南昌大学实验报告纸[2].doc

南昌大学实验报告学生姓名： 赵亚明 学 号: 5602214036 专业班级：中兴通信141 实验类型： 验证 综合 设计 创新 实验日期： 2016/5/9 实验成绩： 拉普拉斯变换、连续时间系统的s与分析一、实验目的1、用部分分式展开法求拉式变换；2、计算连续时间系统的频响，绘制零，极点分布图；3、加深对MATLAB的了解。二、 实验原理 拉普拉斯变换是分析连续时间信号的重要手段。对于当t 时信号的幅值不衰减的时间信号，即在f(t)不满足绝对可积的条件时，其傅里叶变换可能不存在，但此时可以用拉氏变换法来分析它们。连续时间信号f(t)的单边拉普拉斯变换F(s)的定义为： -= 拉氏反变换的定义为： w显然，上式中F(s)是复变量s的复变函数，为了便于理解和分析F(s)随s的变化规律，我们将F(s)写成模及相位的形式：。其中，|F(s)|为复信号F(s)的模，而为F(s)的相位。由于复变量s=+j，如果以为横坐标（实轴），j为纵坐标（虚轴），这样，复变量s就成为一个复平面，我们称之为s平面。从三维几何空间的角度来看，和分别对应着复平面上的两个曲面，如果绘出它们的三维曲面图，就可以直观地分析连续信号的拉氏变换F(s)随复变量s的变化情况，在MATLAB语言中有专门对信号进行正反拉氏变换的函数，并且利用 MATLAB描述LTI系统。拉普拉斯变换和逆变换MATLAB用符号函数laplace和ilaplace实现（单边）拉氏变换和逆变换。三、实验内容回顾前面介绍的tf函数，可知MATLAB用系统函数H(s)描述LTI系统。1、例5.6 接入信号源e(t)=sin(3t),电感起始电流等于零，求电流i(t)。解 在命令窗口输入sys=tf(1,0.1,0.1); %定义系统传递函数H（s）南昌大学实验报告学生姓名： 赵亚明 学 号: 5602214036 专业班级： 中兴通信141 实验类型： 验证 综合 设计 创新 实验日期： 2016/5/9 实验成绩： t=0:0.01:10; %定义抽样时间te=sin(3*t); %生成激励信号e(t)i=lsim(sys,e,t); %仿真电流信号i(t)figure;plot(t,e,t,i);xlabel(Time(sec);ex_5_6_plot; %绘制激励和电流输出结果如下图：计算零点、极点可以用roots函数，若参数为传递函数H(s)的分子多项式系数b则得到零点；若为分母多项式系数a，则得到极点。MATLAB还提供了zero(sys)和pole(sys)函数直接计算零点、极点。例5.7 当F(t)极点一阶落于图中时，画出对应的f(t)波形填入方框中。解 t=0:.1:40; 南昌大学实验报告学生姓名： 赵亚明 学 号: 5602214036 专业班级： 中兴通信141 实验类型： 验证 综合 设计 创兴 实验日期： 2016/5/9 实验成绩： figure,id=1;for omega=.5:-.25:0 for sigma=-.06:.03:.06 p=sigma+j*omega; if omega=0 p=p;p; end b,a=zp2tf(,p,1); subplot(3,5,id); impulse(b,a,t); set(gca,YLim,-20,20); id=id+1; endend输出结果如下图所示，可见随着极点从虚轴左侧向右移动到虚轴右侧，其冲激响应由衰减变为发散；随着极点由实轴向上、下两侧移动，冲激响应由单调变化转为振荡变化，且振荡频率逐渐增加。MATLAB提供了freqs（b,a）函数来绘制系统的频率响应，包括幅度响应和相位响应，其中b和a分别对应传递函数的分子和分母多项式系数。例5.8 若H（s）零、极点分布如图所示，试讨论他们分别是哪种滤波网络（低通、高通、带通、带阻）。解:程序如下data=struct(title,(a),(b),(c),(d),(e),(f),(g),(h),zeros,0,0;0,-0.5,0,1.2j;-1.2j,0;0,1.2j;-1.2j,poles,-2;-1,-2;-1,-2;-1,-2;-1,-1+j;-1-j,-1+j;-1-j,-1+j;-1-j,j;-j);omega=0:0.01:6;figure;for id=1:8 b,a=zp2tf(data(id).zeros,data(id).poles,1); H=freqs(b,a,omega); subplot(4,2,id); plot(omega,abs(H); set(gca,YScale,log,FontSize,16); title(data(id).title); xlabel(omega); ylabel(H(omega);end输出结果如下图所示，可见8个系统分布是：低通、带通、高通、带通、带通、带阻、高通、和带通-带阻。