信号与系统研究性学习手册剖析.doc

《信号与系统》课程研究性学习手册 姓名 学号 同组成员 指导教师 时间 信号的时域分析专题研讨 【目的】 (1) 掌握基本信号及其特性，了解实际信号的建模。 (2) 掌握基本信号的运算，加深对信号时域分析基本原理和方法的理解，并建立时频之间的感性认识。 (3) 学会仿真软件MATLAB的初步使用方法，掌握利用MATLAB进行信号表示和信号运算。 【研讨内容】 题目1：基本信号的产生，语音的读取与播放 生成一个正弦信号，改变正弦信号的角频率和初始相位，观察波形变化，并听其声音的变化。 生成一个幅度为1、基频为2Hz、占空比为50%的周期方波。 观察一定时期内的股票上证指数变化，生成模拟其变化的指数信号。 分别录制一段男声、女声信号，进行音频信号的读取与播放，画出其时域波形。 【温馨提示】 (1)利用MATLAB函数 wavread(file)读取.wav格式文件。 (2)利用MATLAB函数 sound(x, fs)播放正弦信号和声音信号。 【题目分析】 1、正弦信号y=sin(w0*t+p)，角频率：w0，初始相位为p。 2、查资料知道占空比含义在一串理想的脉冲周期序列中（如方波），正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值。用y=square(2*t,50)产生生成一个幅度为1、基频为2Hz、占空比为50%的周期方波。 3、利用rand噪音信号与指数信号的相加得到一个波动上升的模拟股票信号。 【仿真程序】 1）a ?生成一个正弦信号： A=1;w0=2*pi;?phi=pi/6;?? t=0:0.001:8;? xt=A*sin(w0*t+phi);? plot(t,xt)?? b ?改变其角频率和初始相位：? A=1;w0=3?*pi;?phi=pi/8;?? t=0:0.001:8;? xt=A*sin(w0*t+phi);? plot(t,xt)? 2）生成一个幅度为1、基频为2Hz、占空比为50%的周期方波:? t=0:0.0001:5;? A=1;T=1;w0=2;? ft=A*square(w0*t,50);? plot(t,ft)? axis([0,5,-1.5,1.5])? 3）观察一定时期内的股票上证指数变化，生成模拟其变化的指数信号。 t=0:0.01:2.99; a=2; xt=a.^t+(rand(1,300)-0.5)+sin(2*pi*t); plot(t,xt) 4）分别录制一段男声、女声信号，进行音频信号的读取与播放，画出其时域波形。 [y,Fs]=audioread(C:\Users\Yangh\Desktop\out.wav); sound(y,Fs); plot(y) title(男声) [y,Fs]=audioread(C:\Users\Yangh\Desktop\a.wav); sound(y,Fs); plot(y) title(女声) 【仿真结果】 1）a ?生成一个正弦信号： b ?改变其角频率和初始相位： 2）生成一个幅度为1、基频为2Hz、占空比为50%的周期方波:? 3）观察一定时期内的股票上证指数变化，生成模拟其变化的指数信号。 4）分别录制一段男声、女声信号，进行音频信号的读取与播放，画出其时域波形。 【结果分析】 提示：应从以下几方面对结果进行分析： (1) 随着正弦信号角频率的变化，其波形有什么变化，听到的声音又有变化？它们之间有什么关系？答：随着角频率的增大，其波形变得更紧密，声音逐渐变得尖细而高 （2）生成指数信号 (2) 男声和女声信号的时域波形有什么区别？ 答：男声多低沉粗犷，主要是因为男声中低频分量更多；女同胞多高亢清脆，这主要是因为女声中高频分量更多， 【自主学习内容】 audioread的读取与sound函数的使用，音频文件的放置 Rand函数的使用 【阅读文献】 《matlab教程》 《信号与系统》陈后金 北京：高等教育出版社2007.7 【发现问题】 (专题研讨或相关知识点学习中发现的问题)： 根据声音信号的什么特征能有效区分出男声和女声？ 【问题探究】 发声时，女生波形线少，且振动频率高，男生