Matlab在数字信号处理课后习题中的应用.docx
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简介：
该文档《Matlab在数字信号处理课后习题中的应用》旨在通过实例展示如何利用Matlab软件解决数字信号处理课程中常见的课后练习问题，帮助学生加深对理论知识的理解与实践操作能力的提升。
【数字信号处理与MATLAB应用】
在数字信号处理领域，MATLAB是一种常用工具，它能够方便地进行信号的分析、处理和可视化。本习题集主要涵盖了MATLAB在数字信号处理中的基本应用，包括信号的抽样、循环卷积以及离散时间傅里叶变换（DTFT）。
1. **信号抽样**：
抽样是数字信号处理的基础，它涉及到奈奎斯特定理。题目展示了不同频率的余弦信号如何在固定抽样频率下被抽样。当抽样频率太小时，可能导致信号失真，无法正确还原原始信号，即发生了混叠现象。提高抽样频率可以减小这种失真，保证信号的忠实还原。MATLAB代码通过绘制原始信号和抽样点的图形，直观地展示了这一过程。
2. **循环卷积**：
循环卷积是数字信号处理中的重要运算，用于计算有限长度序列的卷积。DFT（离散傅里叶变换）可以用来简化循环卷积的计算。在MATLAB中，可以通过`fft`和`ifft`函数实现。题目提供了两个序列的循环卷积计算示例，通过`fft`计算DFT，然后进行点乘操作，再用`ifft`反变换回时域。结果以茎图形式展示，直观地显示了卷积后的序列。
3. **离散时间傅里叶变换（DTFT）**：
DTFT将离散时间信号转换为连续频率域表示，用于分析信号的频谱特性。对于序列，DTFT可以表示为关于的函数。在MATLAB中，可以通过循环或直接使用`fft`函数来计算DTFT的抽样值。题目要求计算序列的DTFT，并画出其曲线。第一部分手动计算并绘图，第二部分则利用`fft`函数直接获取抽样值，并将其点在DTFT理论上应有的曲线上。
4. **MATLAB编程技巧**：
- `subplot`函数用于创建多子图，便于同时比较多个信号。
- `plot`、`stem`函数用于绘制时域和频域的图形。
- `xlabel`、`ylabel`和`title`用于添加坐标轴标签和图形标题。
- `ifftshift`用于对FFT结果进行位移，使其以零频率为中心。
- `hold on`保持当前图形，允许在同一个图上继续绘制其他图形。
通过这些习题，学生可以深入理解数字信号处理的基本概念，并掌握MATLAB在信号处理中的应用。同时也能培养编程和问题解决的能力。
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