信号与系统仿真实验报告.docx

目录实验一：连续时间信号的表示及可视化- 2 -一、实验名称：连续时间信号的表示及可视化- 2 -二、实验目的：- 2 -三、解题分析：- 2 -四、实验程序：- 3 -五、结果分析及实验体会- 6 -实验二：离散时间信号的表示及可视化- 7 -一、实验名称：离散时间信号的表示及可视化- 7 -二、实验目的：- 7 -三、解题分析- 7 -四、实验程序- 8 -五、结果分析及实验体会：- 13 -实验三：系统的时域求解和频域分析- 13 -一、实验名称：系统的时域求解- 13 -二、实验目的：- 14 -三、解题分析：- 14 -四、实验程序- 15 -五、结果分析及实验体会- 23 -实验四：信号的dft分析- 24 -一、实验题目：信号的dft分析- 24 -二、实验目的：- 24 -三、解题分析：- 24 -四、实验程序- 26 -五、结果分析及实验体会- 28 -实验五：系统时域解的快速卷积求法- 29 -一、实验题目：系统时域解的快速卷积求法- 29 -二、实验目的：- 29 -三、解题分析：- 29 -四、实验程序- 29 -五、结果分析及实验体会- 38 -实验六：设计性实验 信号的幅度调制与解调- 39 -一、实验目的：- 39 -二、实验原理：- 39 -三、实验内容- 40 -四、实验结果：- 43 -实验一：连续时间信号的表示及可视化一、实验名称：连续时间信号的表示及可视化（分别取a0和a0）；（分别画出不同周期个数的波形）二、实验目的：（1）掌握应用matlab绘制连续时间信号图的基本方法（2）复习信号与系统课程中有关连续时间信号的相关知识（3）通过观察实验结果，对几个典型的连续时间信号图形有直观的理解三、解题分析：连续时间函数与离散时间函数在编程中的区别主要体现在如下两个方面：第一，自变量的取值范围不同，离散时间函数的自变量是整数，而连续时间函数的自变量为一定范围内的实数；第二，绘图所用的函数不同，连续函数图形的绘制不止一个，下面将以fplot函数为主进行编程和绘图。四、实验程序：1 t=-5:0.001:5; x=rectpuls(t,0); plot(t,x)xlabel(t); ylabel(f(t); 2 t=-1:0.1:10;y=heaviside(t);plot(t,y)3 t=-1:0.1:2;a=2;y=exp(a*t);plot(t,y);4 t=0:0.1:10;y=heaviside(t-4)-heaviside(t-7);plot(t,y)5 t=-50:0.1:50;y=sin(2*t)./(2*t);plot(t,y)6 t=-0.5:0.01:0.5;f=10;y=sin(2*pi*f*t);plot(t,y)五、结果分析及实验体会结果分析：连续函数的自变量t为一定范围内的连续值，函数波形图为连续不间断的。实验二：离散时间信号的表示及可视化一、实验名称：离散时间信号的表示及可视化（分别取a0）（分别取不同的n值），（分别取不同的值）二、实验目的：（1）掌握应用matlab绘制离散时间信号图的基本方法（2）复习信号与系统课程中有关离散时间信号的相关知识（3）通过观察实验结果，对几个典型的离散时间信号图形有直观的理解三、解题分析本实验中要求绘制离散时间信号图，可以应用matlab中的stem函数来实现。用matlab表示一离散序列xk时，可用两个向量来表示。其中一个向量表示自变量k的取值范围，另一个向量表示序列xk的值。之后可用stem(k,f)画出序列波形。当序列是从k=0开始时，可以只用一个向量x来表示序列。由于计算机内寸的限制，matlab无法表示一个无穷长的序列。对于典型的离散时间信号，可用逻辑表达式来实现不同自变量时的取值。四、实验程序1 n=-5:5;y=n=0;stem(n,y);2 n=-5:5;y=n=0;stem(n,y);3 （分别取）(1)a=0.7n=0:8;y=exp(0.7*n);stem(n,y);grid on;(2)a=-0.7n=0:8;y=exp(-0.7*n);stem(n,y);grid on; 4 （分别取不同的n值）n=3n=0:10;y=n=4&n=3&n=0; %函数h用逻辑表达式和函数值表示x=n=0; %函数h用逻辑表达式和函数值表示x=n=10; %x为单位阶跃函数y=conv(double(x),h);结果y = columns 1 through 13 