1、信 号 与 系 统实 验 教 程（只有答案）（ 实 验 报 告 ）这么玩！目录实验一 信号与系统的时域分析 .2三、实验内容及 步骤 .2实验二 连续时间信号的频域分析 .14三、实验内容及步骤 .14实验三 连续时间 LTI 系统的频域分析 .35三、实验内容及步骤 .35实验四 通信系统仿真 .41三、实验内容及步骤 .41实验五 连续时间 LTI 系统的复频域分析 .51三、实验内容及步骤 .51实验一 信号与系统的时域分析三、实验内容及步骤实验前，必须首先阅读本实验原理，读懂所给出的全部范例程序。实验开始时，先在计算机上运行这些范例程序，观察所得到的信号的波形图。并结合范例程序应该完成
2、的工作，进一步分析程序中各个语句的作用，从而真正理解这些程序。实验前，一定要针对下面的实验项目做好相应的实验准备工作，包括事先编写好相应的实验程序等事项。Q1-1：修改程序 Program1_1，将 dt 改为 0.2，再执行该程序，保存图形，看看所得图形的效果如何？ dt = 0.01 时的信号波形 dt = 0.2 时的信号波形这两幅图形有什么区别，哪一幅图形看起来与实际信号波形更像？答：Q1-2：修改程序 Program1_1，并以 Q1_2 为文件名存盘，产生实指数信号 x(t)=e-0.5t。 要求在图形中加上网格线，并使用函数 axis()控制图形的时间范围在 02 秒之间。然后执
3、行该程序，保存所的图形。修改 Program1_1 后得到的程序 Q1_2 如下： 信号 x(t)=e-0.5t 的波形图clear, % Clear all variablesclose all, % Close all figure windowsdt = 0.2; % Specify the step of time variablet = -2:dt:2; % Specify the interval of timex = exp(-0.5*t); % Generate the signalplot(t,x) grid on;axis (0 2 0 1 ) title(Sinusoid
4、al signal x(t)xlabel(Time t (sec)Q1-3：修改程序 Program1_1，并以 Q1_3 为文件名存盘，使之能够仿真从键盘上任意输入的一个连续时间信号，并利用该程序仿真信号 x(t)=e-2t。修改 Program1_1 后得到的程序 Q1_3 如下： 信号 x(t)=e-2t 的波形图clear, close all, dt = 0.2; t = -2:dt:2; x=input(Input x(t):);plot(t,x) grid on;axis (0 2 -1 1 ) title(Sinusoidal signal x(t)xlabel(Time t
5、(sec)Q1-4：将实验原理中所给的单位冲激信号和单位阶跃信号的函数文件在 MATLAB 文件编辑器中编写好，并分别以文件名 delta 和 u 存入 work 文件夹中以便于使用。抄写函数文件 delta 如下： 抄 写函数文件 u 如下：function y = delta(t) % Unit step functiondt = 0.01; function y = u(t)y = (u(t)-u(t-dt)/dt; y = (t=0); % y = 1 for t 0, else y = 0Q1-5：修改程序 Program1_4，并以 Q1_5 为文件名存盘，利用 axis()函数，
6、将图形窗口的横坐标范围改为-2n5，纵坐标范围改为-1.5 x 1.5。修改 Program1_4 后得到的程序 Q1_5 如下： 信号的波形图clear, close all, n = -5:5; x = zeros(1,4), 0.1, 1.1, -1.2, 0, 1.3, zeros(1,2); stem (n,x,.) grid on,axis(-2 5 -1.5 1.5);title (A discrete-time sequence xn)xlabel (Time index n)Q1-6：仿照前面的示例程序的编写方法，编写一个 MATLAB 程序，以 Q1_6 为文件名存盘，使之
7、能够在同一个图形窗口中的两个子图中分别绘制信号 xn=0.5|n| 和 x(t)=cos(2t)u(t)-u(t-3)。要求选择的时间窗能够表现出信号的主要部分（或特征） 。编写的程序 Q1_6 如下： 信号 xn=0.5|n| 的波形图和信号 x(t)=cos(2t)u(t)-u(t-3)的波形图clear,close all,t = -1:0.01:4;xt = cos(2*pi*t).*(u(t)-u(t-3); n=-5:5; xn=(0.5).abs(n); subplot(211)plot(t,xt) grid on,title (Original signal x(t)subpl
8、ot(212)stem(n,xn,.) grid on,title (Original signal x(n)xlabel (Time t (sec)Q1-7：根据示例程序的编程方法，编写一个 MATLAB 程序，以 Q1_7 为文件名存盘，由给定信号 x(t) = e-0.5tu(t) 求信号 y(t) = x(1.5t+3)，并绘制出 x(t) 和 y(t)的图形。编写的程序 Q1_7 如下：编写产生 x(t)的函数文件 x.mfunction y=x(t)y=exp(-0.5*t).*u(t);clear,close all,t = -3:0.01:4;xt = x(t); % Gene
9、rate the original signal x(t)yt=x(1.5*t+3); subplot(211)plot(t,xt) % Plot x(t)grid on,title (Original signal x(t)subplot(212)plot(t,yt) % Plot x(t)grid on,title (Original signal y(t)xlabel (Time t (sec)信号 x(t)的波形图 信号 y(t) = x(1.5t+3) 的波形图Q1-8：给定一个离散时间信号 xn = un un-8，仿照示例程序 Program1_5，编写程序Q1_8，产生 xn的
