信号与系统实验报告.docx
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信号与系统实验报告
成都理工大学
信号与系统实验报告
班级：
学号：
姓名：
指导教师：
李琳琳
实验时间：
2014年11月
同次实验者：
实验一：
线性非时变系统的时域分析
【实验目的】
掌握在时域中对连续和离散时间线性非时变系统响应进行分析的方法。
【实验过程】
1.已知系统的微分方程，用MATLAB画出该系统的冲激响应及该系统在输入信号e（t）=e-2tu（t）时的零状态响应波形。
（1）.系统冲激响应
>>a=[132];
>>b=[3];
>>impulse（b,a）
（2）.零状态响应波形
>>a=[132];
>>b=[3];
>>p=0.01;
>>t=0:
p:
10;
>>x=exp（-2*t）;
>>lsim（b,a,x,t）;
2.已知离散系统的差分方程：
y（n）+y（n-1）+0.25y（n-2）用MATLAB画出该系统的单位函数响应的波形。
单位函数响应：
>>a=[110.25];
>>b=[1];
>>impz（b,a）
【实验结论】
实验二：
系统的零极点分析
【实验目的】
1.掌握系统函数及零极点的概念。
2.掌握对连续和离散系统的稳定性进行分析的方法。
【实验过程】
1.已知一连续时间线性非时变系统的系统函数为：
;画出系统的零极点图并判断系统的稳定性。
function[p,z]=ljdt（D,N）
p=roots（D）
z=roots（N）
p=p';
z=z';
x=max（abs（[pz]））;
x=x+0.1;
y=x;
holdon
axis（[-xx-yy]）;
plot（[-xx],[00]）
plot（[00],[-yy]）
plot（real（p）,imag（p）,'x'）
plot（real（z）,imag（z）,'O'）
title（'连续系统的零极点图'）
text（0.2,x-0.2,'虚轴'）
text（y-0.2,0.2,'实轴'）
（1）.编辑如下函数，并保存为ljdt.m文件，可直接调用该函数来计算系统函数的零极点并绘制零极点图。
（2）.利用上述函数求系统零极点图。
>>a=[12-321];
>>b=[10-4];
>>ljdt（a,b）;
p=
-3.1300
0.7247+0.6890i
0.7247-0.6890i
-0.3195
z=
2.0000
-2.0000
零极点图如下：
稳定性：
有极点在右半平面，因此系统是一个不稳定系统。
2.已知一离散时间线性非时变系统的系统函数为H（z）=画出系统的零极点图并判断系统的稳定性。
（1）.编辑如下函数，并保存为nljdt.m文件，可直接调用该函数来计算系统函数的零极点并绘制零极点图。
function[p,z]=nljdt（D,N）
p=roots（D）
z=roots（N）
p=p';
z=z';
x=max（abs（[pz]））;
x=x+0.1;
y=x;
holdon
axis（[-xx-yy]）;
w=0:
pi/300:
2*pi;
ucircle=exp（j*w）;
plot（ucircle）
plot（[-xx],[00]）
plot（[00],[-yy]）
plot（real（p）,imag（p）,'x'）
plot（real（z）,imag（z）,'O'）
title（'离散系统的零极点图'）
text（0.1,x,'虚轴'）
text（y,0.1,'实轴'）
（2）.利用上述函数求系统零极点图。
>>a=[2-52];
>>b=[0-30];
>>clf
>>nljdt（a,b）;
p=
2.0000
0.5000
z=
0
零极点图如下：
稳定性：
由离散系统的零极点图可知，不是所有极点都在单位圆的内部，因此系统是一个不稳定系统。
【实验结论】
实验三：
卷积、频谱分析和抽样定理实验
【实验目的】
1.理解卷积的概念和物理意义，通过实验的方法加深对卷积运算的理解。
2.了解使用硬件实验系统进行信号频谱分析的基本思路；掌握使用HD8662信号与系统实验平台进行实时信号频谱分析的方法。
3.观察离散信号频谱，了解其频谱特点；验证抽样定理并恢复原信号。
【实验过程】
1.信号的频谱分析。
（1）.连接计算机和实验平台的USB接口，对实验平台加电；
（2）.按下SW101按钮选择DSP工作程序，当程序号模块显示“9”时，即可运行在线频谱分析；
（3）.运行“频谱分析”程序；
（4）.链接P702和P101，将信号源信号送入DSP处理模块；
（5）.点击采集信号按钮，观察输入信号的频谱；
（6）.点击暂停/继续按钮，可以暂停/继续进行频谱分析；
频谱图如下：
①.2KHz半波信号频谱
②.2KHz三角波信号频谱
③.2KHz方波信号频谱
④.16KHz正弦信号频谱
2.抽样定理与信号恢复。
（1）.J702置于“三角”，选择输出信号为三角波，拨动开关K701选择“函数”；
（2）.按下S702使得输出频率为1KHz（默认的输出信号频率为2KHz）；
（3）.连接平P702与P601，输出抽样原始信号；
（4）.连接P701与P602，输出抽样脉冲；（5）.连接P702和P701，调节电位器W701，信号输出信号幅度为1V；
（6）.拨动地址开关SW704改变抽样频率，用示波器观察TP603（Fs（t））的波形，此时需把拨动开关K601拨到“空”位置进行观察。
抽样波形及原始信号波形如下图：
1.抽样波形：
原始波形：
②.抽样波形：
原始波形：
【实验结论】
观察16KHz正弦波、2KHZ方波、2KHz三角波和2KHz半波的频谱图，可知越接近固有频率，幅度就越高，越接近基波。
其它高次谐振频率幅度接近于零。
在验证抽样定理和信号恢复的实验中，不同的地址开关组合，输出不同频率和占空比的抽样脉冲。
通过实验可知，为了从抽样信号中恢复出来正确的原始波形，采样角频率大于信号带宽，使频谱不发生混叠现象。
采样角频率越大，恢复的原始信号越真实。
占空比越大，保留下来的部分就比较多，恢复出来的原始波形就越宽。
通过本实验，对抽样定理有了更加深刻的印象。
虽然在信号恢复的实验中有几次失败，不过我从中吸取教训，分析原因，最后得到了较为满意的实验结果。
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