哈工大威海信号系统实验报告完整版.docx
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哈工大威海信号系统实验报告完整版
《信号与系统》实验报告
姓名：
学号：
同组人：
无
指导教师：
成绩：
实验一典型连续时间信号描述及运算
●实验报告要求：
（1）仿照单边指数信号的示例程序，按要求完成三种典型连续信号，即：
正弦信号、衰减正弦信号、钟型信号的波形绘制。
（要求：
要附上程序代码，以下均如此，不再说明）
（2）根据《信号与系统》教材第一章的习题1.1（1，3，5，8）函数形式绘制波形。
（3）完成三种奇异信号，即：
符号函数、阶跃信号、单位冲激信号的波形绘制。
（4）完成实验一中信号的运算：
三、6实验内容中的
（1）
（2）（3）（4）。
（5）求解信号的直流/交流分量，按第四部分的要求完成。
正文：
（1）
<1>正弦信号：
代码：
>>t=-250:
1:
250;
>>f1=150*sin（2*pi*t/100）;
>>f2=150*sin（2*pi*t/200）;
>>f3=150*sin（2*pi*t/200+pi/5）;
>>plot（t,f1,'-',t,f2,'--',t,f3,'-.'）
<2>衰减正弦信号
<3>
代码：
>>t=-250:
1:
250;
>>f1=400*exp（-1.*t.*t./10000）;
>>f1=400*exp（-1.*t.*t./22500）;
>>f1=400*exp（-1.*t.*t./62500）;
>>plot（t,f1,'-',t,f2,'--',t,f3,'-.'）
（2）习题1，3，5，8
<1>
代码：
t=0:
1:
10;
f=t;
plot（t,f）
<3>
代码：
t=1:
1:
10;
f=t;
plot（t,f）
<5>
代码：
t=0:
1:
10;
f=2-exp（-1.*t.）;
plot（t,f）
<8>
代码：
t=1:
0.1:
2;
f=exp（-1.*t.）*cos（10*pi*t）;
plot（t,f）
（3）三种奇异函数
<1>符号函数
代码:
t=-5:
0.05:
5;
f=sign（t）;
plot（t,f）
<2>阶跃信号
代码:
>>t=-5:
0.1:
5;
>>f=u（t）;
>>plot（t,f）
<3>单位冲激信号
代码：
functionchongji（t1,t2,t0）
dt=0.01;
t=t1:
dt:
t2;
n=length（t）;
x=zeros（1,n）;
x（1,（-t0-t1）/dt+1）=1/dt;
stairs（t,x）;
axis（[t1,t2,0,1.2/dt]）title（'单位冲激信号
δ（t）'）
（4）实验三1234
<1>
symst
f1=sym（'（-t+4）*（u（t）-u（t-4））'）;
subplot（1,2,1）;
ezplot（f1）;
y1=subs（f1,t,-t）;
f3=f1+y1;
subplot（1,2,2）;
ezplot（f3）;
functionf=u（t）f=（t>0）;
<2>
4、
functionf=u（t）
f=（t>0）
symst
f1=sym（'（-t+4）*（u（t）-u（t-4））'）;
subplot（1,3,1）;
ezplot（f1）;
f2=sym（'sin（2*pi*t）'）;
subplot（1,3,2）;
ezplot（f2）;
f6=f1.*f2;
subplot（1,3,3）;
ezplot（f6）;
5、
functionf=u（t）
f=（t>0）
symst
f1=sym（'（-t+4）*（u（t）-u（t-4））'）;
f2=sym（'sin（2*pi*t）'）;
subplot（1,3,1）;
ezplot（f2）;
f6=f1.*f2;
y6=subs（f6,t,t-2）;
subplot（1,3,2）;
ezplot（y6）;
f7=y6+f2;
subplot（1,3,3）;
ezplot（f7）;
四、
t=0:
0.1:
500;
f=100.*abs（sin（2.*pi.*t./50））;
plot（t,f,t,fD,t,fA）
调用子程序：
functionfD=fDC（f）
fD=mean（f）;
functionfA=fAC（f,fD）
fA=f-fD;
（5）求解信号的交直流分量
代码：
functionfD=fDC（f）
fD=mean（f）;
functionfA=fAC（f,fD）
fA=f-fD;
t=0:
0.1:
500;
f（t）=100|sin（2*PI*t/50）|;
plot（t,fD,t,fA）
实验二线性系统时域分析
●实验报告要求：
（1）求解下面两个信号的卷积积分。
要求：
1）在实验报告中推导出这两个信号卷积积分运算表达式；（手写）
2）利用MATLAB进行求解验证，附程序代码和波形。
（2）已知描述系统的微分方程和激励信号如下
r''（t）+3r'（t）+2r（t）=e'（t）+3e（t），e（t）=u（t）。
要求：
1）用解析法求系统的零状态响应r（t）；（手写）
