信号与系统实验资料报告材料

《信号与系统实验资料报告材料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《信号与系统实验资料报告材料（16页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、word中南大学信号与系统试验报告 : 学号: 专业班级:自动化实验一 基本信号的生成1实验目的l 学会使用MATLAB产生各种常见的连续时间信号与离散时间信号；l 通过MATLAB中的绘图工具对产生的信号进行观察，加深对常用信号的理解；l 熟悉MATLAB的基本操作，以及一些基本函数的使用，为以后的实验奠定基础。2实验容 运行以上九个例子程序，掌握一些常用基本信号的特点及其MATLAB实现方法；改变有关参数，进一步观察信号波形的变化。在 围产生并画出以下信号：a) ；b) ；c) ；d) 。源程序：k=-10:10;f1k=zeros(1,10),1,zeros(1,10);subplot(

2、2,2,1)stem(k,f1k)title(f1k)f2k=zeros(1,8),1,zeros(1,12);subplot(2,2,2)stem(k,f2k)title(f2k)f3k=zeros(1,14),1,zeros(1,6);subplot(2,2,3)stem(k,f3k)title(f3k)f4k=2*f2k-f3k;subplot(2,2,4)stem(k,f4k)title(f4k)在围产生并画出以下信号：a) ；b) ；c) 。请问这三个信号的基波周期分别是多少？源程序：k=0:31;f1k=sin(pi/4*k).*cos(pi/4*k);subplot(3,1,1)

3、stem(k,f1k)title(f1k)f2k=(cos(pi/4*k).2;subplot(3,1,2)stem(k,f2k)title(f2k)f3k=sin(pi/4*k).*cos(pi/8*k);subplot(3,1,3)stem(k,f3k)title(f3k)其中f1k的基波周期是4, f2k的基波周期是4, f3k的基波周期是16。实验二信号的基本运算1实验目的l 学会使用MATLAB完成信号的一些基本运算；l 了解复杂信号由基本信号通过尺度变换、翻转、平移、相加、相乘、差分、求和、微分及积分等运算来表达的方法；l 进一步熟悉MATLAB的基本操作与编程，掌握其在信号分析中

4、的运用特点与使用方式。2实验容 运行以上三个例题程序，掌握信号基本运算的MATLAB实现方法；改变有关参数，考察相应信号运算结果的变化特点与规律。已知信号如下图所示：a) 用MATLAB编程复现上图；%作业题2 a：t=-6:0.001:6;ft1=tripuls(t,6,0.5);subplot(2,1,1)plot(t,ft1)title(f(t)b) 画出的波形；%bt=-6:0.001:6;ft1=tripuls(2*(1-t),6,0.5);%subplot(1,1,1)plot(t,ft1)title(f(2*(1-t)c) 画出的波形； %ch=0.001;t=-6:h:6;yt

5、=tripuls(t,6,0.5);y1=diff(yt)*1/h;plot(t(1:length(t)-1),y1)title(df(t)/dt)d) 画出的波形。%dt=-6:0.1:6;for x=1:length(t) y2(x)=quad(tripuls(t,6,0.5),-3,t(x);endplot(t,y2)title(integral of f(t)实验三系统的时域分析1实验目的l 学习并掌握连续时间系统的零状态响应、冲激响应和阶跃响应的MATLAB求解方法；l 学习并掌握离散时间系统的零状态响应、冲激响应和阶跃响应的MATLAB求解方法；l 进一步深刻理解连续时间系统和离散

6、时间系统的系统函数零极点对系统特性的影响；学习并掌握卷积的MATLAB计算方法。2实验容 运行以上五个例题程序，掌握求解系统响应的MATLAB分析方法；改变模型参数，考察系统响应的变化特点与规律。设离散系统可由下列差分方程表示：计算时的系统冲激响应。源程序：k=-20:100;a=1 -1 0.9;b=1;h=impz(b,a,k);stem(k,h);xlabel(Time(sec)ylabel(y(t)设，输入，求系统输出。（取）源程序：k=-10:50;uk=zeros(1,10),ones(1,51);u1k=zeros(1,20),ones(1,41);hk=0.9.k.*uk;fk

7、=uk-u1k;yk=conv(hk,fk);stem(0:length(yk)-1,yk);已知滤波器的传递函数：输入信号为为随机信号。试绘出滤波器的输出信号波形。（取）源程序：R=101;d=rand(1,R)-0.5;t=0:100;s=2*sin(0.05*pi*t);f=s+d;subplot(2,1,1);plot(t,d,g-.,t,s,b-,t,f,r-);xlabel(Time index t);legend(dt,st,ft);title(处理前的波形)b=0.22 0;a=1 -0.8;y=filter(b,a,f);subplot(2,1,2);plot(t,s,b-,

