MATLAB数学实验报告.doc

南京邮电大学通信学院软件课程设计实验报告模块名称：_MATLAB_专业班级：_通信工程 16班_姓 名：_学 号：_实验日期： 2011 年 6 月 27 日 实验报告日期： 2011年 7 月 6 日一、要求练习的实验部分1 在时间区间 0,10中，绘出曲线。程序t=0:0.1:10;y=1-exp(-0.5)*t).*cos(2*t);plot(t,y,r-);shg结果2. 写出生成如图E2-1所示波形的MATLAB脚本M文件。图中虚线为正弦波，要求它的负半波被置零，且在处被削顶。程序t=linspace(0,3*pi,500);y=sin(t);a=sin(pi/3);z=(y=0).*y;z=(y=a).*a+(ytol) - rank(A) 是多少 ？ ans =0（2） S(1,1) - norm(A) 是多少 ? ans =0（3） sqrt(sum(diag(S*S) - norm(A,fro) 的结果是什么 ? ans =3.5527e-015（4） S(1,1)/S(3,3) - cond(A) 的结果是什么 ? ans =-8（5） S(1,1)*S(2,2)*S(3,3) - det(A) tol 的运行结果是什么？ans =1（6） V(:,1)*null(A) 得到什么结果 ? ans =0（7） abs(A*null(A) tol 得到什么结果 ? ans = 1 1 1（8） U(:,1:2) = = orth(A) 的运行结果是什么 ?4. 求积分，。程序(x)abs(sin(cos(x);fun=(x)abs(sin(cos(x);q,fcont=quad(fun,0,2*pi,1e-6,1)结果 9 0.0000000000 1.70638747e+000 0.9194681628 11 0.0000000000 8.53193733e-001 0.6557968447 13 0.0000000000 4.26596866e-001 0.3517545156 15 0.4265968664 4.26596866e-001 0.3040406132 17 0.8531937329 8.53193733e-001 0.2461653563 19 0.8531937329 4.26596866e-001 0.1956940811 21 0.8531937329 2.13298433e-001 0.1154158838 23 1.0664921661 2.13298433e-001 0.0802782401 25 1.2797905993 4.26596866e-001 0.0503103103 27 1.2797905993 2.13298433e-001 0.0387383306 29 1.4930890325 2.13298433e-001 0.0124189722 31 1.4930890325 1.06649217e-001 0.0032503115 33 1.4930890325 5.33246083e-002 0.0027189487 35 1.5464136408 5.33246083e-002 0.0007427976 37 1.5464136408 2.66623042e-002 0.0003040845 39 1.5730759450 2.66623042e-002 0.0004161606 41 1.5997382491 1.06649217e-001 0.0087456555 43 1.7063874657 2.87041038e+000 1.7786170324 45 1.7063874657 1.43520519e+000 0.8840177850 47 1.7063874657 7.17602594e-001 0.3162781023 49 1.7063874657 3.58801297e-001 0.1083014075 51 2.0651887627 3.58801297e-001 0.2079782888 53 2.4239900597 7.17602594e-001 0.5678002912 55 2.4239900597 3.58801297e-001 0.2701335697 57 2.7827913566 3.58801297e-001 0.2976660480 59 3.1415926536 1.43520519e+000 0.8840177850 61 3.1415926536 7.17602594e-001 0.5678002912 63 3.1415926536 3.58801297e-001 0.2976660480 65 3.5003939506 