【入门】用matlab做数字信号处理（学习记录）
发布时间：2024-05-14 12:01
【入门】用matlab做数字信号处理（学习记录）
- 一、学会使用matlab
-
- （一）DSP常用操作指令使用
- （二）脚本、函数文件等的编写、引用学习
- 二、DSP仿真试验
-
- （一）常见连续信号
-
- 1. 周期信号：正弦信号、连续方波等
- 2. 非周期信号：指数信号、阶跃信号、取样函数、非周期方波等
- 3. 随机信号：rand白噪声、randn高斯白噪声
- 4. 锯齿波函数x=sawtooth(：，1)、三角波函数x=sawtooth(：，0.5)、非周期三角波x= tripuls(t,：);
- （二）离散信号
- （三）离散卷积
- （四）LTI系统
-
- 1. 因果LTI系统的零状态响应：
- 2. 幅频响应和相频响应曲线：
- （五）傅里叶变换
- （六）DSP
-
- 1. 信号分析与可视化
-
- （1）信号预处理
- （2）特征提取：
- 2. 简单设计一个滤波器
- 3. 补充（参考信号与系统实验指导）
-
- （1）调制与解调
-
- a. 调幅
- b. 调频
- c. 调相
- （2）采样与恢复
-
- a. 采样
- b. 恢复
一、学会使用matlab
（一）DSP常用操作指令使用
推荐一个B站up主的入门教程，简单易懂：
链接: https://space.bilibili.com/24014925/channel/detail?cid=12575.
（二）脚本、函数文件等的编写、引用学习
根据教学视频，对matlab进行基本的使用练习，包括：
（1） 变量的使用；
（2） 矩阵和矩阵的基本运算，脚本的编写；
（3） Fprintf()函数的使用，if语句的使用和相关例子；
（4） while循环和for循环；
（5） 脚本和函数的区别，函数参数、返回值及实例练习；
画图：二维plot()、三维plot3()、柱状图bar()、添加标题、x-y轴标签、多窗口subplot()、三维曲面以及用matlab做简单的动画
二、DSP仿真试验
（程序编写过程中某些非必要语句是对一些操作指令的练习）
（一）常见连续信号
1. 周期信号：正弦信号、连续方波等
练习1-1：
2. 非周期信号：指数信号、阶跃信号、取样函数、非周期方波等
练习1-2：
图二对比练习1-1图二
3. 随机信号：rand白噪声、randn高斯白噪声
白噪声与高斯白噪声的概念：
白噪声：功率谱密度在整个频域内是常数的噪声；高斯白噪声：瞬时值服从高斯分布的白噪声（概率密度为正态分布），热噪声等。
练习1-3：
左边白噪声，右边高斯白噪声
4. 锯齿波函数x=sawtooth(：，1)、三角波函数x=sawtooth(：，0.5)、非周期三角波x= tripuls(t,：);
（二）离散信号
周期序列、单位冲激序列、单位阶跃序列、单边实指数序列、单边复指数序列
练习2-1：
练习2-2：
（三）离散卷积
练习3-1：矩形脉冲序列和冲激响应的卷积
（四）LTI系统
1. 因果LTI系统的零状态响应：
用函数y = filter(num,den,x)实现，其中
num:系统传递函数分子系数组成的行向量；
den:系统传递函数分母系数组成的行向量；
x:输入的离散序列；y：输出的离散序列。
2. 幅频响应和相频响应曲线：
用函数freqz(num,den,n,Fs)，其中
num与den同上；
n：频率响应的点数（2的幂）默认值512；
Fs：采样频率
练习4-1：任给一传函：
求其单位冲激响应及相应幅频、相频特性
（五）傅里叶变换
练习5-1：对指数序列
进行傅里叶变换并显示其幅频、相频图
练习5-2：
用FFT分析信号频率成分，如对由频率为100Hz和200Hz正弦信号构成的信号，在被均值随机噪声污染后，通过FFT分析其频率成分，设采样率为1000Hz
（六）DSP
1. 信号分析与可视化
（1）信号预处理
清洗脏数据：提高信噪比、去除不需要的信号、条件信号
重采样信号、信号对齐、异常值&缺失数据、去除噪声或不需要的频率部分
（2）特征提取：
时域、频谱分析、时频分析，使用Signal Analyzer探查信号并进行时频分析
对练习5-1中傅里叶变换后的X，用Signal Analyzer查看其频谱图（在matlab的APP当中）
2. 简单设计一个滤波器
练习6-1：用fir1函数设计一个滤波器：阶数20、截止频率150Hz、低通、使用Kaiser窗（窗长为阶数+1=21，参数β设为3）
滤波器幅频特性：
对原始信号进行滤波处理：
另：使用Filter Designer APP设计滤波器，设置好相应参数
并由此生成matlab代码：
3. 补充（参考信号与系统实验指导）
（1）调制与解调
用modulate(x,fc,fs,’method’,opt)与demod(x,fc,fs,’method’,opt)函数进行调制和解调。以正弦信号x(n)=sin(2πn/256)为例，载波频率1000Hz，抽样频率10000Hz
a. 调幅
b. 调频
c. 调相
（2）采样与恢复
对有限时宽信号x(t)=sin(0.2πt),0≤t≤10，采样间隔Ts=1
a. 采样
b. 恢复
以上，来自于自己学习过程的记录，希望对您有所帮助！