8、t,y,r-);xlabel(Time index t);legend(st,yt);title(滤波器输出波形)实验四周期信号的频域分析1实验目的l 掌握周期信号傅立叶级数分解与合成的计算公式l 掌握利用MATLAB实现周期信号傅立叶级数分解与综合方法l 理解并掌握周期信号频谱特点1、仿照例程，实现下述周期信号的傅立叶级数分解与合成：1-3-4541O要求：（a）首先，推导出求解，的公式，计算出前10次系数；（b）利用MATLAB求解，的值，其中，求解前10次系数，并给出利用这些系数合成的信号波形。（a）设周期信号的周期为，角频率，且满足狄里赫利条件，则该周期信号可以展开成傅立叶级数。（1）

9、三角形式傅立叶级数（2）指数形式傅立叶级数（b）求解，及合成信号波形所用程序：function A_sym,B_sym=CTFShchsym% 采用符号计算求一个周期连续时间函数f的三角级数展开系数,再用这些%函数的输入输出都是数值量% Nf=6谐波的阶数%Nn输出数据的准确位数%A_sym第1元素是直流项，其后元素依次是1,2,3.次谐波cos项展开系数%B_sym第2,3,4,.元素依次是1,2,3.次谐波sin项展开系数syms t n k x T=4;tao=T/4;a=-1.5;if nargin4 Nf=10;endif nargin5 Nn=32;endx=time_fun_x(

10、t);A0=int(x,t,a,T+a)/T; %求出三角函数展开系数A0As=2/T*int(x*cos(2*pi*n*t/T),t,a,T+a); %求出三角函数展开系数AsBs=2/T*int(x*sin(2*pi*n*t/T),t,a,T+a); %求出三角函数展开系数BsA_sym(1)=double(vpa(A0,Nn); %获取串数组A0所对应的ASC2码数值数组for k=1:NfA_sym(k+1)=double(vpa(subs(As,n,k),Nn); %获取串数组A所对应的ASC2码数值数组 B_sym(k+1)=double(vpa(subs(Bs,n,k),Nn);

11、 %获取串数组B所对应的ASC2码数值数组end ; if nargout=0 c=A_sym;disp(c); %输出c为三角级数展开系数:第1元素是直流项，其后元素依次是1,2,3.次谐波cos项展开系数d=B_sym;disp(d); %输出d为三角级数展开系数: 第2,3,4,.元素依次是1,2,3.次谐波sin项展开系数 t=-3*T:0.01:3*T; f0=c(1); %直流 f1=c(2).*cos(2*pi*1*t/T)+d(2).*sin(2*pi*1*t/T); % 基波 f2=c(3).*cos(2*pi*2*t/T)+d(3).*sin(2*pi*2*t/T); %

12、2次谐波 f3=c(4).*cos(2*pi*3*t/T)+d(4).*sin(2*pi*3*t/T); % 3次谐波 f4=c(5).*cos(2*pi*4*t/T)+d(5).*sin(2*pi*4*t/T); % 4次谐波 f5=c(6).*cos(2*pi*5*t/T)+d(6).*sin(2*pi*5*t/T); % 5次谐波 f6=c(7).*cos(2*pi*6*t/T)+d(7).*sin(2*pi*6*t/T); % 6次谐波 f7=c(8).*cos(2*pi*7*t/T)+d(8).*sin(2*pi*7*t/T); % 7次谐波 f8=c(9).*cos(2*pi*8*

13、t/T)+d(9).*sin(2*pi*8*t/T); % 8次谐波 f9=c(10).*cos(2*pi*9*t/T)+d(10).*sin(2*pi*9*t/T); % 9次谐波 f10=c(11).*cos(2*pi*10*t/T)+d(11).*sin(2*pi*10*t/T); % 10次谐波 f11=f0+f1+f2; % 直流+基波+2次谐波 f12=f11+f3; % 直流+基波+2次谐波+3次谐波 f13=f12+f4+f5+f6; % 直流+基波+2次谐波+3次谐波+4次谐波+5次谐波+6次谐波 f14=f13+f7+f8+f9+f10; %010次 subplot(2,2

14、,1) plot(t,f0+f1),hold on y=time_fun_e(t); %调用连续时间函数-周期矩形脉冲 plot(t,y,r:) title(直流+基波) axis(-8,8,-0.5,1.5) subplot(2,2,2) plot(t,f12),hold on y=time_fun_e(t); plot(t,y,r:) title(1-3次谐波+直流) axis(-8,8,-0.5,1.5) subplot(2,2,3) plot(t,f13),hold on y=time_fun_e(t); plot(t,y,r:) title(1-6次谐波+直流) axis(-8,8,

