答案-信号与系统实验报告.doc

1、大连理工大学 信息与通信工程学院 第 0 页 /（共 28 页）大连理工大学本科实验报告课程名称：_信号与系统实验学 院： 信息与通信工程学院 专 业： 电子信息工程 班 级： 学 号： 学生姓名： 2012 年 12 月 11 日大连理工大学 信息与通信工程学院 第 1 页 /（共 28 页）信号与系统实验项目列表信号的频谱图Signals Frequency Spectrum连续时间系统分析Analysis for Continuous-time System信号抽样Signal Sampling离散时间 LTI 系统分析Analysis for Discrete-time LTI Sys

2、tem语音信号的调制解调Modulation and Demodulation for Audio SignalsSimulink模拟信号的调制解调Modulation and Demodulation for Analog Signals in Simulink 大连理工大学 信息与通信工程学院 第 2 页 /（共 28 页）实验 1 信号的频谱图一、 实验目的1. 掌握周期信号的傅里叶级数展开；2. 掌握周期信号的有限项傅里叶级数逼近；3. 掌握周期信号的频谱分析；4. 掌握连续非周期信号的傅立叶变换；5. 掌握傅立叶变换的性质。二、 实战演练（5 道题）1. 已知周期三角信号如下图 1-

3、5 所示，试求出该信号的傅里叶级数，利用 MATLAB 编程实现其各次谐波的叠加，并验证其收敛性。解：调试程序如下：clccleart=-2:0.001:2;omega=pi;y=-(sawtooth(pi*t,0.5)/2+0.5)+1;plot(t,y),grid on;xlabel(t),ylabel(周期三角波信号);axis(-2 2 -0.5 1.5)n_max=1 3 5 11 47;N=length(n_max);for k=1:Nn=1:2: n_max(k);c=n.2;b=4./(pi*pi*c);x=b*cos(omega*n*t)+0.5;figure;plot(t,

4、y,b);hold on;plot(t,x,r);hold off;xlabel(t),ylabel(部分和的波形);axis(-2 2 -0.5 1.5);grid on;title(最大谐波数 =,num2str(n_max(k)end 运行结果如下：大连理工大学 信息与通信工程学院 第 3 页 /（共 28 页）2. 试用 MATLAB 分析上图中周期三角信号的频谱。当周期三角信号的周期和三角信号的宽度变化时，试观察其频谱的变化。解：调试程序如下： 204sin8wTFn=-30:30;tao=1;T=10;w1=2*pi/T;c=n.2;x=n*pi*tao/(2*T);d=sin(x

5、);e=d.2;fn=8*e./(tao*c*4*pi*pi/T);subplot(412)stem(n*w1,fn),grid on;title(tao=1,T=10);hold onstem(0,0.05);tao=1;T=1;w0=2*pi/T;c=n.2;x=n*pi*tao/(2*T);d=sin(x);e=d.2;fn=8*e./(tao*c*4*pi*pi/T);m=round(30*w1/w0);n1=-m:m;fn=fn(30-m+1:30+m+1);subplot(411)stem(n1*w0,fn),grid on;title(tao=1,T=1);hold onstem

6、(0, 0.5);tao=1;T=5;w2=2*pi/T;c=n.2;x=n*pi*tao/(2*T);d=sin(x);e=d.2;fn=8*e./(tao*c*4*pi*pi/T);m=round(30*w1/w2);n1=-m:m;fn=fn(30-m+1:30+m+1);subplot(413)stem(n1*w2,fn),grid on;title(tao=1,T=5);hold onstem(0, 0.1);-2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2-0.500.511.5t一一一一一一一一一一一=1大连理工大学 信息与通信工程学院 第 4 页 /（共 28 页）t

7、ao=2;T=10;w3=2*pi/T;c=n.2;x=n*pi*tao/(2*T);d=sin(x);e=d.2;fn=8*e./(tao*c*4*pi*pi/T);subplot(414)stem(n*w3,fn),grid on;title(tao=2,T=10);hold onstem(0, 0.1);运行结果如下：-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 2000.05 tao=1,T=10-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 2000.5 tao=1,T=1-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 2000.050.1 tao=1,T=5-20 -15

8、-10 -5 0 5 10 15 2000.050.1 tao=2,T=10从图中可以看出，脉冲宽度 越大，信号的频谱带宽越小；而周期越小，谱线之间间隔越大.3. 试用 MATLAB 命令求下列信号的傅里叶变换，并绘出其幅度谱和相位谱。解：调试程序如下：ft1=sym(sin(2*pi*(t-1)/(pi*(t-1);ft2=sym(sin(pi*t)/(pi*t)2);Fw1=fourier(ft1);Fw2=fourier(ft2);subplot(411);ezplot(abs(Fw1);grid on;title(f1幅度谱);phase=atan(imag(Fw1)/real(Fw1

9、);subplot(412);ezplot(phase);grid on;title(f1相位谱);subplot(413);ezplot(abs(Fw2);grid on;title(f2幅度谱);phase=atan(imag(Fw2)/real(Fw2);subplot(414);ezplot(phase);grid on;title(f2相位谱);运行结果如下：大连理工大学 信息与通信工程学院 第 5 页 /（共 28 页）-6 -4 -2 0 2 4 6111wf1一一一-6 -4 -2 0 2 4 6-101wf1一一一-6 -4 -2 0 2 4 600.51wf2一一一-6 -

