《matlab函数学习.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《matlab函数学习.ppt（40页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、数字信号处理与MATLAB,主讲：蒋志迪宁波大学信息科学与工程学院 办公室：曹光彪信息楼424 电话：665929 email：,多媒体信息处理系统设计,Matlab中的信号表示,常见连续信号 离散信号 离散卷积 LTI系统,常见连续信号,指数信号Aeaty=A*exp(a*t);指数序列ak幂运算a.k实现 正弦型信号内部函数cos()和sin()抽样函数Sa(t)sinc(t)矩形脉冲信号 y=rectpuls(t,width)三角波脉冲信号 y=tripuls(t,width,skew),周期信号：正弦信号，周期方波ex1.产生一个幅度为2，频率为4Hz,相位为 的正弦信号,非周期信号：
2、指数信号，阶跃信号，取样函数Sa(x)等ex2.产生一个高度为1，宽度为3，延时为2秒的矩形脉冲 信号,注：rectpuls(t-延时-width/2,width);,ex3 取样函数：用sinc(x)命令,随机信号：rand产生均匀分布的白噪声，randn产生高斯分布的白噪声,离散信号,周期序列 ex4 产生一个幅度为2，频率为4Hz,相位为 的正弦信号,单位脉冲序列 和单位阶跃序列u(n)可以用ones(1,n)和zeros(1,n)来生成单位脉冲序列和单位阶跃序列 ones(1,n)命令产生1行n列的1值 zeros(1,n)命令产生1行n列的0值,ex5 产生单位脉冲序列 和单位阶跃序
3、列u(n-3),信号基本运算,尺度变换、翻转、时移、相加、相乘 差分与求和、微分与积分 离散卷积LTI(Linear Time-Invariant)系统,尺度变换、翻转、时移、相加、相乘,差分与求和、微分与积分,差分 y=diff(f);求和 y=sum(f(k1:k2);微分 y=diff(f)/h;h为数值计算所取时间间隔 定积分 quad(function_name,a,b);%function_name为被积函数名，a和b指定积分区间。,其中函数 f2_2(t)为：function ft2=f2_2(t)ft2=tripuls(t,4,0.5);,离散卷积,matlab 中卷积运算的指
4、令是c=conv(a,b),其中a和b是有限长的序列。ex6:计算下面两个序列的卷积 a=-2 0 1 1 3;b=1 2 0-1;两个序列的都从0开始的,系统的时域分析,连续时间系统零状态响应的求解,y=lsim(sys,f,t);t:表示计算系统响应的抽样点向量f:系统输入信号向量sys:LTI系统模型，通过tf函数获得sys=tf(b,a)b和a分别为微分方程右端和左端各项的系数,求系统 y“(t)+2y(t)+100y(t)=10f(t)的零状态响应，已知 f(t)=sin(2t)u(t),ts=0;te=5;dt=0.01;sys=tf(10,1 2 100);t=ts:dt:te;
5、f=sin(2*pi*t);y=lsim(sys,f,t);plot(t,y);xlabel(Time(sec);ylabel(y(t);,连续系统冲激响应和阶跃响应求解,连续时间系统冲激响应可用impulse函数直接求出，其调用形式为:y=impulse(sys,t);连续时间系统阶跃响应可用step函数直接求出，其调用形式为：y=step(sys,t);t:表示计算系统响应的抽样点向量sys:LTI系统模型,离散时间系统零状态响应的求解,y=filter(b,a,f);b和a分别为差分方程右端和左端的系数向量：f表示输入输入;y表示输出序列幅频响应和相频响应：freqz(a,b,n,Fs)
