信号与系统试验.docx
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信号与系统试验
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
教师姓名
实验地点
实验日期
2014/5/28
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
教师姓名
实验地点
实验日期
2014/5/28
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
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
教师姓名
实验地点
实验日期
2014/5/28
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
教师姓名
实验地点
实验日期
2014/5/28
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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