3.58801297e-001 0.2701335697 67 3.8591952475 7.17602594e-001 0.3162781023 69 3.8591952475 3.58801297e-001 0.2079782888 71 4.2179965445 3.58801297e-001 0.1083014075 73 4.5767978415 1.70638747e+000 0.9194681628 75 4.5767978415 8.53193733e-001 0.2461653563 77 4.5767978415 4.26596866e-001 0.0503103103 79 4.5767978415 2.13298433e-001 0.0124189722 81 4.5767978415 1.06649217e-001 0.0087456555 83 4.6834470581 1.06649217e-001 0.0032503115 85 4.6834470581 5.33246083e-002 0.0007427976 87 4.6834470581 2.66623042e-002 0.0004161606 89 4.7101093622 2.66623042e-002 0.0003040845 91 4.7367716664 5.33246083e-002 0.0027189487 93 4.7900962747 2.13298433e-001 0.0387383306 95 5.0033947079 4.26596866e-001 0.1956940811 97 5.0033947079 2.13298433e-001 0.0802782401 99 5.2166931411 2.13298433e-001 0.1154158838 101 5.4299915743 8.53193733e-001 0.6557968447 103 5.4299915743 4.26596866e-001 0.3040406132 105 5.8565884407 4.26596866e-001 0.3517545156q = 3.5730fcont = 1055. 求方程的解。程序syms x y x,y=solve(x2+y2-1,x*y-2)结果 x = -1/2*(1/2*5(1/2)+1/2*i*3(1/2)3+1/4*5(1/2)+1/4*i*3(1/2) -1/2*(1/2*5(1/2)-1/2*i*3(1/2)3+1/4*5(1/2)-1/4*i*3(1/2) -1/2*(-1/2*5(1/2)+1/2*i*3(1/2)3-1/4*5(1/2)+1/4*i*3(1/2) -1/2*(-1/2*5(1/2)-1/2*i*3(1/2)3-1/4*5(1/2)-1/4*i*3(1/2) y = 1/2*5(1/2)+1/2*i*3(1/2) 1/2*5(1/2)-1/2*i*3(1/2) -1/2*5(1/2)+1/2*i*3(1/2) -1/2*5(1/2)-1/2*i*3(1/2)6. 在某激励条件下，二阶系统归一化响应可表示为，其中为阻尼系数，。请用不同的颜色或线型，在同一张图上，绘制取值下系统在区间内的响应曲线，并要求用和对它们相应的两条曲线进行醒目的文字标志。程序color=r g b c m y k r: g: b:;t=0:0.01:18;for a=1:1:10b=sqrt(1-(0.2.*a).2)c=atan(sqrt(1-(0.2.*a).2)./(0.2.*a)y=1-1./b.*exp(-(0.2.*a).*t).*sin(b.*t+c);plot(t,y,color(a);hold onend;text(2,1.4,a=2);text(8,0.8,a=0.2);结果7. 构建一个简单的全波整流模型，并用示波器分两路同时观察原信号和整流后的信号波形。要求：信源模块被重新命名为“输入正弦波”；信宿模块被重新命名为“示波器”；连接到信宿的信号线上分别标注“原信号”和“整流信号”；在模型窗中添加注释文本。使用simulink实现图结果结果分析：实现了整流器的作用，将正弦信号转化为全为正的信号。8. 利用 SIMULINK及其标准模块设计一个低通滤波器，从受噪声干扰的多频率混合信号中获取10Hz的信号。在此，而使用simulink实现图结果9. 已知系统的状态方程为：，其中，请构建该系统的仿真模型，并用XY Graph模块观察相轨迹。