成都信息工程学院信号与系统实验4个.docx
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成都信息工程学院信号与系统实验4个
信号与系统课程试做实验报告
实验一
实验名称
信号的时域分析
及Matlab实现
系别
电子工程系
教师姓名
付琳
实验地点
5309
实验日期
2013/5/27
一、实验内容
1.分别选一个连续、离散信号进行时移、反折、尺度变换。
2.分别选二个连续、离散,进行加、减、乘法运算。
二、实验目的
1.掌握用Matlab软件产生基本信号(连续/离散的正弦、方波、锯齿波、Sinc函数)的方法。
2.应用Matlab软件实现信号的加、减、乘运算。
3.应用Matlab软件实现信号的时移、反折、尺度变换。
三、涉及实验的相关情况介绍(包含使用软件或实验设备等情况)
计算机一台(安装MATLAB6.5版本或以上版本)
四、实验试做记录(含程序、数据记录及分析)
在Matlab中,矩阵和数组的加减法用符合“+”、“-”实现。
矩阵的乘法用“*”实现,要求相乘的矩阵要有相邻公共维。
数组的乘除法是指两同维数组间对应元素之间的乘除法,运算符为“.*”、“./”或“.\”。
用matlab的符号函数实现信号的时移、反折、尺度变换
由f(t)到f(-at+b)(a>0)步骤:
调用函数:
subs(S,OLD,NEW)
表示用NEW中的符合变量替换表达式S中的OLD的符合变量。
1.设f(t)=sin(t)/t,求f(-3t+5)的波形
程序:
symst;
f=sym('sin(t)/t');
f1=subs(f,t,t+5);
f2=subs(f,t,3*t);
f3=subs(f,t,-t);
subplot(2,2,1);ezplot(f,[-8,8]);gridon;
subplot(2,2,2);ezplot(f1,[-8,8]);gridon;
subplot(2,2,3);ezplot(f2,[-8,8]);gridon;
subplot(2,2,4);ezplot(f3,[-8,8]);gridon;
结果:
2.画出下列信号的波形,并画出其加、减、乘的结果。
1)
2)
程序:
symst;
f1=sym('sin(2*pi*t)+exp(-3*t)');
f2=sym('sin(3*pi*t)-exp(-5*t)');
subplot(2,3,1);ezplot(f1,[-8,8]);gridon;
subplot(2,3,2);ezplot(f2,[-8,8]);gridon;
subplot(2,3,3);ezplot(f1+f2,[-8,8]);gridon;
subplot(2,3,4);ezplot(f1-f2,[-8,8]);gridon;
subplot(2,3,5);ezplot(f1*f2,[-8,8]);gridon;
结果:
3.画出下列信号的波形,并画出其加、减、乘的结果。
1)
2)
程序:
clear,k0=-10;
kf=10;
ks=3;
k1=k0:
kf;
x1=[zeros(1,ks-k0),1,zeros(1,kf-ks)];
k01=-10;
kf1=10;
ks1=-2;
k11=k01:
kf1;
x11=[zeros(1,ks1-k01),1,ones(1,kf1-ks1)];
subplot(2,1,1),stem(k11,x11+x1,'.');
f1(n)画出来
结果:
五、实验总结
信号与系统课程实验报告
实验二
实验名称
卷积的实现
系别
通信工程系
教师姓名
付琳
实验地点
5309
实验日期
2013/5/27
学生姓名
学号
一、实验内容
1.
(1)编写卷积积分程序,实现两个矩形脉冲信号
的卷积运算,其中
,
并调试运行出结果。
(2)改变矩形脉冲信号的参数,如
,
重新计算卷积结果。
2.编写卷积积分程序,实现矩形脉冲信号
,与
的卷积运算,并调试运行出结果。
二、实验目的
1.理解连续信号的卷积、离散信号的卷积和的基本概念及物理意义。
2.通过实验的方法深入了解卷积、卷积和的动态叠加过程,加深对卷积的图解法及结果的理解。
三、涉及实验的相关情况介绍(包含使用软件或实验设备等情况)
计算机一台(安装MATLAB6.5版本或以上版本)
四、实验试做记录(含程序、数据记录及分析)
Matlab中可以通过调用函数conv(x,h)实现卷积运算,调用格式如下:
y=conv(x,h),可实现x,h二个序列的卷积结果保存在变量y中,假定x,h二个序列都是从n=0开始,y序列的长度为x与h序列的长度之和再减1。
1.
