信号与系统实验指导书.doc

1 实 验 指 导 书 课程名称 信号与系统分析 课程编号 电气工程学院 2006 年 8 月 2 实验项目 实验编号实验名称时数 课程编号 01 MATLAB 仿真实验一 课程编号 02 MATLAB 仿真实验二 学生实验须知 一 实验要求 1 认真进行实验预习和准备 应教师要求于实验前完成实验准备报告 2 按照安排的时间 地点和分组签到和参加实验 因故调换应提交调换 申请并经教师批准 3 在指定实验台 位置 进行实验 不得随意调换 不得动用非实验设 备 4 实验时 主动参与 认真细致 互助合作 注意安全 有问题主动向 教师请教 5 实验结束 整理好实验设备 报告指导教师检查实验结果 经认可后 方可离开 6 损坏设备 应予以赔偿 二 实验报告基本要求 1 在院统一印制的实验报告用纸上书写报告 2 书写整洁 符号 表格和曲线规范 3 实验记录数据真实客观 实验结果分析认真正确 4 按时呈交 实验报告作为教学档案由院留存 三 实验成绩评定 1 每项实验的成绩综合学生出勤 实验过程 参与程度 实验结果 设 备安全和人身安全 情况和实验报告质量 内容和规范性 给出 不参加 实验或参加实验不提交报告者 该项实验成绩为 0 分 3 2 实验成绩计入课程平时成绩表 3 不参加实验及不提交报告达三次者 将被取消该课程考核资格 实验一实验一 MATLAB 仿真实验一仿真实验一 一 一 试验目的试验目的 1 熟悉 MATLAB 软件平台 工具箱 高效的数值计算及符号 计算功能 2 熟悉 MATLAB 软件的信号处理编程方法和结果的可视化 3 了解数字信号处理的计算机仿真方法 4 进一步加深对信号与系统的基本原理 方法及应用的理解 二 试验内容二 试验内容 1 基本信号的表示及可视化 2 连续信号的时域运算与时域变换 三 三 实验软件实验软件 MATLABMATLAB 6 56 5 界面界面 四 四 实验原理 方法及相关实验原理 方法及相关 MATLABMATLAB 函数函数 1 基本信号的表示及可视化 1 1 连续时间信号 1 表示出连续信号 f t sinc t Matlab 命令如下 t 10 1 5 10 向量 t 时间范围 t t1 p t2 p 为时间间 隔 f sin t t plot t f 显示该信号的时域波形 title f t Sa t xlabel t axis 10 10 0 4 1 1 4 注 改变 p 可使信号波形更平滑 可以试一试 2 单位阶跃信号 定义阶跃函数 function f Heaviside t f t 0 调用阶跃函数 t 1 0 01 3 f Heaviside t plot t f axis 1 3 0 2 1 2 3 单位冲击信号 t 定义冲击函数 function chongji t1 t2 t0 dt 0 01 t t1 dt t2 n length t x zeros 1 n x 1 t0 t1 dt 1 1 dt stairs t x axis t1 t2 0 1 2 dt title 单位冲击信号 t 调用的是 chongji 1 5 0 可以试着给别的 t1 t2 t0 1 2 离散时间信号 1 单位阶跃序列 n 定义阶跃序列 function jyxulie k1 k2 k0 k k1 k0 1 kk k0 k2 n length k nn length kk u zeros 1 n k0 前信号赋值为零 uu ones 1 nn k0 后信号赋值为一 stem kk uu filled hold on stem k u filled hold off title 单位阶跃序列 5 axis k1 k2 0 1 5 调用阶跃序列函数 jyxulie 2 6 0 2 单位序列 n 定义单位序列函数 function dwxulie k1 k2 k0 k k1 k2 n length k f zeros 1 n f 1 k0 k1 1 1 stem k f filled axis k1 k2 0 1 5 title 单位序列 k 调用单位序列函数 dwxulie 3 5 0 2 连续信号的时域运算与时域变换 运算 变换的符号运算方法 相加 相乘 移位 反折 尺 度变换 倒相 已知信号 用 matlab 求 1 2 2 2 t f ttt f t 2 f t 2 f t f 2t f t 并绘出时域波形 syms t f sym t 2 1 heaviside t 2 heaviside t 2 subplot 2 3 1 ezplot f 3 3 y1 subs f t t 2 subplot 2 3 2 ezplot y1 5 1 y2 subs f t t 2 subplot 2 3 3 ezplot y2 1 5 y3 subs f t t subplot 2 3 4 ezplot y3 3 3 y4 subs f t 2 t subplot 2 3 5 ezplot y4 2 2 y5 f subplot 2 3 6 ezplot y5 3 3 6 五 五 实验步骤及程序实验步骤及程序 1 启动 MATLAB 6 5 2 建立新的 M FILE 文件 点击 file 下的新建选择 M file 3 输入程序按 F5 或文件栏的运行结果图像写入实验报告 六 六 实验报告要求实验报告要求 各步实验在实验报告中应包含以下内容 1 内容 2 原理 3 程序 4 结果 5 分析 实验二实验二 MATLAB 仿真实验二仿真实验二 一 试验目的一 试验目的 1 熟悉 MATLAB 软件平台 工具箱 高效的数值计算及符号 计算功能 2 熟悉 MATLAB 软件的信号处理编程方法和结果的可视化 3 了解数字信号处理的计算机仿真方法 4 进一步加深对信号与系统的基本原理 方法及应用的理解 7 二 试验内容二 试验内容 1 线性系统的时域分析 2 连续时间信号的频域分析 三 三 实验软件实验软件 MATLABMATLAB 6 56 5 界面界面 四 四 实验原理 方法及相关实验原理 方法及相关 MATLABMATLAB 函数函数 1 线性系统的时域分析及 Matlab 实现 已知描述某连续系统的微分方程为 试用 Matlab 绘出该系统冲激响 2 2 y ty ty tf tf t 应和阶跃响应 若当输入信号为 该系统零状态响 2 t f tet 应 y t b 1 2 a 1 2 1 subplot 1 3 1 impulse b a 冲激响应 subplot 1 3 2 step b a 阶跃响应 p 0 5 定义取样时间间隔 t 0 p 5 定义时间范围 x exp 2 t 定义输入信号 lsim b a x t 对系统的输出信号进行仿真 subplot 1 3 3 4 连续时间信号的频域分析及连续时间信号的频域分析及 Matlab 实现实现 设 试用 Matlab 给 1 1 f ttt y tf tf t 出的图形 验证时域卷积定理 f ty tFFFY A 1212 f tf tFF R 0 05 t 2 R 2 f Heaviside t 1 Heaviside t 1 f t 的时域宽度为 2 t 的 取值范围放大为 2 2 subplot 3 2 1 plot t f 8 xlabel t ylabel f t y R conv f f 求 y t f t f t 本例 y t 的时宽为 f t 时宽的两倍 n 4 R 4 n 的取值范围为 t 的取值范围的两倍 为 4 4 subplot 3 2 2 plot n y xlabel t ylabel y t f t f t axis 3 3 1 3 W1 2 pi 5 N 200 k N N W k W1 N F f exp j t W R 求 f t 的傅里叶变换 F jw F real F Y y exp j n W R 求 y t 的傅里叶变换 Y jw Y real Y F1 F F subplot 3 2 3 plot W F xlabel w ylabel F jw subplot 3 2 4 plot W F1 xlabel w ylabel F jw F jw axis 20 20 0 4 subplot 3 2 5 plot W Y xlabel w ylabel