使用simulink实现图参数设置 两个integrator均设为0.25X Y Graph横竖坐标范围设置为-33结果10. CD74HC00仿真（数字电路）电路图封装后结果结果分析符合与非门的特性112FSK信号的生成与接收滤波要求：1) 产生二进制0，1随机信号波，信号波特率为1000B2) 对此信号进行2FSK调制，f1=1500Hz, f2=3050Hz3) 加入高斯白噪声4) 在接收端进行带通滤波5) 抽样速率为20KHz.6) 观察滤波前后信号的波形和频谱。电路波形12. 创建一个简单的离散多速率系统：单位阶跃信号经过具有不同速率的采样后分别用作两个离散传递函数的输入。这两个离散传递函数有相同的有理分式，但采样时间和时间偏置二元对分别设为1 , 0.1和0.7 , 0。要求：观察这两个离散传递函数的输出有什么不同；用不同的颜色标帜不同采样速率系统。（通信系统）使用simulink实现图结果二、模拟数字电路仿真实验一、 数字逻辑电路基础熟悉常用逻辑单元的特性，学会运用基本逻辑单元（与、或、非、异或、R-S触发器、D触发器、J-K触发器等），修改参数、增减输入/输出端。使用simulink实现（1） 与结果真值表（2） 或电路结果（3） 非（4） 异或电路结果（5） R-S触发器电路结果（6） D触发器电路结果真值表（7）J-K触发器电路结果二、 组合逻辑电路仿真1、 设计二/四线译码器封装后结果结果分析： 二/四线译码器2、 设计四选一数据选择器能仿真测试，并设计成子系统元件电路封装后仿真结果真值表三、数字信号处理仿真实验一 利用Kaiser窗函数设计的FIR低通滤波器进行数字滤波利用Kaiser窗函数，设计具有如下指标的FIR低通滤波器：fs=20KHz, fpass=4kHz, fstop= 5KHz, Apass=0.1dB, Astop=80dB。归一化低通滤波器的主要性能指标有：绝对指标：0, wp为滤波器的通带，p为可容许的通带波动；ws,为滤波器的阻带，s为阻带波动。相对指标：Ap为用dB表示的通带波动；As为用dB表示的阻带波动相对指标与绝对指标的关系为：Ap=-20lg(1-p)/(1+p)As=-20lg(s)设计基本思路：首先选择一个符合要求的理想滤波器（这里是理想低通滤波器）；由于理想滤波器的冲击响应是非因果的且无限长，为了能用FIR滤波器实现，必须用适当的窗函数来截取，从而得到线性相位和因果的FIR滤波器。而滤波器的特性与窗函数的长度（也就决定了FIR滤波器的长度）密切相关。一个截止频率为wc的理想低通滤波器的单位冲击响应为：h(n)=sinwc(n-a)/(n-a)a为采样延迟，对应的频谱特性为：H(w)=exp(-jaw), 当|w|wc时。用一个窗函数w(n)去截取后，得到： hd(n)=h(n).w(n)窗函数满足在0，M内关于a对称，在其他区域为0。在频域，FIR滤波器的频率响应由理想滤波器的频响和窗函数的频响卷积得到。对给定的阻带衰减，Kaiser窗提供了最大的主瓣宽度，从而提供最陡的过渡带。窗函数的表达式为：w(n)=I0square(1-(1-2n/M)2)其中I0为零阶Bessel函数。Kaiser窗的优点在于它可以通过改变参数和M来改变阻带衰减和过渡带宽。在MATLAB的SimLink中，有相关的模块供调用。题目：1 生成2KHz和8KHz的混合信号，使该信号通过上述滤波器，观察滤波前后的波形变化和频谱分布情况。（基本要求）电路参数设置数字正弦波f1=2000HZ，抽样周期：1/80000s f2=8000HZ，抽样周期：1/80000s数字低通滤波器波形频谱调制前 调制后 2 在改信号中加入高斯白噪声，观察滤波前后的波形变化和频谱分布情况。（基本要求）电路参数设置同上波形频谱调制前调制后3 将上述滤波器改为中心频率为100KHz的带通滤波器，信号源为带外的90KHz和带内的100KHz的混合正弦信号，重做1，2问。（1）无 高斯白噪声电路参数设置滤波器波形频谱调制前调制后（2） 有高斯白噪声电路参数设置同上波形频谱调制前调制后四、通信系统实验采用MATLAB中的SIMULINK动态仿真库建立通信系统模型，进行系统性能的动态仿真；用ToolBox函数进行M文件的编程实现对通信系统的仿真。1 模拟调制-DSB调制与解调要求：分别以（1） 正弦信号（300Hz）电路参数设置滤波器带通低通波形分析加入高斯白噪声在理论上与通过高斯信道结果一样，但是信道还存在衰减的问题，对于考虑滤波器滤除噪声性能的考察，有无衰减，影响不大。（2） 语音信号（自行录制.wav文件）进行DSB调制和解调。信道采用高斯白噪声信道。用示波器观察信号、噪声的波形；对语音信号主观评价语音信号质量。电路参数设置带通低通加放大器放大输出波形结果五、学习心得通过软件设计的实验课程，我对MATLAB软件有了新的认识。之前只接触过MATLAB编写程序，解决数学问题，这次实验还涉及到用MATLAB 另一个强大的功能：SIMULINK 仿真。所谓模型化图形输入