subplot(4,1,2),stem(n,x);

ylabel('x(n)')xlabel('采样点n');grid on;

k=fft(x,l对采集信号x[n]进行l点的快速傅里叶变换。

a=abs(k);

取绝对值,将复数变为实数。

subplot(4,1,3),stem(n,a,'*hold on

plot(n,a);

ylabel('振幅|x(f)|'xlabel('频率/hz');

title('将原信号进行fourier变换 n点');

grid on;

l1=l+10;

n1=0:l1-1;

t1=n1*ts; x1=cos(n*pi*t1);

k1=fft(x1,l1);

%对采集信号x[n]进行l1点的快速傅里叶变换。

a1=abs(k1);

取绝对值,将复数变为实数。

subplot(4,1,4),stem(n1,a1,'*hold on

plot(n1,a1);

ylabel('振幅|x(f1)|'xlabel('频率/hz');

title('将原信号进行fourier变换 n+10点');

grid on;

程序4:采样点数为l=8,采样周期ts=0.05s,采样频率为fs=20hz,持续时间tp=0.4s

n=5;fm=5/2;l=8;

t=1/fm;n=0:l-1;

fs=20;ts=1/fs;tp=ts*l;

t=0:1/256:tp;

绘制出x(t)=cos(5*π*t)的图形。

x=cos(n*pi*t);

figure(1)

subplot(4,1,1),plot(t,x);

xlabel('时间/s');title('x(t)=cos(5*π*t)')grid on;

t1=n*ts

在持续时间0.4秒内采集数据信号点数。

x=cos(n*pi*t1);

subplot(4,1,2),stem(n,x);

ylabel('x(n)')xlabel('采样点n');grid on;

k=fft(x,l对采集信号x[n]进行l点的快速傅里叶变换。

a=abs(k);

取绝对值,将复数变为实数。

subplot(4,1,3),stem(n,a,'*hold on

plot(n,a);

ylabel('振幅|x(f)|'xlabel('频率/hz');

title('将原信号进行fourier变换 n点');

grid on;

l1=l+10;

n1=0:l1-1;

t1=n1*ts; x1=cos(n*pi*t1);

k1=fft(x1,l1); 对采集信号x[n]进行l1点的快速傅里叶变换。

a1=abs(k1);

取绝对值,将复数变为实数。

subplot(4,1,4),stem(n1,a1,'*hold on

plot(n1,a1);

ylabel('振幅|x(f1)|'xlabel('频率/hz');

title('将原信号进行fourier变换 n+10点');

grid on;

第二题。题目:已知序列x[n]=2n,0=

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