信号与系统实验matlab报告

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（系）：电信学部专业：电子班级：学号：姓名：实验一信号的频谱图实验目的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习题：t=-3:0.01:3;n0=-3;n1=-1;t0=2;fori=0:2t1=n0:0.01:n0+t0/2;x1=t1-n0;t2=n1-t0/2:0.01:n1;x2=-t2+n1;plot(t1,x1,'r',t2,x2,'r');holdon;n0=n0+t0;n1=n1+t0;endn_max=[1371531];N=length(n_max);fork=1:Nn=1;sum=0;while(n<(n_max(k)+1))b=4./pi/pi/n/n;y=b*cos(n*pi*t);sum=sum+y;n=n+2;endfigure;n0=-3;n1=-1;t0=2;fori=0:2t1=n0:0.01:n0+t0/2;x1=t1-n0;t2=n1-t0/2:0.01:n1;x2=-t2+n1;plot(t1,x1,'r',t2,x2,'r');holdon;n0=n0+t0;n1=n1+t0;endy=sum+0.5;plot(t,y,'b');xlabel('t'),ylabel('wove');holdoff;axis([-3.013.01-0.011.01]);gridon;title(['themax=',num2str(n_max(k))])Endfork=1:3;n=-30:30;tao=k;T=2*k;w=2*pi/T;x=n*tao*0.5fn1=sinc(x/pi);fn=tao*fn1.*fn1;subplot(3,1,k),stem(n*w,fn);gridontitle(['T=',num2str(2*k)]);axis([-30300k]);endft=sym('sin(2*pi*(t-1))/(pi*(t-1))');Fw=fourier(ft);subplot(2,1,1);ezplot(abs(Fw));gridon;title('fudupu');phase=atan(imag(Fw)/real(Fw));subplot(2,1,2);ezplot(phase);gridon;title('xiangweipu');ft=sym('(sin(pi*t)/(pi*t))^2');Fw=fourier(ft);subplot(2,1,1);ezplot(abs(Fw));gridon;title('fudupu');phase=atan(imag(Fw)/real(Fw));subplot(2,1,2);ezplot(phase);gridon;title('xiangweipu');

（1）symstFw=sym('10/(3+i*w)-4/(5+i*w)')ft=ifourier(Fw,t)ezplot(ft);gridon（2）symstFw=sym('exp(-4*w^2)')ft=ifourier(Fw,t)ezplot(ft);gridondt=0.01;t=-0.5:dt:0.5;ft=uCT(t+0.5)-uCT(t-0.5);N=2000;k=-N:N;W=2*pi*k/((2*N+1)*dt);F=dt*ft*exp(-j*t'*W);plot(W,F),gridon实验体会：这是第一次信号上机实验，在这次实验中第一次接触到了matlab这个强大的工程软件，同时学会了对绘制时信号的时域波形和对信号进行频域分析。非常直观的看到了，信号的叠加合成等现象。实验二连续时间系统分析一、实验目的建立系统的概念掌握连续时间系统的单位冲激响应的求解掌握连续时间系统单位阶跃响应的求解掌握连续时间系统零极点的求解分析系统零极点对系统幅频特性的影响分析零极点对系统稳定性的影响介绍常用信号处理的MATLAB工具箱二、习题已知系统的微分方程为，计算该系统的单位冲激响应和单位阶跃响应，b=[1,4];a=[1,3,2];sys=tf(b,a);t=0:0.1:10;y=impulse(sys,t);subplot(2,1,1);plot(t,y);xlabel('ʱ¼ä')ylabel('µ¥Î»³å¼¤ÏìÓ¦')b=[1];a=[1,2,1];sys=tf(b,a);t=0:0.1:10;y=step(sys,t);subplot(2,1,2);plot(t,y);xlabel('ʱ¼ä')ylabel('µ¥Î»½×Ô¾ÏìÓ¦')实现卷积，其中：p=0.01;nf=0:p:2;f=2*((nf>=0)-(nf>=2));nh=0:p:10;h=exp(-nh);y=conv(f,h);subplot(3,1,1),stairs(nf,f);title('f(t)');axis([0302.1]);subplot(3,1,2),stairs(nh,h);title('h(t)');axis([0301.1]);subplot(3,1,3),plot(y);title('y(t)=f(t)*h(t)');已知二阶系统方程对下列情况分别求单位冲激响应，并画出其波形。