第五讲信号系统分析的MATLAB实现ppt课件

1、第五讲第五讲 信号系统分析的信号系统分析的MATLAB实现实现基于基于MATLAB的离散时间系统分析的离散时间系统分析基于基于MATLAB的连续时间系统分析的连续时间系统分析一、离散时间信号的表示一、离散时间信号的表示n表示离散序列并将其可视化时：表示离散序列并将其可视化时：n 用向量表示，无法用符号运算表示用向量表示，无法用符号运算表示n 无法表示无限序列无法表示无限序列n 绘制图形时，用绘制图形时，用stem指令指令X(n)=1,2,-1,3,2,4,-1 0kk=-3:3;f=1,2,-1,3,2,4,-1; stem(k,f),axis(-4,4,-1.5,4.5)单位脉冲序列单位脉冲

2、序列)(n) 0(nn=1 n+n0=0=0 其它其它function dwxulie(k1,k2,k0)k=k1:k2;n=length(k);f=zeros(1,n);f(1,-k0-k1+1)=1;stem(k,f)axis(k1,k2,0,1.5)title(单位序列单位序列） dwxulie(-5,5,0)单位阶跃序列单位阶跃序列)0(kk function jyxulie(k1,k2,k0)k=k1:-k0-1kk=-k0:k2;n=length(k);nn=length(kk)u=zeros(1,n);uu=ones(1,nn)stem(kk,uu)hold onstem(k,u

3、)hold off title(单位阶跃序列单位阶跃序列）axis(k1,k2,0,1.5)jyxulie(-3,8,0)二、序列的运算二、序列的运算n1、信号加、信号加n 数学描述：数学描述：n MATLAB描述：描述：x=x1+x2n n注意：注意：x1和和x2应该具有相同的长度，位应该具有相同的长度，位置置 对应，才能相加，否则，需要先通过对应，才能相加，否则，需要先通过函数补零后再相加函数补零后再相加)( 2)( 1)(nxnxnxfunctionf,k=lsxj(f1,f2,k1,k2)k=min(min(k1),min(k2):max(max(k1),max(k2);s1=zero

4、s(1,length(k);s2=s1;s1(find(k=min(k1)&(k=min(k2)&(k f1=-2:2; k1=-2:2;f2=1,1,1;k2=-1:1;stem(k1,f1),axis(-3,3,-2.5,2.5)f1(k)=-2,-1,0,1,2f2(k)=1,1,1stem(k2,f2),axis(-3,3,-2.5,2.5)f,k=lsxj(f1,f2,k1,k2)nf =n-2 0 1 2 2nk =n -2 -1 0 1 22、离散序列的卷积、离散序列的卷积MATLAB实现实现01)(1kf0=k f1=1,1,1;k1=0:2; f2=1,2,3;k2=1:3;

5、 f,k=deconv(f1,f2,k1,k2)f = 1 3 6 5 3k = 1 2 3 4 5三、差分方程三、差分方程nfilterny = filter(b,a,x)na(1)*y(n) = b(1)*x(n) + b(2)*x(n-1) + . + b(nb+1)*x(n-nb)n - a(2)*y(n-1) - . - a(na+1)*y(n-na)n 例：例：y(n)-y(n-1)+0.9y(n-2)=x(n)na.计算并画出计算并画出n=-20，,100的脉冲响应的脉冲响应nb.计算并画出计算并画出n=-20,100的单位阶跃响应的单位阶跃响应nc.这个系统是稳定的吗？这个系统

6、是稳定的吗？n b=1;a=1,-1,0.9;n s=dwxulie(-20,120,0);n=-20:120;n s=dwxulie(-20,120,0);n=-20:120;n h=filter(b,a,s);n subplot(2,1,1);stem(n,h);n title(impulse response);xlabel(n);ylabel(h(n)单位阶跃响应单位阶跃响应 x=jyxulie(-20,120,0); s=filter(b,a,x); subplot(2,1,2);stem(n,s) title(step response);xlabel(n);ylabel(s(n)

7、四、四、Z变换变换nZ反变换反变换nresidueznR,P,C=residuez(b,a)nmkkknkKKnnmmzCZPRZAZBzazaazbzbbzx0111101101)()(.)(例：求例：求211243143)(zzzzzzzX的的z反变换反变换 b=0,1;a=3,-4,1; R,P,C=residuez(b,a)R = 0.5000 -0.5000P = 1.0000 0.3333C = 113333. 015 . 015 . 0)(zzzX五、从差分方程表示系统函数五、从差分方程表示系统函数nroots可以对分子分母求零点、极点可以对分子分母求零点、极点nzplane(b

8、,a)在已知分子行向量在已知分子行向量b和分和分母母 行向量行向量a下画出零点和极点下画出零点和极点nH,W=freqz(b,a,N)b是由是由 分子多分子多项式系数构成的数组，项式系数构成的数组，a是由是由 分母多分母多项式系数构成的数组，项式系数构成的数组，h是返回的复数形是返回的复数形式的频率响应数组，式的频率响应数组，w是由对应于是由对应于h的各的各个数字角频率构成的数组。个数字角频率构成的数组。1z1z例：给定一因果系统例：给定一因果系统)() 1(9 . 0)(nxnynya、求、求H(Z)并大致画出它的零极点图。并大致画出它的零极点图。b、画出、画出 和和 c、求脉冲响应、求脉冲

9、响应h(n)解：解： )(jeH)(jeH19 . 011)(ZZH b=1,0;a=1,-0.9; zplane(b,a) H,W=freqz(b,a,100); magh=abs(H);phah=angle(H); subplot(2,1,1);plot(W/pi,magh);grid subplot(2,1,2);plot(W/pi,phah/pi);grid六、六、FourierFourier分析分析nabs模模 angle相角相角nfreqz知道知道z变换，求频率特性。变换，求频率特性。nfreqs知道知道s变换，求频率特性。变换，求频率特性。nfft快速离散快速离散Fourier变

10、换变换nfft2二维快速离散二维快速离散Fourier变换变换nfftn高维快速离散高维快速离散Fourier变换变换nifft快速离散快速离散Fourier逆变换逆变换nifft2二维快速离散二维快速离散Fourier逆变换逆变换abs功能：求绝对值幅值）功能：求绝对值幅值）调用格式：调用格式：y=abs(x)angle功能：求相角功能：求相角调用格式：调用格式：p=angle(h)freqs功能：模拟滤波器的频率响应功能：模拟滤波器的频率响应调用格式调用格式h=freqs(b,a,w)h,w=freqs(b,a)h,w=freqs(b,a,n) 1(.) 2 () 1 () 1(.) 2

11、() 1 ()()()(11naasasanbbsbsbsAsBsHnananbnbfreqspace功能：设置频率响应中的频率间隔功能：设置频率响应中的频率间隔调用格式：调用格式：f=freqspace(n)f=freqspace(n,whole)freqzfreqzplot功能：利用频率响应数据绘图功能：利用频率响应数据绘图调用格式：调用格式：freqzplot(h,w)freqz(h,w,s)impz功能：计算数字滤波器的冲激响应功能：计算数字滤波器的冲激响应调用格式：调用格式：h,t=impz(b,a)h,t=impz(b,a,n)impz(b,a)例：一个四阶的低通椭圆滤波器，绘制其例：一个四阶的低