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文檔簡(jiǎn)介

1、Northeastern UniversityThe College of Information Science and Engineering現(xiàn)代信號(hào)處理新方法 班級(jí):電子1201班 姓名:劉悅 學(xué)號(hào):20123662Northeastern UniversityThe College of Information Science and Engineering 題目一 模擬隨機(jī)試驗(yàn)計(jì)算圓周率pi 題目二 窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器 題目四 數(shù)字濾波器過濾高斯白噪聲 主要內(nèi)容主要內(nèi)容Northeastern UniversityThe College of Information Sci

2、ence and Engineering題目一 用計(jì)算機(jī)模擬蒲豐投針的實(shí)驗(yàn),并估計(jì)隨機(jī)事件發(fā)生的概率以計(jì)算圓周率pi。投擲n次相交次數(shù)為m平行線的距離為a針長(zhǎng)度為l相交概率p=m/n=2l/(a* ) =2l/(a*p)Northeastern UniversityThe College of Information Science and EngineeringNortheastern UniversityThe College of Information Science and Engineeringmatlab實(shí)現(xiàn)方法a=1; %設(shè)置兩條平行線之間的距離I=0.6; %投針的長(zhǎng)度m=0

3、; %針與平行線相交的次數(shù)n=10000000; %投擲次數(shù)x=unifrnd(0,a/2,1,n); %產(chǎn)生n個(gè)(0,a/2)之間均勻分布的隨機(jī)數(shù)phi=unifrnd(0,pi,1,n); %產(chǎn)生n個(gè)(0,pi)之間均勻分布的隨機(jī)數(shù),這里pi是投針到最近的平行線的角度for i=1:n if x(i)I*sin(phi(i)/2 %只要x小于I*sin(phi(i)/2,則相交 m=m+1; %相交次數(shù)加1 endendfrequency=m/n; %計(jì)算相交的頻率,即相交次數(shù)比總次數(shù)pi=2*I/(a*frequency) %從相交的頻率求總的piNortheastern Univers

4、ityThe College of Information Science and Engineering試驗(yàn)次數(shù):10000000試驗(yàn)次數(shù):1000000試驗(yàn)次數(shù):100000Northeastern UniversityThe College of Information Science and Engineering 窗函數(shù)法窗函數(shù)法 濾波器特性圖 處理疊加的正弦信號(hào),使信號(hào)通過濾波器后留下指定頻率 處理加噪聲的語音信號(hào),過濾噪聲,得到清晰的語音信號(hào)題目二 FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)Northeastern UniversityThe College of Information Scienc

5、e and Engineering低通濾波器通帶截止頻率:200HZ,阻帶起始頻率:300HZ采樣頻率fs=2000HZ階數(shù)m=66最小阻帶衰減-50db(海明窗) 濾波器指標(biāo)N6 . 6sstp2Northeastern UniversityThe College of Information Science and Engineering 設(shè)計(jì)過程 FIR濾波器的窗函數(shù)法設(shè)計(jì)過程:)()n()n()(H)n( jDTFTxdIDTFTjdeHhhe)(jdeH是逼近的理想濾波器頻率響應(yīng),)(hdk是理想濾波器的單位脈沖響應(yīng))()sincnncc()n(dh21MjjdeeH)(cc-Nor

6、theastern UniversityThe College of Information Science and EngineeringM=66;fp=200;fst=300;fc=250;fs=2000;wc=2*pi*fc/fs; %將模擬濾波器的技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換為數(shù)字濾 波器技術(shù)指標(biāo)alpha=(M-1)/2;n=0:1:(M-1);m=n-alpha;hd=sin(wc*m)./(pi*m); %hd為理想沖激相應(yīng)w_ham=(hamming(M); %漢明窗h=hd.*w_ham; %加窗H,w=freqz(h,1); %求頻譜mag=abs(H); %求實(shí)部db=20*log(ma

7、g); %衰減Northeastern UniversityThe College of Information Science and Engineeringsubplot(221);stem(hd);title(理想沖擊響應(yīng));axis(0 M-1 -0.1 0.3);ylabel(hdn);subplot(222);stem(w_ham);title(海明窗);axis(0 M-1 0 1.1);ylabel(wn);subplot(223);stem(h);title(實(shí)際沖擊響應(yīng));axis(0 M-1 -0.1 0.3);ylabel(hn);subplot(224);plot(w

