信号与系统软件实验报告.docx
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信号与系统软件实验报告
电子科技大学
****学院
标准实验报告
(实验)课程名称:
信号与系统
电子科技大学教务处制表
报告作者
学号2012…
指导老师
时间2013年12月11日
实验项目目录:
实验项目五:
表示信号与系统的MATLAB函数、工具箱
实验项目六:
离散系统的冲激响应、卷积和
实验项目七:
离散系统的转移函数,零、极点分布
电子科技大学
实验报告
学生姓名:
学号:
指导教师:
一、实验室名称:
信号与系统实验室
二、实验项目名称:
表示信号、系统的MATLAB函数、工具箱
三、实验原理:
利用MATLAB强大的数值处理工具来实现信号的分析和处理,首先就是要学会应用MATLAB函数来构成信号。
常见的基本信号可以简要归纳如下:
1、单位抽样序列
在MATLAB中可以利用zeros()函数实现。
如果
在时间轴上延迟了k个单位,得到
即:
2、单位阶跃序列
在MATLAB中可以利用ones()函数实现。
3、正弦序列
采用MATLAB实现
4、复正弦序列
采用MATLAB实现
5、指数序列
采用MATLAB实现
四、实验目的
目的:
1、加深对常用离散信号的理解;
2、熟悉表示信号的基本MATLAB函数。
任务:
基本MATLAB函数产生离散信号;基本信号之间的简单运算;判断信号周期。
五、实验内容:
实验内容
(一)、使用实验仿真系统
实验内容
(二)、MATLAB仿真
六、实验器材:
计算机、MATLAB软件
七、实验步骤:
实验内容
(一):
使用实验仿真系统
1、在MATLAB环境下输入命令
>>xhxt
启动《信号与系统》MATLAB实验工具箱。
2、实验一的启动界面,“进入实验”。
3、点击信号下拉列表,可以选择感兴趣的信号,如单位阶跃序列、正弦序列、指数序列、方波序列等等。
同时可以改变信号的幅值、频率和初相。
4、观测信号相加的波形。
5、观测信号相乘的波形。
6、观测信号拆分为奇序列和偶序列。
实验内容
(二):
MATLAB仿真
1、编制程序产生上述5种信号(长度可输入确定),并绘出其图形。
2、在
内画出下面每一个信号:
八、实验数据及结果分析:
(1)画出实验内容
(一)的信号波形。
A、
基本信号的图形表示:
B、
改变正弦信号的幅值、相位、频率的图形
C、
三角波函数与单位阶跃函数相加的图形:
D、
三角波函数与单位阶跃函数相乘的图形:
E、
单位阶跃函数分解为奇序列和偶序列:
2判断信号的周期
图像为
由图可知,其周期为T=5
(2)实验内容
(二)的程序、运行结果
编制程序产生上述5种信号(长度可输入确定),并绘出其图形。
实验程序
1)单位抽样序列
实验程序:
functioninpluse0(n)
ifnargin==0,n=10,end
N=-n:
n;
x=[zeros(1,n),1,zeros(1,n)];
stem(N,x,'fill')
title('delta(n)');
运行结果:
时移后的单位冲击序列
试验程序:
functioninpluse1(n)
ifnargin==0,n=10,end
N=[-n:
n];
x=[zeros(1,n),1,zeros(1,n)];
k=input('Timeshiftamountisk=');
xk=[zeros(1,n+k),1,zeros(1,n-k)];
stem(N,xk,'fill'),gridon;
title('delta(n-k)');
运行结果:
Timeshiftamountisk=3
2)单位阶跃序列
试验程序:
functionstep(n)
ifnargin==0,n=10,end
N=-n:
n;
x=[zeros(1,n),1,ones(1,n)];
stem(N,x,'fill'),gridon;
title('step(n)');
运行结果:
3)正弦序列
试验程序:
functionDTsin(n)
ifnargin==0,n=15;end
disp('ForSinusoidalsignaly=A*sin(2*pi*n/T+fai)');
A=input('TheAmplitudeisA=');
T=input('TheperiodisT=');
fai=input('Theinitialphaseisfai=');
N=0:
n-1;
y=A*sin(2*pi*N/T+fai);
Y=double(y);
stem(N,Y,'fill'),gridon;
运行结果:
4)复正弦序列
试验程序:
functionDTcomsin(n)
ifnargin==0,n=15;end
N=0:
n-1;
symsw
f=exp(i*w*N);
T=input('TheperiodisT=');
X=subs(f,w,T);
figure
(1)
stem(N,real(X),'fill'),gridon;
title('实部图像');
figure
(2)
stem(N,imag(X),'fill'),gridon;
title('虚部图像');
运行结果
5)指数序列
实验程序:
functionexpsignal(n)
ifnargin==0,n=15;end
N=0:
n-1;
symsa
f=a.^N;
X=subs(f,a,1.3);
stem(N,X,'fill'),gridon;
运行结果:
2在
内画出下面每一个信号
实验程序
n=0:
31;
x1=sin(pi*n/4).*cos(pi*n/4);
figure
(1)
stem(n,x1,'fill'),gridon;
title('x1=sin(pi*n/4)*cos(pi*n/4)');
x2=cos(pi*n/4).^2;
figure
(2)
stem(n,x2,'fill'),gridon;
title('x2=cos(pi*n/4)^2');
x3=sin(pi*n/4).*cos(pi*n/8);
figure(3)
stem(n,x3,'fill'),gridon;
title('x3=sin(pi*n/4)*cos(pi*n/8)');
运行结果为
思考题:
每个信号的基波周期是什么?
