matlab實驗報告4山東大學

2021-08-01 07:34:13 字數 4290 閱讀 5928

實驗報告4

1實驗內容

給定連續時間訊號

(1) 以足夠小的時間間隔,在足夠長的時間內畫出訊號時域圖形。

(2) 用公式計算訊號的頻譜以足夠小的頻率間隔,在足夠大的頻率範圍內,畫出其頻譜圖,估計訊號的頻寬。

(3) 以抽樣頻率3000hz對x(t)抽樣,得到離散時間訊號x(n),畫出其圖形,標明座標軸。

1) 用dtft計算x(n)的頻譜畫出頻譜圖形,標明座標軸。

2) 由 1)得到原訊號x(t)的頻譜的估計在模擬頻域上考察對原訊號頻譜的逼近程度,計算均方誤差。

3) x(n)理想內插後得到原訊號的估計,從連續時間域上考察訊號的恢復程度,計算均方誤差。

(4) 抽樣頻率為800 samples/second,重做3。

(5) 對比和分析,驗證時域抽樣定理。

2、程式設計原理、思路和公式

採用子函式呼叫以及xn的dtft變化公式xk=x*exp(-j*n'*w);

3、程式指令碼,並注釋

clear all;

close all;

f=5000;%抽樣頻率

dt=1/f;%抽樣間隔

n=[-50:0.1:50];

t=n*dt;

x=exp(-1000*abs(t));

figure(1);

m=0;

plot(t,x); xlabel('時間t');

ylabel('訊號x(t)');

title('時域訊號');

w=linspace(-10^4,10^4,10^5);

x_jw=2000./(1000^2+w.^2);

figure(2);

plot(w,x_jw);

grid on;

xlabel('時間t');

title('模擬頻譜');

fs=3000;t=1/fs;n=-30:30;%抽樣頻率,週期和點數

t=n*t有效抽樣時間

x_n=exp(-1000*abs(t));

figure(3);

stem(n,x_n

grid on;

xlabel('序列座標n');

ylabel('抽樣值x_n');

title('3000hz抽樣後的圖形');

m=2*10^5;k=0:m-1;w=2*pi*k/m; %確定數字頻率的範圍

x_jw=x_n*exp(-j*n'*w);

x_jw_real=real(x_jw);

x_jw_imag=imag(x_jw);

x_jw_abs=abs(x_jw);

x_jw_angle=angle(x_jw);

figure(4);

subplot(2,2,1),plot(w,x_jw_real);%

grid on;

xlabel('數字角頻率w');

title('3000hz抽樣頻譜實部');

subplot(2,2,2),plot(w,x_jw_imag);%畫出虛部

grid on

xlabel('數字角頻率w');

title('3000hz抽樣頻譜實部');

subplot(2,2,3),plot(w,x_jw_abs);%畫出幅度

grid on;

xlabel('數字角頻率w');

title('3000hz抽樣頻譜實部');

subplot(2,2,4),plot(w,x_jw_angle);%畫出相角

grid on;

xlabel('數字角頻率w');

title('3000hz抽樣頻譜實部');

w_half=w(1:m/2取數字角頻率w的有效部分即0-pi

x_jw_half=x_jw(1:m/2取數字頻譜的有效部分

w1=w_half./t對應的模擬角頻率

x_jw1=2000./(1000^2+w1.^2); %對應的模擬頻譜部分

diff1=sqrt(sum((x_jw1-x_jw_half*t).^2)/m*2);

%均方誤差 2.2780e-005 -4.5206e-023i

t=linspace(-0.01,0.01,10^5); %確定t的取值範圍

n=length(tt的長度

i=1設定乙個累加變數

for tn=t

y(i)=x_n*(sin(pi/t*(tn-n*t)+eps)./(pi/t*(tn-n*t)+eps))'; %內插重建某點t的數值

i=i+1;

endfigure(5);

figure,plot(t,y畫出時域內插重建函式。內插恢復

grid on;

xlabel('時間t');

xlabel('內插函式值y');

title('3000hz時域內插重建函式');

x=exp(-1000*abs(t原來的時域訊號

diff2=sqrt(sum((x-y).^2)/n);%均方誤差 0.0101

fs=800;t=1/fs;n=-30:30;%抽樣頻率,週期和點數

t=n*t有效抽樣時間

x_n=exp(-1000*abs(t));

figure(6);

stem(n,x_n

grid on;

xlabel('序列座標n');

ylabel('抽樣值x_n');

title('800hz抽樣後的圖形');

m=2*10^5;k=0:m-1;w=2*pi*k/m; %確定數字頻率的範圍

x_jw=x_n*exp(-j*n'*w);

x_jw_real=real(x_jw);

x_jw_imag=imag(x_jw);

x_jw_abs=abs(x_jw);

x_jw_angle=angle(x_jw);

figure(7);

subplot(2,2,1),plot(w,x_jw_real);%

grid on;

xlabel('數字角頻率w');

title('800hz抽樣頻譜實部');

subplot(2,2,2),plot(w,x_jw_imag);%畫出虛部

grid on

xlabel('數字角頻率w');

title('800hz抽樣頻譜實部');

subplot(2,2,3),plot(w,x_jw_abs);%畫出幅度

grid on;

xlabel('數字角頻率w');

title('800hz抽樣頻譜實部');

subplot(2,2,4),plot(w,x_jw_angle);%畫出相角

grid on;

xlabel('數字角頻率w');

title('800hz抽樣頻譜實部');

w_half=w(1:m/2取數字角頻率w的有效部分即0-pi

x_jw_half=x_jw(1:m/2取數字頻譜的有效部分

w1=w_half./t對應的模擬角頻率

x_jw1=2000./(1000^2+w1.^2); %對應的模擬頻譜部分

diff1=sqrt(sum((x_jw1-x_jw_half*t).^2)/m*2);

%均方誤差 2.2780e-005 -4.5206e-023i

t=linspace(-0.01,0.01,10^5); %確定t的取值範圍

n=length(tt的長度

i=1設定乙個累加變數

for tn=t

y(i)=x_n*(sin(pi/t*(tn-n*t)+eps)./(pi/t*(tn-n*t)+eps))'; %內插重建某點t的數值

i=i+1;

endfigure(8);

figure,plot(t,y畫出時域內插重建函式。內插恢復

grid on;

xlabel('時間t');

xlabel('內插函式值y');

title('3000hz時域內插重建函式');

x=exp(-1000*abs(t原來的時域訊號

diff2=sqrt(sum((x-y).^2)/n);%均方誤差 0.0101

4、**結果、圖形

5、結果分析和結論

(1)從圖形上看,當抽樣頻率較高時,抽樣恢復的時域和頻域波形更加接近實際的情況。

(2)從均方誤差來看,當抽樣頻率教高的抽樣恢復的時域和頻率的均方誤差值更加小。

(3)因為的頻率域是無線寬的。故無論抽樣頻率是3000還是800hz,恢復訊號時都會產生資訊洩漏。

6、遇到的問題、解決方法及收穫

學會了由內插求原函式的方法,求均方誤差的方法。

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