1.0000 1.9000 2.7100 3.4390 4.0951 4.6856 5.2170 5.6953 6.1258 6.5132 6.8619 6.1757 5.5581 columns 14 through 26 5.0023 4.5021 4.0519 3.6467 3.2820 2.9538 2.6584 2.3926 2.1533 1.9380 1.7442 1.5698 1.4128 columns 27 through 39 1.2715 1.1444 1.0299 0.9269 0.8342 0.7127 0.6033 0.5048 0.4161 0.3364 0.2646 0.2000 0.1418 columns 40 through 52 0.0895 0.0424 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 columns 53 through 61 0 0 0 0 0 0 0 0 0stem(n,x,.) %将x、h、y绘图显示stem(n,h,.)n=0:60;stem(n,y,.)运行结果：2.求因果线性移不变系统的单位抽样响应，并绘出的幅频及相频特性曲线。源程序：a=1 0 -0.81; %a为y的系数序列b=1 0 -1; %b为x的系数序列n=0:50; %n为自变量取值范围x=nn，则将原序列截短为n点序列，再计算其n点dft；若mn，则将原序列截短为n点序列，再计算其n点idft；若mn，则将原序列补零至n点，然后计算其n点idft。四、实验程序计算余弦序列的dft。分别对n=10、16、22时计算dft，绘出幅频特性曲线，分析是否有差别及产生差别的原因。程序：当取n=10时n=0:9;x=cos(n*(pi/8);y=fft(x);stem(abs(y);grid on;当取n=16时n=0:15;x=cos(n*(pi/8);y=fft(x);stem(abs(y);grid on;当取n=22时n=0:21;x=cos(n*(pi/8);y=fft(x);stem(abs(y);grid on;五、结果分析及实验体会结果分析：有上面3幅图可以看出，当n=10和n=22时，离散傅里叶变换函数值变化趋于平缓，均呈现两边高中间低的趋势，且22点比10点取值点多，更接近真实情况。而当取16点时，图形变化较大，与另外两种情况明显不同，在图形的中间部分出现了较多零值。再观察原函数，可见16为8的倍数，当n取16时，原函数x的取值呈现了较大的对称性，此时旋转因子也呈现了较大的对称性，这样当旋转因子矩阵和原函数向量点乘时，出现了抵消现象，导致了途中的情况。实验五：系统时域解的快速卷积求法一、实验题目：系统时域解的快速卷积求法用快速卷积法计算系统响应，已知：。要求取不同的l点数，并画出、的波形，分析是否有差别及产生差别的原因。二、实验目的：（1）加深对课本中快速卷积相关知识的理解（2）学会用matlab进行时域解的快速卷积求解（3）能够对比分析快速卷积求解与普通求解方法的区别三、解题分析：根据实验四的解题方法，通过对参与卷积的两个序列进行dft变换，然后求代数积，对乘积再进行idft变换便可得到结果。四、实验程序用快速卷积法计算系统响应，已知：，。要求取不同的l点数，并画出、波形，分析是否有差别及产生差别的原因。程序：n1=0:14;x=sin(0.4*n1);n2=0:19;h=(0.9).n2;l=length(x)+length(h)-1; %所取的长度为两个序列长度之和减一x=fft(x,l);h=fft(h,l);y=ifft(x.*h);figure(1);stem(x);grid on;figure(2);stem(h);grid on;figure(3);stem(y);grid on;取n=10时n1=0:14;x=sin(0.4*n1);n2=0:19;h=(0.9).n2;l=10; %所取的长度为10x=fft(x,l);h=fft(h,l);y=ifft(x.*h);figure(1);stem(x);grid on;figure(2);stem(h);grid on;figure(3);stem(y);grid on;当n=20时n1=0:14;x=sin(0.4*n1);n2=0:19;h=(0.9).n2;l=20; %所取的长度为20x=fft(x,l);h=fft(h,l);y=ifft(x.