(1)计算
与
的卷积结果。
程序:
%sconv.m实现卷积并画图
function[f,k]=sconv(f1,f2,k1,k2,p)
f=conv(f1,f2);
f=f*p;
k0=k1
(1)+k2
(1);
k3=length(f1)+length(f2)-2;
k=k0:
p:
k0+k3*p;
subplot(2,2,1)
plot(k1,f1);
title('f1(t)');
xlabel('t');
ylabel('f1(t)');
subplot(2,2,2);
plot(k2,f2);
title('f2(t)')
subplot(2,2,3)
plot(k,f);
h=get(gca,'position');
h(3)=2.5*h(3);
set(gca,'position',h);
title('f(t)=f1(t)*f2(t)')
xlabel('t');
ylabel('f(t)')
clear
p=0.01;
k1=0:
p:
10;
f1=ones(1,length(k1));
k2=0:
p:
24;
f2=ones(1,length(k2));
[f,k]=sconv(f1,f2,k1,k2,p)
实验:
(2)计算
与
的卷积结果。
程序:
clear
p=0.01;
k1=0:
p:
10;
f1=ones(1,length(k1));
k2=-5:
p:
15;
f2=ones(1,length(k2));
[f,k]=sconv(f1,f2,k1,k2,p)%sconv.m定义见
(1)
结果:
2.实现
与
的卷积运算。
程序:
clear
p=0.01;
k1=0:
p:
10;
f1=ones(1,length(k1));
k2=0:
p:
10;
f2=exp(-k2);
[f,k]=sconv(f1,f2,k1,k2,p);%sconv.m定义见1.
(1)
结果:
五、实验总结
通过此次实验,我们学习了怎样通过Matlab这个工具实现信号的卷积运算,并直观的得到了卷积结果。
通过原函数与卷积图像的直观比较,更加深刻的了解了作图法实现卷积运算的过程,并对离散与连续两者的关系有了进一步的认识,对信号的卷积过程有了更深刻的理解。
信号与系统课程试做实验报告
实验三
实验名称
连续信号的频域特性分析
系别
通信工程系
教师姓名
付琳
实验地点
5309
实验日期
2013-5-23
学生学号
一、实验内容
1.求门函数
的傅立叶变换,并画出其频率特性曲线图。
2.已知频率特性函数为:
求其幅频特性和相频特性。
二、实验目的
1.通过实验掌握傅立叶变换的Matlab实现,加深对傅立叶变换基本定义的理解。
2.掌握用Matlab软件绘制信号频谱的方法。
三、涉及实验的相关情况介绍(包含使用软件或实验设备等情况)
计算机一台(安装MATLAB6.5版本或以上版本)
四、实验试做记录(含程序、数据记录及分析)
在Matlab中求解时域信号的傅立叶变换常用函数QUADL实现:
(1)调用格式:
Q=QUADL(‘F’,A,B)
(2)调用格式:
Q=QUADL(‘F’,A,B,[],[],P)
函数QUADL可以实现F函数的积分运算,F为一个字符串,它表示被积函数的文件名。
A,B分别表示定积分的下限和上限,[]为空表示积分递归过程中的绝对误差选用默认值(默认值为
),P表示被积函数中的一个参数,对每个P值计算一次积分。
1.求门函数
的傅立叶变换,并画出其频率特性曲线图。
程序:
自定义函数:
functiony=sf1(t,w);
y=(t>=-2&t<=2).*1.*exp(-j*w*t);
程序:
w=linspace(-6*pi,6*pi,512);
N=length(w);
F=zeros(1,N);
fork=1:
N
F(k)=quadl('sf3',-2,2,[],[],w(k));
end
figure
(1);
plot(w,real(F));
xlabel('\omega');
ylabel('F(j\omega)');
title('门函数g4(t)频率特性曲线');
结果:
。
2.已知频率特性函数为:
求其幅频特性和相频特性。
程序:
w=linspace(-5,5,200);
b=[2014];
a=[13252];
H=freqs(b,a,w);
subplot(2,1,1);
plot(w,abs(H));
set(gca,'xtick',[-5-4-3-2-1012345]);
set(gca,'ytick',[00.40.7071]);
xlabel('\omega');
ylabel('|H(j\omega)|');
title('幅频特性曲线');
subplot(2,1,2);
plot(w,angle(H));
set(gca,'xtick',[-5-4-3-2-1012345]);
xlabel('\omega');
ylabel('\phi(\omega)');
title('相频特性曲线');
结果:
五、实验总结
信号与系统课程试做实验报告