10、4 -2 0 2 4 6-101wf2一一一-6 -4 -2 0 2 4 6111wf1一一一-6 -4 -2 0 2 4 6-101wf1一一一-6 -4 -2 0 2 4 600.51wf2一一一-6 -4 -2 0 2 4 6-101wf2一一一4. 试用 MATLAB 命令求下列信号的傅里叶反变换，并绘出其时域信号图。解：调试程序如下：clear;syms t1;syms omega;Fw1 = fourier(10/(3+j*omega)-(4/(5+j*omega);ft1 = ifourier(Fw1,t1);syms t2;Fw2 = fourier(exp(-4*omega2

11、);ft2 = ifourier(Fw2,t2);subplot(211);ezplot(t1,ft1);grid on;title(f1 时域信号 );subplot(212);ezplot(t2,ft2);grid on;title(f2 时域信号 );0 1 2 3 4 5 60.511.522.5xyf1一一一一0 1 2 3 4 5 6-0.500.511.5xyf2一一一一大连理工大学 信息与通信工程学院 第 6 页 /（共 28 页）5. 试用MATLAB数值计算方法求门信号的傅里叶变换，并画出其频谱图。门信号即dt = 0.005;t = -5:dt:5; y1 = t=-0.

12、5;y2 = t=0.5;ft = y1 - y2;N = 2000;k = -N:N;W = 2*pi*k/(2*N+1)*dt);F = dt * ft*exp(-j*t*W);plot(W,F), grid on;xlabel(W), ylabel(F(W);axis(-20*pi 20*pi -0.3 1.2);title(频谱图);-60 -40 -20 0 20 40 60-0.200.20.40.60.81WF(W)一 一 一大连理工大学 信息与通信工程学院 第 7 页 /（共 28 页）0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1000.20.40.60.811.21.4time

13、h(t)0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1000.20.40.60.811.21.41.61.82timeh(t)*u(t)实验 2 连续时间系统分析一、实验目的1 建立系统的概念；2 掌握连续时间系统的单位冲激响应的求解；3 掌握连续时间系统单位阶跃响应的求解；4 掌握连续时间系统零极点的求解；5 分析系统零极点对系统幅频特性的影响；6 分析零极点对系统稳定性的影响；7 介绍常用信号处理的 MATLAB 工具箱；二、实战演练1. 已知系统的微分方程为()()32yttytxtt+=+，计算该系统的单位冲激响应和单位阶跃响应。单位冲激响应：a=1 3 2;b=1 4;sys=tf(b,

14、a);t=0:0.1:10;y=impulse(sys,t);plot(t,y);xlabel(time);ylabel(h(t);单位阶跃响应：a=1 3 2;b=1 4;sys=tf(b,a);t=0:0.1:10;y=step(sys,t);plot(t,y);xlabel(time);ylabel(h(t)*u(t);大连理工大学 信息与通信工程学院 第 8 页 /（共 28 页）2. 实现卷积 ，其中 。()*fth()2(),()tftthee-=-=解：调试程序如下：p=0.001;nf=0:p:2;f=2*(nf=0)-(nf=2);nh=0:p:5;h=exp(-nh);t=

15、min(nh)+min(nf):p:max(nh)+max(nf);y=conv(f,h)*p;subplot(311),stairs(nf,f);title(f(t);axis(0 3 0 2.1);subplot(3,1,2),stairs(nh,h); title(h(t);axis(0 3 0 1.1);subplot(3,1,3),plot(t,y); title(y(t)=f(t)*h(t);axis(0 5 0 2.1); 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3012f(t)0 0.5 1 1.5 2 2.5 300.51h(t)0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

16、 4.5 5012y(t)=f(t)*h(t)3. 已知二阶系统方程 ，对下列情况分别求单位冲激响 1()()()()ccRuttuttLCLd+=应 ，并画出其波形。()ht解：a. 4,1,/3RLHCF=W=大连理工大学 信息与通信工程学院 第 9 页 /（共 28 页）-4 -3 -2 -1 0 1 2-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.8 一一一Real AxisImaginary Axisb. 2,1,RLHCF=W=c. d. 0,调试代码如下：a=1,R/L,1/(L*C);b=1/(L*C);sys=tf(b,a);t=0:0.01:10;y=impuls

17、e(sys,t);plot(t,y);xlabel(time);ylabel(h(t);title(R=4,L=1,C=1/3);axis(0 10 0 1);运行结果如下：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1000.10.20.30.40.50.60.70.80.91timeh(t)R=1,L=1,C=10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1000.10.20.30.40.50.60.70.80.91timeh(t)R=0,L=1,C=14. 求下列系统的零极点。（1）243()1sFs-=+（2） 25()60a=1 2 -3 2 1;b=1 0 -4;0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1000.10.20.30.40.50.60.70.80.91timeh(t)R=4,L=1,C=1/30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1000.10.20.30.40.50.60.70.80.91timeh(t)R=2,L=1,C=1