8、/(2*pi),db);title(衰減幅度);ylabel(Hw);Northeastern UniversityThe College of Information Science and Engineering0204060-0.100.10.20.3理 想 沖 擊 響 應(yīng)hdn020406000.51海 明 窗wn0204060-0.100.10.20.3實(shí) 際 沖 擊 響 應(yīng)hn05001000-300-200-1000100衰 減 幅 度HwNortheastern UniversityThe College of Information Science and Engineeri

9、ng頻率分別為:150HZ,300HZ,700HZ采樣頻率fs=2000HZ正弦信號(hào)Northeastern UniversityThe College of Information Science and Engineeringf1=150;f2=300;f3=700; %待濾波正弦信號(hào)頻率fs=2000; %采樣頻率subplot(211);t=0:1/fs:0.25; %定義時(shí)間范圍和步長(zhǎng)s=sin(2*pi*f1*t)+sin(2*pi*f2*t)+sin(2*pi*f3*t);%濾波前信號(hào)plot(t,s); %濾波前的信號(hào)圖像xlabel(時(shí)間/秒);ylabel(幅度);titl

10、e(信號(hào)濾波前時(shí)域圖);subplot(212);Fs=fft(s,512); %將信號(hào)變換到頻域AFs=abs(Fs); %信號(hào)頻域圖的幅值f=(0:255)*fs/512; %頻率采樣plot(f,AFs(1:256); %濾波前的信號(hào)頻域圖xlabel(頻率/赫茲);ylabel(幅度);title(信號(hào)濾波前頻域圖);Northeastern UniversityThe College of Information Science and Engineering00.050.10.150.20.25-4-2024時(shí) 間 /秒幅度信 號(hào) 濾 波 前 時(shí) 域 圖01002003004005

11、0060070080090010000100200300頻 率 /赫 茲幅度信 號(hào) 濾 波 前 頻 域 圖即將被過濾頻率的信號(hào)Northeastern UniversityThe College of Information Science and Engineeringsf=filter(h,1,s);%使用filter函數(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波subplot(211);plot(t,sf);%濾波后的信號(hào)圖像xlabel(時(shí)間/秒);ylabel(幅度);title(信號(hào)濾波后時(shí)域圖);axis(0.2 0.25 -2 2);%限定圖像坐標(biāo)范圍subplot(212);Fsf=fft(sf,512

12、);%濾波后的信號(hào)頻域圖AFsf=abs(Fsf);%信號(hào)頻域圖的幅值f=(0:255)*fs/512;%頻率采樣plot(f,AFsf(1:256)%濾波后的信號(hào)頻域圖xlabel(頻率/赫茲); ylabel(幅度);title(信號(hào)濾波后頻域圖); Northeastern UniversityThe College of Information Science and Engineering0.20.2050.210.2150.220.2250.230.2350.240.2450.25-2-1012時(shí) 間 /秒幅度信 號(hào) 濾 波 后 時(shí) 域 圖010020030040050060070

13、08009001000050100150200頻 率 /赫 茲幅度信 號(hào) 濾 波 后 頻 域 圖保留150HZ頻率信號(hào)Northeastern UniversityThe College of Information Science and Engineering過濾語音信號(hào) 錄制一段語音信號(hào),頻率在300HZ3.4kHZ范圍內(nèi) 噪聲是10kHZ的正弦信號(hào) 濾波器的截止頻率是4kHZNortheastern UniversityThe College of Information Science and Engineeringf4=10000;%所加噪聲正弦函數(shù)的頻率Y,fs,bits=wav

14、read(F:b.wav);%利用wavread產(chǎn)生音頻的函數(shù)及采樣頻率L=length(Y);t=0:1/fs:(L-1)/fs;%定義時(shí)間的范圍及步長(zhǎng)f=0:fs/L:fs*(L-1)/L;subplot(211);plot(t,Y);xlabel(時(shí)間(t);ylabel(幅度(Y);title(加噪前音頻語音波形的時(shí)域圖);y=0.05*sin(2*pi*f4*t);Y=Y(:,1);%取Y矩陣的第一列Y1=y+Y;%給音頻加噪聲subplot(212);plot(t,Y1);xlabel(時(shí)間(t);ylabel(幅度(Y);title(加噪后音頻語音波形的時(shí)域圖);Northeas

