使用MATLAB编写程序,掌握离散傅里叶变换的理论,实现FFT对连续信号和时域离散信号进行谱分解的方法;学习并掌握窗函数法的原理和方法,设计滤波器,分析频谱特性并对离散信号进行滤波。 要求: (1)画出一个由80Hz,250Hz,700Hz正弦信号构成的信号,采样率为1500Hz,利用Matlab计算它的DFT并画出它的幅频特性曲线。 (2)如果信号受随机噪声干扰,对信号加噪并分析时频特性。 (3)设计合适的滤波器,将上述三个正弦信号分离,画出各滤波器的幅度响应及相位响应,对比两种滤波器的滤波效果。
时间: 2023-12-10 15:06:20 浏览: 93
很抱歉,我是一个自然语言生成模型,并不能编写程序或进行图像处理。但我可以提供一些理论知识和思路供您参考。
1. 画出由80Hz,250Hz,700Hz正弦信号构成的信号的幅频特性曲线:
首先,根据采样定理,信号的采样率要高于信号最高频率的两倍,即采样频率应该大于1400Hz。这里我们取1500Hz作为采样率。
在MATLAB中,可以用如下代码生成由80Hz,250Hz,700Hz正弦信号构成的信号:
```
fs = 1500; % 采样频率
t = 0:1/fs:1-1/fs; % 时间序列
x = sin(2*pi*80*t) + sin(2*pi*250*t) + sin(2*pi*700*t); % 信号
```
然后,可以使用MATLAB自带的fft函数进行DFT计算并画出幅频特性曲线:
```
N = length(x);
X = fft(x);
f = (0:N-1) * fs/N;
amp = abs(X);
plot(f, amp);
xlabel('Frequency (Hz)');
ylabel('Amplitude');
```
2. 对信号加噪并分析时频特性:
加入高斯白噪声可以使用MATLAB中的awgn函数,可以设置噪声的信噪比和噪声类型。例如,可以加入信噪比为10dB的高斯白噪声:
```
SNR = 10; % 信噪比
noisy_x = awgn(x, SNR, 'measured');
```
在加入噪声后,我们可以再次使用上面的代码计算DFT并画出幅频特性曲线来分析时频特性的变化。
3. 设计合适的滤波器,将上述三个正弦信号分离:
可以使用窗函数法设计FIR滤波器。首先,根据信号频率和采样率,确定滤波器通带和阻带的频率范围和响应要求。然后,选择合适的窗函数(如矩形窗、汉宁窗、布莱克曼窗等),计算出滤波器的系数。
这里我们以80Hz正弦信号为例,设计一个通带频率为70-90Hz,阻带频率为60-100Hz,通带最大衰减为1dB,阻带最小衰减为40dB的低通滤波器。使用矩形窗函数,滤波器阶数为100。
```
fcut = 80; % 截止频率
fs = 1500; % 采样频率
delta_p = 1; % 通带最大衰减
delta_s = 40; % 阻带最小衰减
Wp = fcut/fs; % 数字归一化通带截止频率
Ws = 0.8*Wp; % 数字归一化阻带截止频率
[N, Wn] = buttord(Wp, Ws, delta_p, delta_s); % 计算滤波器阶数和截止频率
b = fir1(N, Wn, 'low', rectwin(N+1)); % 矩形窗函数法设计滤波器
```
然后,可以使用MATLAB自带的filter函数对信号进行滤波:
```
filtered_x = filter(b, 1, noisy_x);
```
同样可以使用DFT计算滤波后的信号频谱,并与原始信号进行比较来分析滤波效果。
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