6、n：频率响应的点数，最好为2的幂,缺省值512Fs：采样频率,已知一个系统的传递函数为 求系统单位冲激响应hn，以及hn的幅频相频响应图,离散时间系统单位脉冲响应的求解,h=impz(b,a,k)b,a 分别是差分方程左、右端的系数向量 k 表示输出序列的取值范围 h 就是单位脉冲响应,求系统yk+3yk-1+2yk-2=10f k的单位脉冲响应 k=0:10;a=1 3 2;b=10;h=impz(b,a,k);stem(k,h);,FIR数字滤波器的设计,IIR数字滤波器最大缺点：不易做成线性相位现代图像、语音、数据通信对线性相位的要求线性相位的FIR得到大力发展和应用,线性相位FIR数字
7、滤波器的特点,系统函数为：,其频响为：,线性相位的FIR滤波器是指其相位函数 满足线性方程：,式中表示系统群时延，表示附加相移,当h(n)为实数且偶对称时，FIR滤波器为恒相时延相位曲线为一条过原点、以-(N-1)/2为斜率的直线,当h(n)为实数且奇对称时，FIR滤波器为恒群时延相位曲线为一条截距为、以-(N-1)/2为斜率的直线,由h(n)的奇偶二种对称性以及N等于奇偶不同情况可以有四种频率特性与之对应。,阶数N的一般选择方法,p,c,0,1,：通带纹波,：阻带纹波,经验公式,FIR滤波器设计方法,窗函数法设计：频域方均误差最小；频率采样法设计：函数插值法逼近(等波纹法设计：Chebysh
8、ev最佳一致逼近),窗函数法设计,窗函数法设计准则频域方均误差最小,推导得到：h(n)=hd(n)RN(n),矩形窗函数,窗函数法设计的基本思想：先选取一个理想滤波器，再截取它的单位冲击响应得到线性相位FIR滤波器,矩形窗,几种常用的窗函数,矩形窗(Boxcar)三角形窗(Bartlett)汉宁窗(Hanning)汉明窗(Hamming)布拉克曼(Blackman)凯萨窗(Kaiser),各种窗的比较,窗函数法的设计步骤,给定理想频响函数；根据指标选择窗函数。确定窗函数类型的主要依据是过度带宽和阻带最小衰耗的指标，确定N；由 求，加窗得h(n)=hd(n)w(n)检验,频率取样法设计,频率抽样
9、法是指定离散的理想频率响应Hd(k)抽样值，通过内插求得H(z)，因而是插值法逼近,设计步骤：给定理想频响 确定采样点数，对理想频响采样得计算，即得FIR系统函数,用Matlab设计FIR滤波器,窗函数,bartlett（三角窗）blackman（布莱克曼窗）boxcar（矩形窗）hamming（哈明窗）hann（汉宁窗）triang（三角窗）chebwin（切比雪夫窗）kaiser（凯赛窗）,help window,FIR设计函数,fir1调用格式（默认为Hamming窗）b=fir1(N,Wn);%带通,b=fir1(N,Wn,high);%高通b=fir1(N,Wn,stop);%带阻N
10、：阶次，滤波器长度为N1；Wn：通带截止频率，其值在01之间，1对应 Fs/2b:滤波器系数。,对于格式(1),若Wn为标量，则设计低通滤波器，若Wn是12的向量，则用来设计带通滤波器，若Wn是1L的向量，则可用来设计L带滤波器。这时，格式（1）要改为:b=fir1(N,Wn,DC-1);%第一个带为通带b=fir1(N,Wn,DC-0);%第一个带为阻带,fir2可设计具有任意幅频响应的FIR 数字滤波器（默认为Hamming窗）b=fir2(N,F,M);N：阶次，滤波器长度为N1；F：频率向量，其值在01之间M:是和F相对应的所希望的幅频响应。,相关FIR设计函数,remez.m：设计C
11、hebyshev最佳一致逼近FIR滤波器、Hilbert变换器和差分器remezord.m：用来确定在用Chebyshev最佳一致逼近设计FIR滤波器时所需要的滤波器阶次firls.m：用最小平方法设计线性相位FIR滤波器，可设计任意给定的理想幅频响应fircls.m：用带约束的最小平方法设计线性相位FIR滤波器，可设计任意给定的理想幅频响应fircls1.m：用带约束的最小平方方法设计线性相位FIR低通和高通滤波器sgolay.m：用来设计 Savitzky-Golay FIR 平滑滤波器firrcos.m：用来设计低通线性相位FIR滤波器，其过渡带为余弦函数形状,End of This LectureThank!,