15、tern UniversityThe College of Information Science and EngineeringFY=abs(fft(Y,L);%原始音頻信號(hào)的傅里葉變換subplot(211)plot(f,FY); grid on;%加噪前音頻的頻域圖xlabel(頻率(f);ylabel(幅度(FY);title(加噪前音頻波形的頻域圖);FY1=abs(fft(Y1,L);%加噪聲的傅里葉變換subplot(212)plot(f,FY1);grid on;%加噪后音頻的頻域圖xlabel(頻率(f);ylabel(幅度(FY1);title(加噪聲后音頻波形的頻域圖);

16、Northeastern UniversityThe College of Information Science and Engineering024681012-1-0.500.51024681012-1-0.500.51時(shí) 間 (t)幅度(Y)加 噪 后 音 頻 語 音 波 形 的 時(shí) 域 圖Northeastern UniversityThe College of Information Science and Engineering00.511.522.533.544.5x 10401000200030004000頻 率 (f)幅度(FY)加 噪 前 音 頻 波 形 的 頻 域 圖0

17、0.511.522.533.544.5x 10401000200030004000頻 率 (f)幅度(FY1)加 噪 聲 后 音 頻 波 形 的 頻 域 圖Northeastern UniversityThe College of Information Science and EngineeringM=66;fc=2000;fst=3000;wc=2*pi*fc/fs;%參數(shù)轉(zhuǎn)換,將模擬濾波器的技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換為數(shù)字濾波器的技術(shù)指標(biāo)alpha=(M-1)/2;n=0:1:(M-1)m=n-alpha;hd=sin(wc*m)./(pi*m);%hd為理想沖激相應(yīng)w_ham=(hamming(M)

18、;%漢寧窗(轉(zhuǎn)置矩陣)h=hd.*w_ham;%加窗H,w=freqz(h,1,1000,whole);%求頻譜mag=abs(H);%求實(shí)部db=20*log(mag);%衰減Northeastern UniversityThe College of Information Science and Engineeringsf=filter(h,1,Y1);%使用filter函數(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波subplot(211);plot(t,sf);%濾波后的信號(hào)圖像xlabel(時(shí)間/秒);ylabel(幅度);title(信號(hào)濾波后時(shí)域圖);subplot(212);Fsf=fft(sf,L);%濾

19、波后的信號(hào)頻域圖AFsf=abs(Fsf);%信號(hào)頻域圖的幅值plot(f,AFsf)%濾波后的信號(hào)頻域圖xlabel(頻率/赫茲); ylabel(幅度);title(信號(hào)濾波后頻域圖); sound(sf,fs);wavwrite(sf,fs,F:hao);wavwrite(Y1,fs,F:noise);Northeastern UniversityThe College of Information Science and Engineering024681012-1-0.500.51時(shí) 間 /秒幅度信 號(hào) 濾 波 后 時(shí) 域 圖00.511.522.533.544.5x 1040100

20、0200030004000頻 率 /赫 茲幅度信 號(hào) 濾 波 后 頻 域 圖Northeastern UniversityThe College of Information Science and Engineering題目四 編寫MATLAB程序,計(jì)算在 的加性高斯白噪聲環(huán)境下,幅度為0.3,頻率為10Hz的正弦信號(hào)通過50Hz低通濾波器的情況。 編寫功率譜為 的加性高斯白噪聲 疊加到正弦信號(hào)上 加噪信號(hào)通過濾波器5-0101N5-101Northeastern UniversityThe College of Information Science and Engineering實(shí)現(xiàn)高斯

21、白噪聲環(huán)境下的正弦信號(hào)fs=1000;fc=10;t=(0:1/fs:1);y1=0.3*sin(2*pi*fc*t);y2=wgn(1,length(y1),5*10-6,dBm);%生成高斯白噪聲y=y1+y2;figure(1);subplot(211);plot(y2);subplot(212);plot(y);grid on;Northeastern UniversityThe College of Information Science and Engineering020040060080010001200-0.2-0.100.10.2高 斯 白 噪 聲020040060080010001200-0.500.5疊 加 信 號(hào)Northeastern UniversityThe College of Information Science and Engineering50HZ低通濾波

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