a.b.c.d.0101234567891000.10.20.30.40.50.60.7????????a=[1,4,3];sys=tf(b,a);t=0:0.1:10;y=impulse(sys,t);plot(t,y);xlabel('ʱ¼ä')ylabel('µ¥Î»³å¼¤ÏìÓ¦')b=[1];a=[1,2,1];sys=tf(b,a);t=0:0.1:10;y=impulse(sys,t);plot(t,y);xlabel('ʱ¼ä')ylabel('µ¥Î»³å¼¤ÏìÓ¦')b=[1];a=[1,0,1];sys=tf(b,a);t=0:0.1:10;y=impulse(sys,t);plot(t,y);xlabel('ʱ¼ä')ylabel('µ¥Î»³å¼¤ÏìÓ¦')求下列系统的零极点（1）（2）b=[10-4];a=[12-321];sys=tf(b,a);subplot(3,1,1),pzmap(sys);subplot(3,1,2),step(b,a);subplot(3,1,3),impulse(b,a);1）b=[520250];a=[151630];sys=tf(b,a);subplot(3,1,1),pzmap(sys);subplot(3,1,2),step(b,a);subplot(3,1,3),impulse(b,a);对于更多零极点和不同零极点位置的连续系统，作出系统的零极点图；分析系统是否稳定？若稳定，作出系统的幅频特性曲线和相频特性曲线；1个极点s=0，增益k=1；2个共轭极点，增益k=1；零点在s=0.5，极点在，增益k=1b=[1];a=[10];sys=tf(b,a);pzmap(sys);Xitongwendingb=[1];a=[105];sys=tf(b,a);pzmap(sys);Lijiewendingb=[1-0.5];a=[1-0.225.01];sys=tf(b,a);pzmap(sys);wending实验体会：这次实验学会了用matlab对系统进行一些分析，并求解连续时间系统的单位冲响应和单位阶跃响应。对于以后实际问题中对连续时间系统的分析有了很大帮助。这次实验中还运用matlab分析了系统的零极点，并分析零极点对系统稳定性的影响。以后对零极点的分析会更加方便了。实验三信号抽样一、实验目的1、学会运用MATLAB完成信号抽样及对抽样信号的频谱进行分析；2、学会运用MATLAB改变抽样间隔，观察抽样后信号的频谱变化；3、学会运用MATLAB对抽样后的信号进行重建。二、习题设有三个不同频率的正弦信号，频率分别为。现在用抽样频率对这三个正弦信号进行抽样，用MATLAB命令画出各抽样信号的波形及频谱，并分析频率混叠现象。Ts=1/2/pi/3800;dt=0.0005;t1=-0.01:dt:0.01;ft=sin(200*pi*t1);subplot(221)plot(t1,ft),gridonxlabel('Time(sec)'),ylabel('f(t)')title('ÓàÏÒÐźÅ');t2=-0.01:dt:0.01;fst=sin(200*pi*t2);subplot(222);plot(t1,ft,':'),holdon;stem(t2,fst),gridon;xlabel('Time(sec)'),ylabel('fs(t)');title('³éÑùºóµÄÐźÅ'),holdoff;Fsw=Ts*fst*exp(-j*t2'*W);subplot(223);plot(W,abs(Fsw)),gridon;xlabel('\omega'),ylabel('Fs(w)');title('³éÑùÐźŵÄƵÆ×');Ts=1/2/pi/3800;dt=0.0001;t1=-0.005:dt:0.005;ft=sin(400*pi*t1);subplot(221)plot(t1,ft),gridonxlabel('Time(sec)'),ylabel('f(t)')title('ÓàÏÒÐźÅ');t2=-0.005:dt:0.005;fst=sin(400*pi*t2);subplot(222);plot(t1,ft,':'),holdon;stem(t2,fst),gridon;xlabel('Time(sec)'),ylabel('fs(t)');title('³éÑùºóµÄÐźÅ'),holdoff;Fsw=Ts*fst*exp(-j*t2'*W);subplot(223);plot(W,abs(Fsw)),gridon;xlabel('\omega'),ylabel('Fs(w)');title('³éÑùÐźŵÄƵÆ×');Ts=1/2/pi/3800;dt=0.00001;t1=-0.01:dt:0.01;ft=sin(7600*pi*t1);subplot(221)plot(t1,ft),gridonaxis([-0.00010.0001-1.51.5])xlabel('Time(sec)'),ylabel('f(t)')title('ÓàÏÒÐźÅ');t2=-0.01:dt:0.01;fst=sin(7600*pi*t2);subplot(222);plot(t1,ft,':'),holdon;stem(t2,fst),gridon;axis([-0.00010.0001-11]);xlabel('Time(sec)'),ylabel('fs(t)');title('³éÑùºóµÄÐźÅ'),holdoff;Fsw=Ts*fst*exp(-j*t2'*W);subplot(223);plot(W,abs(Fsw)),gridon;axis([-10000*pi10000*pi00.02*pi]);xlabel('\omega'),ylabel('Fs(w)');title('³éÑùÐźŵÄƵÆ×');结合抽样定理，用MATLAB编程实现信号经冲激脉冲抽样后得到的抽样信号及其频谱，并利用重构信号。