2）利用MATLAB绘出系统零状态响应的时域仿真波形，并验证1）的结果是否正确，附程序代码和波形；
3）利用MATLAB绘出系统的冲激响应和阶跃响应波形，附程序代码和波形。
正文：
（1）求解下面两个信号的卷积积分。
<1>在实验报告中推导出这两个信号卷积积分运算表达式；（手写）
<2>利用MATLAB进行求解验证，附程序代码和波形。
代码：
p=0.01;
k1=-1/2:
p:
1;
f1=1;
k2=0:
p:
2;
f2=0.5*k2;
[f,k]=sconv（f1,f2,k1,k2,p）
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:
（k3*p+k0）;
subplot（2,2,1）
plot（k1,f1）
xlabel（'t'）
ylabel（'f1（t）'）
subplot（2,2,2）
plot（k2,f2）
ylabel（'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）'）
（2）已知描述系统的微分方程和激励信号如下
r''（t）+3r'（t）+2r（t）=e'（t）+3e（t），e（t）=u（t）。
要求：
<1>用解析法求系统的零状态响应r（t）；（手写）
<2>利用MATLAB绘出系统零状态响应的时域仿真波形，并验证<1>的结果是否正确，附程序代码和波形；
代码：
>>a=[1,3,2];
>>b=[0,1,3];
>>impulse（a,b）
<3>利用MATLAB绘出系统的冲激响应和阶跃响应波形，附程序代码和波形。
代码：
a=[1,3,2];
b=[0,1,3];
step（b,a）
代码；a=[1,3,2];
b=[0,1,3];
>>p=0.01;
>>t=0:
p:
5;
>>x=exp（-t）;
>>lsim（b,a,x,t）
实验三：
实验报告内容：
对所给音频信号，进行时域压缩和扩展，画出时域波形与幅度谱，使其满足以下要求。
（1）将music1.wav的音调变低a倍（0.8（2）将music2.wav的音调变化到与儿童和男声相似的声音，分析变换前后的10%带宽的变化情况（变宽或变窄多少）。
（1）
①a=[0.91.01.2];
a1=30;b=11025;
[x0b]=wavread（'F:
\信号与系统\music1.wav'）;
form=1:
3;
a2=a1*a（m）;
x=resample（x0,a1,a2）;
wavplay（x,b）;
t=0:
1/b:
（length（x）-1）/b;
subplot（3,3,3*m-2）;
plot（t,x）;
axis（[06-infinf]）;
title（['a=',num2str（a（m））,'的时域图']）;
N=（length（resample（x0,a1,a1*max（a））））;
f=（-N/2:
N/2-1）/N*b;
X=fftshift（fft（x,N））;
AMP=abs（X）;
AMP0=AMP/max（AMP）;
subplot（3,3,3*m-1）;
plot（f,AMP0）;
title（['a=',num2str（a（m））,'的频域图']）;
subplot（3,3,3*m）;
plot（f,AMP0）;
axis（[-infinf00.1]）
title（['a=',num2str（a（m））,'的10%带宽图']）;
end
②
a=[10.71.4];
str=['原''男'‘童'];
a1=30;
b=11025;
[x0b]=wavread（'F:
\信号实验_2018\music2.wav'）;
form=1:
3;
a2=a1*a（m）;
x=resample（x0,a1,a2）;
wavplay（x,b）;
t=0:
1/b:
（length（x）-1）/b;
subplot（3,3,3*m-2）;plot（t,x）;
axis（[03-infinf]）
title（[str（m）,'声的时域图']）;
N=（length（resample（x0,a1,a1*max（a））））;
f=（-N/2:
N/2-1）/N*b;
X=fftshift（fft（x,N））;
AMP=abs（X）;AMP0=AMP/max（AMP）;
subplot（3,3,3*m-1）;plot（f,AMP0）;
title（[str（m）,'声的频域图']）;
subplot（3,3,3*m）;plot（f,AMP0）;
axis（[-infinf00.1]）
title（[str（m）,'声的10%带宽图']）
end
分析：
扩展0.9倍，变换前后的10%带宽由2284.54Hz变为2056.16Hz，变化率：
变窄9.997%；
压缩1.2倍，变换前后的10%带宽由2284.54Hz变为2944.61Hz，变化率：
变宽28.893%；
（2）
男声：
扩展0.7倍，变换前后的10%带宽由2394.9Hz变为1685.7Hz，变化率：
变窄29.61%；
童声：
压缩1.4倍，变换前后的10%带宽由2394.9Hz变为3353
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