信号分析与处理实验报告基于MATLABWord格式文档下载.docx

信号分析与处理实验报告基于MATLABWord格式文档下载.docx

《信号分析与处理实验报告基于MATLABWord格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《信号分析与处理实验报告基于MATLABWord格式文档下载.docx（26页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

合计

上机表现

按时出勤、遵守纪律

认真完成各项实验内容

30分

报告质量

程序代码标准、功能正确

填写内容完整、表达收获

70分

说明：

评阅教师：

日期：

年月日

实验内容

实验一：

连续时间信号的时域表示

一、实验内容

1、参考例如程序，绘制信号

的图形，t取-1到4，步长值设为。

2、产生一个指数为

的复指数函数，绘出函数的实部、虚部、幅度和相位的波形，t取0到20，步长值设为。

二、实验方法与步骤

1、绘制信号

的图形

程序代码如下：

clearall

t=-1:

0.01:

4;

%信号时间样本点向量

f=exp（-2*t）.*cos（3*pi*t）.*（heaviside（t）-heaviside（t-3））;

%函数描述

plot（t,f）%命令绘制信号的时域波形

title（'

信号1'

）%添加标题

xlabel（'

t'

）%添加横坐标说明

ylabel（'

f'

）%添加纵坐标说明

axis（[-1,4,-0.7,1.1]）%对横纵坐标进行限定

gridon

2、绘制指数为

的复指数函数的实部、虚部、幅度和相位的波形

t=0:

0.1:

20;

z=（-0.1+（pi/4）*1i）*t;

f=exp（z）;

%定义指数信号

fr=real（f）;

%描述函数实部

fi=imag（f）;

%描述函数虚部

fa=abs（f）;

%描述函数幅度

fg=angle（f）;

%描述函数相位

subplot（2,2,1）%将当前窗口分成2行2列个子窗口，并在第1个子窗口绘图

plot（t,fr）

实部'

）

axis（[-0.5,20.5,-0.8,1.2]）

subplot（2,2,2）%将当前窗口分成2行2列个子窗口，并在第2个子窗口绘图

plot（t,fi）

虚部'

axis（[-0.5,20.5,-0.8,1]）

subplot（2,2,3）%将当前窗口分成2行2列个子窗口，并在第3个子窗口绘图

plot（t,fa）

幅度'

axis（[-0.5,20.5,0,1.1]）

subplot（2,2,4）%将当前窗口分成2行2列个子窗口，并在第4个子窗口绘图

plot（t,fg）

相位'

axis（[-0.5,20.5,-3.5,3.5]）

三、实验数据与结果分析

1、

2、

四、思考：

1、为什么图二中t=0处曲线是间断的，如何使其成为连续的曲线？

因为axis函数对纵坐标的的上边界限定过小，使图形在边界处不能完整的显示。

实验二：

连续时间信号的时域分析

，

，绘制x（t）和y（t）的图形，t取-3到5，步长值设为。

2、根据符号函数和单位阶跃函数的关系，利用符号函数sign实现单位阶跃函数。

要求图形窗口的横坐标范围为-5~5，纵坐标范围为。

3、任意定义一个有限长时间信号y1（t），根据式产生一个周期信号，绘制y1（t）和y（t）的图形。

1、绘制x（t）和y（t）的图形

clear

t=-3:

5;

x=exp（-0.5*t）.*heaviside（t）;

%描述因果信号x（t）

y=exp（-0.5*1.5*（t+2））.*heaviside（1.5*（t+2））;

%描述因果信号x（1.5t+3）

subplot（2,1,1）

plot（t,x）

x（t）'

x'

axis（[-3,5,-0.1,1.1]）

subplot（2,1,2）

plot（t,y）

y（t）'

y'

2、利用符号函数sign实现单位阶跃函数

符号函数与单位阶跃函数的关系表达式为：

t=-20:

x1=sign（t）;

u=（x1+1）./2

plot（t,u）

u'

axis（[-5,5,-0.5,1.5]）

3、绘制y1（t）和周期信号y（t）的图形

利用for循环语句来实现周期信号

t=-8:

8;

y1=rectpuls（t）%定义有限长时间信号

y=0%赋初始值为0

fori=-6:

2:

6;

%从-6开始以2的步长递增至6结束

y=y+rectpuls（t+i,1）%循环叠加

end%结束循环

plot（t,y1）%绘制有限长时间信号y1（t）的时域波形

y1（t）'

axis（[-2,2,-0.2,1.2]）

plot（t,y）%绘制周期信号y（t）的时域波形

axis（[-7,7,-1,2]）

1.