实验四
实验名称
系统响应的仿真
系别
通信工程系
教师姓名
付琳
实验地点
5309
实验日期
2013-5-23
学生姓名
一、实验内容
1.设
设①p1=-2,p2=-30;②p1=-2,p2=3
(1)针对极点参数①②,画出系统零、极点分布图,判断该系统稳定性。
(2)针对极点参数①②,绘出系统的脉冲响应曲线,并观察t→∞时,脉冲响应变化趋势。
(3)针对极点参数①,绘出系统的频响曲线。
2.利用filter命令求下面系统的冲激响应:
y(n)-0.7y(n-1)-0.6y(n-2)+y(n-3)=x(n)+0.5x(n-1)
二、实验目的
1.掌握用Matlab分析系统时间响应的方法。
2.掌握用Matlab分析连续、离散系统的冲激响应的方法。
3.理解系统零、极点分布与系统稳定性关系。
三、涉及实验的相关情况介绍(包含使用软件或实验设备等情况)
计算机一台(安装MATLAB6.5版本或以上版本)
四、实验试做记录(含程序、数据记录及分析)
系统函数H(s)的部分分式展开式可用matlab的函数residue()求得。
调用格式:
[r,p,k]=residue(num,den)
式中,num和den分别为F(s)的分子多项式和分母多项式的系数,r为部分分式的系数,p为极点,k为多项式的系数,若F(s)为真分式,则k=0。
系统函数H(s)的零、极点可用matlab的多项式求根函数roots()求得。
极点:
p=roots(den)
零点:
z=roots(num)
根据p和z用plot()命令即可画出系统零、极点分布图,进而分析判断系统稳定性。
也可以调用pzmap函数,调用格式:
pzmap(sys),其中sys借助tf函数获得:
sys=tf(b,a),表示sys的系统转移函数以b为分子多项式系数、a为分母多项式系数。
脉冲响应可调用impulse求得:
y=impulse(num,den,T)
T:
为等间隔的时间向量,指明要计算响应的时间点。
1.设
,
(1)当p1=-2,p2=-30,系统零、极点分布图为:
程序:
num=[1,0];
den=[1,32,60];
[r,poles,k]=residue(num,den);
p=roots(den);
z=roots(num);
plot(real(p),imag(p),'*');holdon;
plot(real(z),imag(z),'o');gridon;
title('Áã¡¢¼«µã·Ö²¼');
结果:
当p1=-2,p2=3,系统零、极点分布图为:
程序:
num=[1,0];
den=[1,-1,-6];
[r,poles,k]=residue(num,den);
p=roots(den);
z=roots(num);
plot(real(p),imag(p),'*');holdon;
plot(real(z),imag(z),'o');gridon;
title('零、极点分布');
结果:
(2)当p1=-2,p2=-30,系统的脉冲响应曲线为:
程序:
num=[1,0];
den=[1,32,60];
T=0:
0.001:
3;
y1=impulse(num,den,T);
y2=step(num,den,T);
U=sin(T);
y3=lsim(num,den,U,T);
plot(T,y1);title('脉冲响应')
结果:
(3)针对极点参数①,绘出系统的频响曲线。
(必做)
自定义函数:
functiony=sf4(t,w);
y=(t>=0).*[-1/14*exp(-2*t)+15/14*exp(-30*t)].*exp(-j*w*t);
程序:
w=linspace(-6*pi,6*pi,512);
N=length(w);
F=zeros(1,N);
fork=1:
N
F(k)=quadl('sf4',0,100000000000,[],[],w(k));
end
figure
(1);
plot(w,real(F));
xlabel('\omega');
ylabel('F(j\omega)');
title('频响特性曲线');
结果:
Matlab中,filter函数可用来在给定输入和差分方程系数时求差分方程的数值解,调用格式为:
Y=filter(B,A,X)
其中:
B=[b0,b1,…,bm];A=[a0,a1,…,an];X为输入信号序列,注意必须保证系数a0不为零。
2.利用filter命令求下面系统的冲激响应:
y(n)-0.7y(n-1)-0.6y(n-2)+y(n-3)=x(n)+0.5x(n-1)。
程序:
A=[1,-0.7,-0.6,1];
B=[1,0.5];
n=[-20:
100];
X=[n==0];
y=filter(B,A,X);
stem(n,y);
title('³å¼¤ÏìÓ¦');
grid;
实验结果:
五、实验总结
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- 成都 信息工程学院 信号 系统 实验