*h);figure(1);stem(x);grid on;figure(2);stem(h);grid on;figure(3);stem(y);grid on;取n=30时n1=0:14;x=sin(0.4*n1);n2=0:19;h=(0.9).n2;l=30; %所取的长度为30x=fft(x,l);h=fft(h,l);y=ifft(x.*h);figure(1);stem(x);grid on;figure(2);stem(h);grid on;figure(3);stem(y);grid on;五、结果分析及实验体会结果分析：对两个不同序列进行快速卷积时，所取的长度至少要取两个序列长度之和减一，当恰巧取该值时，结果如第一幅图，所有有效点恰巧反映在图上；当所取点少于这个值时，会因为重叠而使一部分点不能显示出来，如图二；而当所取的值多于这个值时，就会在多于部分的点处补零，如图三。为使所有有效点正确地显示出来而不重叠消失，所取的长度应不小于两个序列长度之和减一。实验六：设计性实验 信号的幅度调制与解调一、实验目的：1.掌握调制和解调的基本概念2.了解用matlab实现信号调制与解调的方法。二、实验原理：由于从消息变换过来的原始信号具有频率较低的频谱分量，这种信号在许多信道中不适宜传输。因此，在通信系统的发送端通常需要有调制过程，而在接收端则需要有反调制过程解调过程。所谓调制，就是按调制信号的变化规律去改变某些参数的过程。调制的载波可以分为两类：用正弦信号作载波；用脉冲串或一组数字信号作为载波。最常用和最重要的模拟调制方式是用正弦波作为载波的幅度调制和角度调制。本实验中重点讨论幅度调制。 幅度调制是正弦型载波的幅度随调制信号变化的过程。设正弦载波为 式中 载波角频率 载波的初相位 a载波的幅度那么，幅度调制信号（已调信号）一般可表示为 式中，m(t)为基带调制信号。在matlab中，用函数y=modulate(x,fc,fs,s)来实现信号调制。其中fc为载波频率，fs为抽样频率，s省略或为am-dsb-sc时为抑制载波的双边带调幅，am-dsb-tc为不抑制载波的双边带调幅，am-ssb为单边带调幅，pm为调相，fm为调频。三、实验内容已知信号，当对该信号取样时，求能恢复原信号的最大取样周期。设计matalb 程序进行分析并给出结果。1.有一正弦信号, n=0:256，分别以100000hz的载波和1000000hz的抽样频率进行调幅、调频、调相，观察图形。2.对题1中各调制信号进行解调（采用demod函数），观察与原图形的区别matlab程序如下：n=0:256;fc=100000;fs=1000000;n=1000;xn=abs(sin(2*pi*n/256);% x=abs(sin(2.0*pi*fm*t);xf=abs(fft(x,n);xf=abs(fft(xn,n);y2=modulate(xn,fc,fs,am);subplot(211);plot(n(1:200),y2(1:200);xlabel(时间(s);ylabel(幅值);title(调幅信号);yf=abs(fft(y2,n);subplot(212);stem(yf(1:200);xlabel(频率(h);ylabel(幅值);xo=demod(y2,fc,fs,am); figuresubplot(211)plot(n(1:200),xn(1:200);title(原信号);subplot(212)plot(n(1:200),2*xo(1:200);title(解调信号);axis(1 200 0 1);figurey2=modulate(xn,fc,fs,fm);subplot(211);plot(n(1:200),y2(1:200);xlabel(时间(s);ylabel(幅值);title(调频信号);yf=abs(fft(y2,n);subplot(212);stem(yf(1:200);xlabel(频率(h);ylabel(幅值);xo=demod(y2,fc,fs,fm); figuresubplot(211)plot(n(1:200),xn(1:200);title(原信号);subplot(212)plot(n(1:200),1.6*xo(1:200);title(解调信号);axis(1 200 0 1);figurey2=modulate(xn,fc,fs,pm);subplot(211