2.

3.

1、代数运算符号*和.*的区别是？

*是矩阵相乘，是矩阵A行元素与B的列元素相乘的和

.*是数组相乘，表示数组A和数组B中的对应元素相乘

实验三连续时间信号的卷积

1、两连续时间信号如下列图所示，绘制信号f1（t）、f2（t）及卷积结果f（t）的波形；

设时间变化步长dt分别取为，当dt取多少时，程序的计算结果就是连续时间卷积的较好近似？

2、、计算信号

和

的卷积f（t），f1（t）、f2（t）的时间范围取为0~10，步长值取为。

绘制三个信号的波形。

1、绘制信号f1（t）、f2（t）及卷积结果f（t）的波形，当dt取时程序的计算结果就是连续时间卷积的较好近似

closeall

clc

t1=0:

dt:

2;

t2=-1:

1;

f1=0.5*t1;

f2=0.5*（t2+1）;

y=dt*conv（f1,f2）;

%计算卷积

t0=t1

（1）+t2

（1）;

%计算卷积结果的非零样值的起点位置

t3=length（y）;

%计算卷积结果的非零样值的宽度

ty=t0:

（t0+（t3-1）*dt）;

%确定卷积结果的非零样值的时间向量

subplot（3,1,1）

plot（t1,f1）%绘制信号f1（t）的时域波形

f1'

t1'

axis（[-1.5,3,-0.2,1.1]）

subplot（3,1,2）

plot（t2,f2）%绘制信号f2（t）的时域波形

f2'

t2'

subplot（3,1,3）

plot（ty,y）%绘制两信号卷积结果y（t）的时域波形

ty'

axis（[-1.5,3.2,-0.2,0.7]）

2、计算信号

的卷积f（t）

10;

t2=0:

f1=exp（-1*t1）.*heaviside（t1）;

f2=sin（t2）.*heaviside（t2）;

%计算卷积

axis（[-0.2,10.2,-0.2,1]）

axis（[-0.2,10.2,-1.2,1.2]）

axis（[-0.2,20.2,-1.2,1.2]）

实验四连续时间系统的时域分析

描述某连续系统的微分方程为：

1、求出该系统在0～30秒范围内，以时间间隔0.1秒取样的单位冲激响应和单位阶跃响应的数值解，并绘制时域波形；

2、计算并绘制该系统在输入信号为

时的零状态响应。

1、绘制该系统的单位冲激响应和单位阶跃响应的时域波形

:

30;

a=[4,1,6];

b=[0,0,1];

%描述系统的对应向量

impulse（b,a）;

%绘出向量a和b定义的连续系统的单位冲激响应的时域波形

单位冲激响应'

axis（[0,30,-0.15,0.2]）

step（b,a）;

%绘出向量a和b定义的连续系统的单位阶跃响应的时域波形

单位阶跃响应'

axis（[0,30,0,0.3]）

时的零状态响应

x=（exp（-2*t）-exp（-3*t））.*heaviside（t）;

lsim（b,a,x,t）;

%由a和b表示的LTI系统在输入信号x作用下的零状态响应

零状态响应'

实验五连续时间信号的频域分析

1、如下图的奇谐周期方波信号，周期为T1=1，幅度为A=1，将该方波信号展开成三角形式Fourier级数并分别采用频域矩形窗和Hanning窗加权，绘制两种窗函数加权后的方波合成图像。

时间范围取为-2~2，步长值取为。

2、将图中的锯齿波展开为三角形式Fourier级数，按

（2）式求出Fourier级数的系数，并在频域分别采用矩形窗、Hanning窗和三角窗加权，观察其Gibbs效应及其消除情况。

3、选做：

编程计算连续时间周期信号的三角形式傅里叶级数展开的系数

1、将方波信号展开成三角形式Fourier级数并分别采用频域矩形窗和Hanning窗加权

方波展开的三角式傅立叶级数为：

采用频域矩形窗加权，那么展开式变为：

采用Hanning窗加权，那么展开式变为：

closeall

t1=-2:

t2=-2:

