数字信号处理_编程实例1

stem( $1,2,3$ )

一、初始设置

%% 初始设置

% 清空工作空间，关闭无关页面

clc,clear,close all;

% 绘图变量

font_size = 12; %全局基础字体大小

axis_size = 10; %坐标轴刻度标签字体大小

line_width = 2; %绘图线条宽度

legend_size = 10.5; %图例字体大小

marker_size = 12; %数据点标记尺寸

figure_width = 14; %图形整体宽度（单位：英寸）

figure_height = 8; %图形整体高度（单位：英寸）

BiaValue = 0; %偏置值/基准值（用于数据校准或零值参考）

二、波形、图

原始信号波形

%% //绘制原信号波形

t = 0:0.0001:10;

y = 3*sin(2*pi*10*t) + sin(2*pi*40*t) + sin(2*pi*200*t);

figure

%% 图形窗口参数设置

% 单位转换：英寸→厘米（1英寸=2.54厘米）

% 窗口位置： $左下角x坐标, y坐标, 宽度, 高度$

set(gcf,'Unit','centimeters','Position', $3 3 3+figure_width 3+figure_height$ ); % 边距3cm+内容尺寸

%% 坐标轴精细调整

% LooseInset: 控制坐标轴与图形边界的间距

% TightInset: 系统自动计算的最小边距

% BiaValue: 用于X轴方向的额外偏移补偿（如避免标签截断）

set(gca,'LooseInset',get(gca,'TightInset')+ $BiaValue,0,0,0$ ,'FontName','Times New Roman','FontSize',font_size);

plot(t, y, 'b-', 'LineWidth', line_width) % 蓝色实线线宽控制

set(gca,'FontSize',font_size,'FontName','Times New Roman') % 字体统一配置（确保中英文字体兼容）

xlim( $0 1$ ); % 显示1秒时长

ylim( $-6 6$ ); % 幅值范围覆盖所有分量(3*1 + 1 + 1 = 5 +余量)

set(gca, 'XTick', 0:0.25:1); % 每250ms一个主刻度

set(gca, 'YTick', -6:3:6); % 幅值刻度步长3

xlabel('时间 (s)', 'FontSize', font_size, 'FontName', 'Times New Roman');

ylabel('信号幅值', 'FontSize', font_size, 'FontName', 'Times New Roman');

title('原信号波形', 'FontSize', font_size*1.5, 'FontName', 'Times New Roman');

理想信号波形

%% //绘制理想信号波形

t = 0:0.0001:10;

y = 3*sin(2*pi*10*t);

figure

set(gcf,'Unit','centimeters','Position', $3 3 3+figure_width 3+figure_height$ );

set(gca,'LooseInset',get(gca,'TightInset')+ $BiaValue,0,0,0$ ,'FontName','Times New Roman','FontSize',font_size);

plot(t, y, 'b-', 'LineWidth', line_width)

set(gca,'FontSize',font_size,'FontName','Times New Roman')

xlim( $0 1$ )

ylim( $-4 4$ )

set(gca,'XTick',0:0.25:1)

set(gca,'YTick',-4:2:4)

xlabel('时间 (s)', 'FontSize', font_size, 'FontName', 'Times New Roman')

ylabel('信号幅值', 'FontSize', font_size, 'FontName', 'Times New Roman')

title('理想信号波形', 'FontSize', font_size*1.5, 'FontName', 'Times New Roman')

幅频、相频图

%% //采样，采样频率：100Hz，采样时长：1s

t = 0:0.01:1;

y = 3*sin(2*pi*10*t) + sin(2*pi*40*t) + sin(2*pi*200*t);

% figure

% set(gcf,'Unit','centimeters','Position', $3 3 3+figure_width 3+figure_height$ );

% set(gca,'LooseInset',get(gca,'TightInset')+ $BiaValue,0,0,0$ ,'FontName','Times New Roman','FontSize',font_size);

% plot(t, y, 'b-', 'LineWidth', line_width)

% set(gca,'FontSize',font_size,'FontName','Times New Roman')

% xlim( $0 1$ )

% ylim( $-6 6$ )

% set(gca,'XTick',0:0.25:1)

% set(gca,'YTick',-6:3:6)

% xlabel('时间 (s)', 'FontSize', font_size, 'FontName', 'Times New Roman')