10、左移序列 x1n = xn+6和右移序列 x2n = xn-6，并在同一个图形窗口的三个子图中分别绘制这三个序列的图形。编写的程序 Q1_8 如下：编写产生 x(t)的函数文件 xx.mfunction y=xx(n)y=u(n)-u(n-8);clear,close all,n = -10:15;x =xx(n); % Generate the original signal x(n)x1 = xx(n+6); % Shift x(t) to the left by 2 second to get x1(n+6)x2 =xx(n-6); % Shift x(t) to the right b
11、y 2 second to get x2(n-6)subplot(311)stem(n,x,.) % Plot x(t)grid on,title (Original signal x(n)subplot (312)stem (n,x1,.) % Plot x1(t)grid on,title (Left shifted version of x(n)subplot (313)stem (n,x2,.) % Plot x2(t)grid on,title (Right shifted version of x(n)xlabel (Time t (sec)信号波形图Q1-9：编写程序 Q1_9，
12、使之能够接受以键盘方式输入的定义在不同时间段的两个不同连续时间信号并完成卷积运算，分别绘制这两个信号及其卷积的结果的图形，图形按照 22分割成四个子图。编写的程序 Q1_9 如下：clear;close all;dt = 0.01;t0=input(Input first signal t0:);t1=input(Input first first signal t1:);tx = t0:dt:t1;x = input(Input first signal variable(tx) :);t2=input(Input second signal t0:);t3=input(Input seco
13、nd signal t1:);th=t2:dt:t3;h = input(Input second signal variable(th) :)y = dt*conv(x,h); % Compute the convolution of x(t) and h(t)subplot(221)plot(tx,x), grid on, title(Signal x(t)xlabel(Time t sec)subplot(222)plot(th,h), grid on, title(Signal h(t)xlabel(Time t sec)subplot(313)plot(y), grid on, ti
14、tle(The convolution of x(t) and h(t) xlabel(Time t sec)信号 x (t)、h(t)和 x (t)*h(t)的波形图Q1-10：给定两个离散时间序列xn = 0.5nun-un-8hn = un-un-8编写程序 Q1_10，计算它们的卷积，并分别绘制 xn、hn和它们的卷积 yn的图形。编写的程序 Q1_10 如下：n=0:10;x = (0.5).n.*(u(n)-u(n-8);h = u(n)-u(n-8);y =conv(x,h); % Compute the convolution of x(t) and h(t)subplot(2
15、21)stem(n,x,.), grid on, title(Signal x(n)subplot(222)stem(n,h,.), grid on, title(Signal h(n)subplot(212)stem(y), grid on, title(The convolution of x(n) and h(n), xlabel(Time t sec);信号 xn、hn和 yn的波形图Q1-11 已知一个序列为otherwisnnx,04编写 MATLAB 程序 Q1_11，能够将 xn以 N = 8 为周期进行周期延拓得到一个周期为 N =8的周期序列 yn，并分别绘制 xn和 yn
16、图形。编写的程序 Q1_11 如下：U4.mfunction y=u4(n)y=n.*(u(n)-u(n-5);Q111.mclear, close all;n =-16:32x=u4(n);T = 8; y = 0;for k = -2:4;y =y+u4(n-k*T);endsubplot(211)stem(n,x,.);grid on,title (Original signal x(n)xlabel(Time t sec)subplot(212)stem(n,y);title (period signal x(n)xlabel(Time t sec)grid on,信号 xn的波形图
17、信号 yn的波形图Q1-12 仿照范例程序 Program1_7，编写程序 Q1_12，计算并绘制由如下微分方程表示的系统在输入信号为 x(t) = (e-2t - e-3t)u(t)时的零状态响应和你手工计算得到的系统零状态响应曲线。)(82)(3)(2 txtydtty手工计算得到的系统零状态响应的数学表达式是：编写的程序 Q1_12 如下： 用 MATLAB 绘制的手工计算的系统响应clear, close all;num = input(Type in the right coefficient vector of differential equation：);den = input
18、(Type in the left coefficient vector of differential equation：);t = 0:0.01:8;x = input(Type in the expression of the input signal x(t)：);y=lsim(num,den,x,t);plot(t,y)执行程序 Q1_12 得到的系统响应Q1-13：利用程序 Q1_9，验证卷积的相关性质。(a) 验证性质： )(*)(txtx选择信号 x(t)的数学表达式为：sin(t)x(t)、(t)和 x(t)*(t)的波形验证所得结论是：(b) 验证性质： )()(*)00txttx选择信号 x(t)的数学表达式为：sin(t) t0=2x(t)、 (t-t0) 和 的波形)(*0ttx验证所得结论是：(c) 验证性质： )()(*)()(*)( 211221 txttxttx 选择信号 x(t)的数学表达式为： sin(t) 选择的 t1 = 2 秒，t 2