K=30

ft1=0;

ft2=0;

fork=1:

K%利用循环语句实现级数的表达

ft1=ft1+（（4/pi）/k）.*sin（2*pi*k*t1）;

end

K

ft2=ft2+（（4/pi）/k）.*sin（2*pi*k*t2）.*（0.5+0.5*cos（（2*pi*k）/30））;

plot（t1,ft1）

窗函数'

plot（t2,ft2）

Hanning'

2、将锯齿波展开为三角形式Fourier级数，求出Fourier级数的系数，并在频域分别采用矩形窗、Hanning窗和三角窗加权，观察其Gibbs效应及其消除情况。

锯齿波的三角式傅立叶级数为：

采用矩形窗加权，那么展开式变为：

采用三角窗加权，那么展开式变为：

t3=-2:

ft3=0;

1:

K%用循环语句实现级数的表达

ft1=ft1+0.5-（（1/pi）/k）.*sin（2*pi*k*t1）;

ft2=ft2+0.5-（（1/pi）/k）.*sin（2*pi*k*t2）.*（0.5+0.5*cos（（2*pi*k）/30））;

ft3=ft3+0.5-（（1/pi）/k）.*sin（2*pi*k*t3）.*（1-（2*k/30））;

矩形窗'

Hanning窗'

axis（[-2,2,14.3,15.6]）

plot（t3,ft3）

三角窗'

t3'

3、编程计算连续时间周期信号的三角形式傅里叶级数展开的系数

T=1;

w=2*pi/T;

symst%定义符号

f=t;

%定义被积函数

a0=2/T*int（f,t,0,T）;

%求函数f对t从0到T的定积分

a0=simplify（a0）%得出结果

symsk

fa=t*cos（k*w*t）;

fb=t*sin（k*w*t）;

ak=2/T*int（fa,t,0,T）;

%求函数fa对t从0到T的定积分

bk=2/T*int（fb,t,0,T）;

%求函数fb对t从0到T的定积分

ak=simplify（ak）

bk=simplify（bk）

实验六连续时间系统的频域分析

1、系统的频率响应函数为：

（1）用MATLAB画出该系统的幅频特性和相频特性；

（2）根据绘制的幅频特性曲线，分析系统具有什么滤波特性〔低通、高通、带通、全通还是带阻〕？

2、描述某连续系统的微分方程为：

（1）计算并绘制该系统的幅频特性、相频特性、频率响应的实部和频率响应的虚部曲线图；

三、实验方法与步骤

1、画出该系统的幅频特性和相频特性

w=-5:

%定义频率变量

H=1./（（1j*w）.^3+2*（1j*w）.^2+（2*1j*w）+1）;

%频域响应函数的描述

Mag=abs（H）%求系统的幅度频率响应

Phi=angle（H）%求系统的相位频率响应

plot（w,Mag）

幅频特性'

w'

Mag'

axis（[-5.2,5.2,-0.1,1.1]）

plot（w,Phi）

相频特性'

Phi'

axis（[-5.2,5.2,-4,4]）

2、绘制该系统的幅频特性、相频特性、频率响应的实部和频率响应的虚部曲线图

a=[1,1,25];

b=[0,2,0];

w=-10:

0.001:

H=freqs（b,a,w）;

%在频率范围w内计算系统的频率响应特性

ReH=real（H）%求H的实部

ImH=imag（H）%求H的虚部

subplot（2,2,1）

axis（[-10.1,10.1,-0.1,2.1]）

subplot（2,2,2）

axis（[-10.1,10.1,-2,2]）

subplot（2,2,3）

plot（w,ReH）

ReH'

subplot（2,2,4）

plot（w,ImH）

ImH'

axis（[-10.1,10.1,-1.1,1.1]）

根据绘制的幅频特性曲线，系统具有低通滤波特性

根据绘制的幅频特性曲线，系统具有带通滤波特性