clc;clearall;dt=0.01;t=-4:dt:4;ft=sinc(t/pi);subplot(5,1,1),plot(t,ft),xlabel('Time(sec)'),ylabel('f(t)'),axis([-151501.5]);title('抽样信号的时域波形');N=500;k=-N:N;W=2*pi*k/((2*N+1)*dt);Fw=dt*ft*exp(-j*t'*W);subplot(5,1,2),plot(W,abs(Fw)),gridonaxis([-1010-0.23]);xlabel('\omega'),ylabel('F(w)'),title('抽样信号的频谱图');Ts=1;t2=-4:Ts:4;fst=sinc(t2);subplot(5,1,3),stem(t2,fst),axis([-44-0.10.1]);xlabel('Time(sec)'),ylabel('fst(t)'),title('³éÑùºóµÄÐźÅ');Fsw=Ts*fst*exp(-j*t2'*W);subplot(5,1,4),plot(W,abs(Fsw));axis([-1010-0.21.1*pi]);xlabel('\omega'),ylabel('Fs(w)')title('抽样后信号的频谱');w=1;wc=2*w;n=-100:100;nTs=n*Ts;ft2=sinc(nTs/pi);fc=ft2*Ts*wc/pi*sinc((wc/pi)*(ones(length(nTs),1)*t-nTs'*ones(1,length(t))));subplot(5,1,5),plot(t,fc),axis([-4401.5]);xlabel('t'),ylabel('f(t)');title('复原后的信号');实验体会：这次实验学习对信号进行抽样，及抽样后的频谱分析以及对抽样后信号的重建。很好的与理论课中抽样定理相对应，非常直观的看到了信号的抽样过程及抽样频率对抽样信号的影响，通过对抽样后信号的还原，更深刻的理解了抽样定理。实验四离散时间LTI系统分析一、实验目的学会运用MATLAB求解离散时间系统的零状态响应；学会运用MATLAB求解离散时间系统的单位冲激响应；学会运用MATLAB求解离散时间系统的卷积和。学会运用MATLAB求离散时间信号的z变换和z反变换；学会运用MATLAB分析离散时间系统的系统函数的零极点；学会运用MATLAB分析系统函数的零极点分布与其时域特性的关系；学会运用MATLAB进行离散时间系统的频率特性分析。二、实验内容试用MATLAB命令求解以下离散时间系统的单位冲激响应。（1）（2）代码如下：clc;clearall;b=[341;5/2610];a=[11;10];fork=1:2if(k==1)c=b(k,:);d=a(k,:);elsec=b(k,:);d=a(k,1);endn=0:30;subplot(2,1,k),impz(c,d,30),gridontitle(['离散系统的冲激响应',num2str(k)]);end已知某系统的单位冲激响应为，试用MATLAB求当激励信号为时，系统的零状态响应。代码如下：clc;clearall;nh=-2:12;nx=-2:12;h=(7/8).^nh.*(heaviside(nh)-heaviside(nh-8));x=heaviside(nx)-heaviside(nx-5);y=conv(x,nx);ny=conv(h,nh);subplot(3,1,1),stem(nx,x,'fill'),gridonxlabel('n'),title('x(n)'),axis([-41602]);subplot(3,1,2),stem(nh,h,'fill');gridonxlabel('n'),title('h(n)'),axis([-41602]);subplot(3,1,3),stem(ny,y,'fill'),gridonxlabel('n'),title('y(n)=x(n)*h(n)');axis([-416020]);试用MATLAB画出下列因果系统的系统函数零极点布图，并判断系统的稳定性。（1）（2）（1）B=[0,2,-1.6,-0.9];A=[1,-2.5,1.96,-0.48];zplane(B,A),gridonlegend('零点','极点')title('零极点分布图')因为有极点在单位圆外，所以该系统不稳定（2）B=[0,0,0,1,-1];A=[1,-0.9,-0.65,0.873,0];zplane(B,A),gridonlegend('Áãµã','¼«µã')title('Á㼫µã·Ö²¼Í¼')因为该系统函数的极点都在单位圆内，所以该系统稳定试用MATLAB绘制系统的频率响应曲线。b=[100];a=[1-0.750.125];[H,w]=freqz(b,a,400,'whole');Hm=abs(H);Hp=angle(H);subplot(211)plot(w,Hm),gridonxlabel('\omega(rad/s)'),ylabel('Magnitude')title('离散系统幅频特性曲线')subplot(212)plot(w,Hp),gridonxlabel('\omega(rad/s)'),ylabel('Phase')title('离散系统相频特性曲线')自行设计系统函数，验证系统函数零极点分布与其时域特性的关系。b1=[1,0];a1=[1,-2];subplot(121)zplane(b1,a1)title('极点在单位圆内的正实数')subplot(122)impz(b1,a1,10);gridon;三、实验体会这次实验对离散时间系统的分析，与本学期的信号与系统理论课很好的结合在了一起。较连续时间系统而言，离散时间系统不够直观。分析和理解起来都和连续时间系统有很大不同。并且有些求解不太方便。这次试验中用matlab对离散时间系统进行分析十分方便。并且绘图功能也很强大，十分直观，更容易对信号进行直观的分析。实验五：语音信号的调制解调一、实验目的1、了解语音信号处理在通信中的应用2、理解幅度调制和解调的原理及方法3、观察语音信号。载波信号。调制信号和解调后的信号频谱二、实验内容clccleart=0:0.00001:1s0=(1+0.5*Y).*cos(5000*pi*t)subplot(321)plot(t,s0),gridon%叠加噪音s1=s0+rand(1,length(t))subplot(3