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 09:06:20 浏览: 99
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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