第8章matlab程序设计语言在信号处理中的应用

第8章matlab程序设计语言在信号处理中的应用内容摘要：

信号处理中的应用 MATLAB函数 函数及其调用方法 在 MATLAB语言中 ， M文件有两种形式：脚本和函数。 脚本没有输入 /输出参数 ， 只是一些函数和命令的组合。 它可以在 MATLAB环境下直接执行 ， 也可以访问存在于整个工作空间内的数据。 由脚本建立的变量在脚本执行完后仍将保留在工作空间中可以继续对其进行操作 ， 直到使用 clear命令对其清除为止。 函数是 MATLAB语言的重要组成部分。 MATLAB提供的各种工具箱中的 M文件几乎都是以函数的形式给出的。 函数接收输入参数 ， 返回输出参数 ， 且只能访问该函数本身工作空间中的变量 ， 从命令窗或其他函数中不能对其工作空间的变量进行访问。 第 8章 MATLAB程序设计语言在信号处理中的应用 1． 函数结构 MATLAB语言中提供的函数通常由以下五个部分组成： （ 1） 函数定义行。 （ 2） H1 （ 3） （ 4） （ 5） 注释。 第 8章 MATLAB程序设计语言在信号处理中的应用 这五个部分中最重要的是函数定义行和函数体。 函数定义行： MATLAB语言在 M文件的第一行用关键字“ function”把 M文件定义为一个函数 ， 并指定它的名字 （ 必须和文件名相同 ） ， 同时也定义了函数的输入和输出参数。 函数定义行是一个 MATLAB函数所必需的 ， 其他各部分的内容可以没有 ， 这种函数称为空函数。 例如： 求最大值函数 “ max” function ［ Y,I］ =max(x) 第 8章 MATLAB程序设计语言在信号处理中的应用 其中 , “max”为函数名 ， 输入参数为 “ x”， 输出参数为“ Y”和 “ I”。 函数体：函数体是函数的主体部分 ， 它包括进行运算和赋值的所有 MATLAB程序代码。 函数体中可以包括流程控制 、 输入 /输出 、 计算 、 赋值 、 注释以及函数调用和脚本文件调用等。 在函数体中完成对输出参数的计算。 第 8章 MATLAB程序设计语言在信号处理中的应用 2． 函数调用 函数调用的过程实际上就是参数传递的过程。 例如 ， 在一个脚本文件里调用函数 “ max”可采用如下方式： n=1:20。 a=sin(2*pi*n/20)。 ［ Y,I］ =max(a)。 该调用过程把变量 “ a”传给了函数中的输入参数 “ x”,然后把函数运算的返回值传给输出参数 “ Y”和 “ I”。 其中 ， Y是 a序列的最大值 ， I是最大值 Y对应的坐标值。 第 8章 MATLAB程序设计语言在信号处理中的应用 常用数字信号处理函数 1． 信号产生函数 1） 三角波或锯齿波发生函数： sawtooth() 语法格式： sawtooth(t,width)。 产生以 2π 为周期幅值范围在 ［ 1， +1］ 之间的三角波或锯齿波。 参数 t为时间向量； width是 ［ 0， 1］ 之间的数 ， 它决定函数在一个周期内上升部分和下降部分的比例。 width= ， width=1产生锯齿波 ， 此时函数可简写为： sawtooth(t)。 第 8章 MATLAB程序设计语言在信号处理中的应用 2） 方波发生函数： square() 语法格式： square(t)。 产生以 2π为周期幅值范围在 ［ 1， +1］之间的方波 ， 参数 t为时间向量。 3） sinc发生函数： sinc() 语法格式： sinc(t)  1)/()s i n ()(s i ntpitpitct≠0 t=0 第 8章 MATLAB程序设计语言在信号处理中的应用 例 86 信号产生举例 clear all t=0::。 x1=sawtooth(2*pi*50*t)。 %在［ 0， ］之间产生 5个周期的锯齿波 subplot(221) plot(t,x1) x2=sawtooth(2*pi*50*t,)。 %在［ 0， ］之间产生 5 subplot(222) plot(t,x2) x3=square(2*pi*50*t)。 %在［ 0， 2］之间产生 10个周期的方波 第 8章 MATLAB程序设计语言在信号处理中的应用 subplot(223) plot(t,x3) axis(［ 0,］ ) t=4::4。 x4=sinc(t)。 % subplot(224) plot(t,x4) 运行结果如图 8 4 所示。 第 8章 MATLAB程序设计语言在信号处理中的应用 图 84 常用信号 (a) 锯齿波； (b) 三角波； (c) 方波； (d) 抽样函数 10－ 10 0 . 0 5 0 . 110－ 10 0 . 0 5 0 . 1( a ) ( b )10－ 10 0 . 0 5 0 . 110 . 50－ 0 . 50 5( c ) ( d )－ 5第 8章 MATLAB程序设计语言在信号处理中的应用 2．常用窗的 MATLAB函数表示 表 83 常用窗的 MATLAB 窗名称 MATLAB函数 窗名称 MATLAB函数 矩形窗 boxcar(N) 哈明窗 hamming(N) 三角窗 triang(N) 布莱克曼窗 blackman(N) 汉宁窗 hanning(N) 凯塞 贝尔窗 kaiser(N， BETA) 第 8章 MATLAB程序设计语言在信号处理中的应用 说明：除凯塞 贝尔窗外其他窗函数的使用方法相同。 函数的参数 N是窗长度 ， 调用结果为一个列向量。 例 产生 50 点的哈明窗可用 MATLAB 语言表示为： y=hamming(50)。 plot(y) 凯塞 贝尔窗函数是一组可调窗函数。 其语法格式为： Kaiser(N， BETA), 返回一个 N点的 Kaiser窗 ， 参数BETA是窗函数表达式中的参数 β， 其含义参照前面的理论部分介绍。 第 8章 MATLAB程序设计语言在信号处理中的应用 3． 滤波器分析与实现函数 1） 取绝对值： abs() 语法格式： abs(x)。 当 x为实数时计算 x的绝对值； x为复数时得到的是复数的模值； x为字符串时得到各字符的 ASCII码。 2） 取相角： angle() 语法格式： angle(z)。 求复矢量或复矩阵的相角 ， 结果为一个以弧度为单位介于 π和 +π之间的值。 第 8章 MATLAB程序设计语言在信号处理中的应用 3） 求线性卷积： conv() 语法格式： conv(x,y)。 求矢量 x和 y的卷积 ， 若 x(n)和 y(n)的长度分别为 M和 N， 则返回值是长度为 M+N1的矢量。 例 87 x(n)=［ 3 4 5］。 y(n)=［ 2 6 7 8］ ， 求其线性卷积。 MATLAB语句如下： x=［ 3 4 5］。 y=［ 2 6 7 8］。 z=conv(x,y) 运行结果 : z= 6 26 55 82 67 40 第 8章 MATLAB程序设计语言在信号处理中的应用 4） 利用指定的数字滤波器对数据进行滤波： filter() 常用语法格式： y=filter(b,a,x)。 函数 filter利用数字滤波器对数据进行滤波时 ， 采用直接 Ⅱ 型结构实现 ， 因而适用于 IIR和FIR两种滤波器。 参数： a=［ a0 a1 a2 … aM］ , b=［ b0 b1 b2 … bN］ 是滤波器系数 ， x为输入序列矢量 ， y为滤波后的输出。 即： 滤波器的系统函数为： 标准形式中取 a0=1， 若输入滤波系数 a中 a0≠1时 ， MATLAB会自动归一化系数；若 a０ =0， 系统给出出错信息。 MMNnzazaazbzbbzXzYzH110110)()()(第 8章 MATLAB程序设计语言在信号处理中的应用 5） 计算数字滤波器 H(z)的频率响应 H(ejω):freqz() 语法格式： ［ H,W］ =freqz(B,A,N) 得到数字滤波器的 N点的频率向量 W和与之相对应的 N点的频率响应向量 H， 计算所得的 N个频率点均匀的分布在 ［ 0, π］ 上。 参数Ａ =［ a0 a1 a2 … aM］ , B=［ b0 b1 b2 … bN］ 是滤波器系数 , 即滤波器 H(z)形式如下： MMNnzazaazbzbbzAzBzH110110)()()(第 8章 MATLAB程序设计语言在信号。