% ylabel('信号幅值', 'FontSize', font_size, 'FontName', 'Times New Roman')

% title('原信号采样后的波形', 'FontSize', font_size*1.5, 'FontName', 'Times New Roman');

% set(gca,'Fontname','Monospaced'); %中文乱码问题

%% //信号分析

% 数据长度

datalength = length(y);

% 对数据进行FFT

yFFT = fft(y, datalength);

mag = abs(yFFT);

% 幅值归一化

mag = mag*2/datalength;

pha = angle(yFFT)*180/pi;

% 对无效相位进行置0

for i = 1:datalength

if (mag(1,i)<0.3)

pha(1,i) = 0;

end

end

% 序列坐标

n = 0:datalength-1;

% 采样频率

fs = 1/0.01;

% 序列频率

f = (0:datalength-1)*fs/datalength;

figure

set(gcf,'Unit','centimeters','Position', $3 3 3+figure_width 3+figure_height$ );

set(gca,'LooseInset',get(gca,'TightInset')+ $BiaValue,0,0,0$ ,'FontName','Times New Roman','FontSize',font_size);

stem(f(1:datalength/2), mag(1:datalength/2), 'b-', 'LineWidth', line_width)

set(gca,'FontSize',font_size,'FontName','Times New Roman')

xlim( $0 50$ )

ylim( $0 4$ )

set(gca,'XTick',0:10:50)

set(gca,'YTick',0:1:4)

xlabel('频率 (Hz)', 'FontSize', font_size, 'FontName', 'Times New Roman')

ylabel('幅值', 'FontSize', font_size, 'FontName', 'Times New Roman')

title('采样信号的频域分析', 'FontSize', font_size*1.5, 'FontName', 'Times New Roman')

set(gca,'Fontname','Monospaced'); %中文乱码问题

figure

set(gcf,'Unit','centimeters','Position', $3 3 3+figure_width 3+figure_height$ );

set(gca,'LooseInset',get(gca,'TightInset')+ $BiaValue,0,0,0$ ,'FontName','Times New Roman','FontSize',font_size);

stem(f(1:datalength/2), pha(1:datalength/2), 'b-', 'LineWidth', line_width)

set(gca,'FontSize',font_size,'FontName','Times New Roman')

xlim( $0 50$ )

ylim( $-100 200$ )

set(gca,'XTick',0:10:50)

set(gca,'YTick',-100:100:200)

xlabel('频率 (Hz)', 'FontSize', font_size, 'FontName', 'Times New Roman')

ylabel('相位 (deg)', 'FontSize', font_size, 'FontName', 'Times New Roman')

title('采样信号的频域分析', 'FontSize', font_size*1.5, 'FontName', 'Times New Roman')

set(gca,'Fontname','Monospaced'); %中文乱码问题

三、低通滤波器

fdatool

打开工具箱

打开后，保存为Filter_E3.mat

保存后，双击此处

%% //滤波器低通滤波

load('Filter_E3.mat')

filteroce = Num;

y_Filter = filter(filteroce, 1, y);

% 绘制滤波后的信号

figure

set(gcf,'Unit','centimeters','Position', $3 3 3+figure_width 3+figure_height$ );

set(gca,'LooseInset',get(gca,'TightInset')+ $BiaValue,0,0,0$ ,'FontName','Times New Roman','FontSize',font_size);

plot(t, y_Filter, 'b-', 'LineWidth', line_width)

set(gca,'FontSize',font_size,'FontName','Times New Roman')

xlim( $0 1$ )

ylim( $-6 6$ )

set(gca,'XTick',0:0.25:1)

set(gca,'YTick',-6:3:6)

xlabel('时间 (s)', 'FontSize', font_size, 'FontName', 'Times New Roman')

ylabel('信号幅值', 'FontSize', font_size, 'FontName', 'Times New Roman')

title('滤波后的信号', 'FontSize', font_size*1.5, 'FontName', 'Times New Roman')

set(gca,'Fontname','Monospaced'); %中文乱码问题

参考

数字信号处理_第1个编程实例_现代信号处理第一张程序设计-CSDN博客
【数字信号处理_第1个Matlab编程实例】 https://www.bilibili.com/video/BV1514y1w7Sw/?share_source=copy_web\&vd_source=be33b1553b08cc7b94afdd6c8a50dc5a