15、-0.5,1.5) subplot(2,2,4) plot(t,f14),hold on y=time_fun_e(t); plot(t,y,r:) title(1-10次谐波+直流) axis(-8,8,-0.5,1.5) hold offendfunction y=time_fun_e(t)a=1.5;T=4;h=1;tao=T/4;t=-3*T:0.01:3*T;e1=1/2+1/2.*sign(t-0.5+tao/2);e2=1/2+1/2.*sign(t-0.5-tao/2);y=h.*(e1-e2); %连续时间函数-周期矩形脉冲function x=time_fun_x(t)%

16、该函数是CTFShchsym.m的子函数。它由符号变量和表达式写成。h=1; x1=sym(Heaviside(t)*h;x=x1-sym(Heaviside(t-1)*h;2、已知周期为T=4的三角波，在第一周期（-2t2）表示成：，试用MATLAB求该信号的傅立叶级数，并绘制它的频谱图。将它的频谱与方波的频谱图做比较。function A_sym,B_sym=CTFSshbpsym(T,Nf)% 采用符号计算求0,T时间函数的三角级数展开系数。%函数的输入输出都是数值量%Nn输出数据的准确位数%A_sym第1元素是直流项，其后元素依次是1,2,3.次谐波cos项展开系数%B_sym第2,3

17、,4,.元素依次是1,2,3.次谐波sin项展开系数% T T=m*tao，信号周期% Nf谐波的阶数% m (m=T/tao)周期与脉冲宽度之比,如m=4,8,16,100等% tao 脉宽:tao=T/m syms t n y if nargin3 Nf=input(please Input 所需展开的最高谐波次数:Nf=);endT=input(please Input 信号的周期T=);if nargin5 Nn=32;endy=time_fun_s(t);A0=2/T*int(y,t,0,T/2);As=2/T*int(y*cos(2*pi*n*t/T),t,0,T/2);Bs=2/

18、T*int(y*sin(2*pi*n*t/T),t,0,T/2);A_sym(1)=double(vpa(A0,Nn);for k=1:Nf A_sym(k+1)=double(vpa(subs(As,n,k),Nn); B_sym(k+1)=double(vpa(subs(Bs,n,k),Nn); endif nargout=0 An=fliplr(A_sym); %对A_sym阵左右对称交换 An(1,k+1)=A_sym(1); %A_sym的1*k阵扩展为1*(k+1)阵 An=fliplr(An); %对扩展后的S1阵左右对称交换回原位置 Bn=fliplr(B_sym); %对B_

19、sym阵左右对称交换 Bn(1,k+1)=0; %B_sym的1*k阵扩展为1*(k+1)阵 Bn=fliplr(Bn); %对扩展后的S3阵左右对称交换回原位置 FnR=An/2-i*Bn/2; % 用三角函数展开系数A、B值合成付里叶指数系数 FnL=fliplr(FnR); N=Nf*2*pi/T; k2=-N:2*pi/T:N; Fn=FnL,FnR(2:end); %subplot(3,3,3) %x=time_fun_e(t); % 调用连续时间函数-周期矩形脉冲 subplot(2,1,1) stem(k2,abs(Fn); %画出周期矩形脉冲的频谱（T=M*tao） title

20、(连续时间函数周期三角波脉冲的双边幅度谱) axis(-80,80,0,0.12) line(-80,80,0,0,color,r) line(0,0,0,0.12,color,r)endfunction x=time_fun_e(t)% 该函数是CTFSshbpsym.m的子函数。它由符号变量和表达式写成。%t是时间数组T=5;t=-2*T:0.01:2*T;tao=T/5;x=rectpuls(t,tao); %产生一个宽度tao=1的矩形脉冲subplot(2,2,2)plot(t,x)hold onx=rectpuls(t-5,tao); %产生一个宽度tao=1的矩形脉,中心位置在t=5处plot(t,x) hold onx=rectpuls(t+5,tao); %产生一个宽度tao=1的矩形脉,中心位置在t=-5处plot(t,x)title(周期为T=5，脉宽tao=1的矩形脉冲)axis(-10,10,0,1.2)function y=time_fun_s(t)syms ty=1-abs(t);x1=sym(Heaviside(t+2);x=x1-sym(Heaviside(t-2);y=y*x;ezplot(t,y,-10,10)grid16 / 16