对于这3个信号中的每一个,不依赖MATLAB,如何来确定基波周期?
答:
周期分别是T1=4T2=4T3=15
若不依赖与图形,解析求解如下:
(1)
用程序所求结果一致。
并且注意到最大幅值为0.5,符合
(2)
与程序所求结果一致。
并且幅值最大为1,波形上移0.5个单位
(3)
故周期
;周期为二者的最小公倍数:
T=16
与试验完全相符。
九、实验结论:
1借用MATLAB,我们可以很容易的得到一些基本函数的图像,并借助图像研究它们的性质。
2用MATLAB对一下信号图像的绘制,我们可以得到相应的周期分别为T1=4T2=4T3=15,这与理论计算相符。
十、总结及心得体会:
1、参数改变图形改变,合理安排参数可以使图形的周期性更直观。
2、对于离散型的信号求周期,我们总是通过一定得手段将其化为单个三角函数或三角函数的线性组合。
线性组合下的信号周期为这些单独周期的最小公倍数。
对于连续性信号方法类似,只是最后不是最小公倍数,为
十一、对本实验过程及方法、手段的改进建议:
电子科技大学
实验报告
学生姓名:
学号:
2012…指导教师:
罗
一、实验室名称:
信号与系统实验室
二、实验项目名称:
离散系统的冲激响应、卷积和
三、实验原理:
在离散时间情况下,最重要的是线性时不变(LTI)系统。
线性时不变系统的输入输出关系可通过冲激响应
表示
其中
表示卷积运算,MATLAB提供了求卷积函数conv,即
y=conv(x,h)
这里假设x[n]和h[n]都是有限长序列。
如果x[n]仅在
区间内为非零,而h[n]仅在
上为非零,那么y[n]就仅在
内为非零值。
同时也表明conv只需要在上述区间内计算y[n]的
个样本值。
需要注意的是,conv并不产生存储在y中的y[n]样本的序号,而这个序号是有意义的,因为x和h的区间都不是conv的输入区间,这样就应负责保持这些序号之间的联系。
filter命令计算线性常系数差分方程表征的因果LTI系统在某一给定输入时的输出。
具体地说,考虑一个满足下列差分方程的LTI系统:
式中x[n]是系统输入,y[n]是系统输出。
若x是包含在区间
内x[n]的一个MATLAB向量,而向量a和b包含系数
和
,那么
y=filter(b,a,x)
就会得出满足下面差分方程的因果LTI系统的输出:
注意,
和
,因为MATLAB要求所有的向量序号都从1开始。
例如,为了表示差分方程
表征的系统,就应该定义a=[12]和b=[1-3]。
由filter产生的输出向量y包含了y[n]在与向量x中所在样本同一区间上的样本,即
,以使得两个向量x和y中都包含了
个样本。
四、实验目的:
目的:
加深对离散系统冲激响应、卷积和分析方法的理解。
任务:
利用MATLAB函数conv、filter计算卷积及系统输出。
五、实验内容:
实验内容
(一)、使用实验仿真系统
实验内容
(二)、MATLAB仿真
六、实验器材(设备、元器件):
计算机、MATLAB软件
七、实验步骤:
实验内容
(一):
使用实验仿真系统
1、在MATLAB环境下输入命令
>>xhxt
启动《信号与系统》MATLAB实验工具箱。
2、启动工具箱主界面,进入实验二的启动界面
3、设定输入序列
和
,观测离散信号的卷积和的波形。
4、由离散系统的差分方程求输出。
实验内容
(二):
MATLAB仿真
1、考虑有限长信号
(a)首先用解析方法计算
。
(b)接下来利用conv计算
的非零样本值,并将这些样本存入向量y中。
构造一个标号向量ny,对应向量y样本的序号。
用stem(ny,y)画出这一结果。
验证其结果与(a)是否一致。
2、对以下差分方程描述的系统
分别利用filter计算出输入信号
在
区间内的响应y[n]。
八、实验数据及结果分析:
(1)画出实验内容
(一)的信号波形。
A、设x=[12345],取值范围nx=[-1:
3];y=[111],取值范围ny=[-2:
0];则x和y的卷积结果为:
B、已知差分方程y[n]=0.5x[n]+x[n-1]+2x[n-2],当输入信号为x=[11111111111]时,取值范围nx=[0:
10],输出信号y为:
(2)实验内容
(二)的程序、运行结果。
1、考虑有限长信号
(a)首先用解析方法计算
。
经过解析方法可得:
从n=1开始y[n]分别为136101515141295共10个数,其余为0
(b)接下来利用conv计算
的非零样本值,并将这些样本存入向量y中。
构造一个标号向量ny,对应向量y样本的序号。
用stem(ny,y)画出这一结果。
验证其结果与(a)是否一致。
实验程序
a=ones(1,6);
h=[1,2,3,4,5];
y=conv(a,h);
m=length(y);
ny=1:
1:
m;
s
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- 关 键 词:
- 信号 系统软件 实验 报告