四、实验总结信号与系统的实验不同于大物实验和电子电路实验，它是由多人合作完成的实验。在为数不多的几次实验中，我深深感受到了团队合作在实验中的重要性。两个人对实验的共同理解是实验高效误差小完成的基础。经过这次实验，我对拉普拉斯变换、连续时间系统的s域分析等内容有了更加深刻直观的认识，实验中同学们互帮互助，增进了同学们之间的合作与交流，加深了同学们之间的友谊。而且，通过陈博士的深入浅出的讲解，我们巩固了信号与系统课上学习的基本知识。更浓厚了对信号与系统这一门学科的兴趣。实验后对实验报告的处理，我们完善了自己学习中知识的漏洞，也提高了绘图能力，了解了如何写一份完整的实验报告。信号与系统实验这门课教会了我很多，不简简单单的是实验方面的，在对待学习上也深有体会，我也会好好学习信号与系统这门学科的理论基础知识，为将来打好坚实的基础。 上述方法的优点是原理直观，编程简单，缺点是计算量大，耗时较多。可改为矢量运算降低计算复杂度。解 文件ex_4_2_2.mT=2;N=200;t=linspace(-T/2,T/2-T/N,N);f=0*t;f(t-1/2&t-T1/4&tT1/4)=E/2;k1=-10;k2=10;k=k1:k2;F=1/N*exp(-j*kron(k*omg1,t.)*f;a0=F(11);ak=F(12:21)+F(10:-1:1);fs=cos(kron(t,0:5*omg1)*a0;ak(1:5);figure;subplot(121);plot(t,f,k-,t,fs,k-);xlabel(t);ylabel(f(t);legend(f(t),fs(t),f1(t),f3(t),f5(t);subplot(122);ak=a0;ak(1:9);stem(0:k2-1,ak);xlabel(k);ylabel(ak);ex_4_3_plot();绘图输出结果如下图2、 实验小结 这次实验过程中，通过函数的编写来熟悉matlab和傅里叶函数的使用，并对于不同函数、不同参数的图像比较，满足对抽样数据的傅里叶分析要求。要学会通过一个函数编程能够推导出其他函数傅里叶变换的编程使用，这样才能更好的培养自学能力，也对实验有了更深刻的了解。还有关键的一点就是要注意细节，所谓细节决定成败，在做每句语句的时候都要注意要求，这样才能更好的达到实验目的。 辑显示区的字信号以加1的形式计数。 Down Count：字符编辑显示区的字信号以减1的形式计数。 Shift Right：字符编辑显示区的字信号右移。 Shift Left：字符编辑显示区的字信号左移。 Display Type选项区：用来设置字符编辑显示区的字信号的显示格式：Hex（十六进制），Dec（十进制）。 Buffer Size：字符编辑显示区的缓冲区的长度。 Initial Patterns：采用某种编码的初始值。 （2）Display区：用于设置字信号发生器的最右侧的字符编辑显示区的字符显示格式，有Hex、Dec、Binary、ASCII等几种计数格式。 南昌大学实验报告学生姓名： 学 号: 专业班级： 实验类型： 验证 综合 设计 创兴 实验日期： 实验成绩： Binary（二进制）。输出的字信号为07.可以在窗口中单击数字所在的行后，直接输入即可，如图3-27所示。所对应的外部引脚为字信号发生器的0、1、2、3号引脚。按照对应关系在电路窗口中建立如图3-29所示的仿真电路。启动仿真开关进行仿真，并观测结果，如图3-29所示。逻辑分析仪*逻辑分析仪（Logic Analyzer）可以同时显示16路逻辑信号。逻辑分析仪常用于数字电路的时序分析。其功能类似于示波器，只不过逻辑分析仪可以同时显示16信号，而示波器最多可以显示4路信号。单击Simulate/Instruments/Logic Analyzer，得到如图3-30（b）所示的逻辑分析仪内部参数设置控制面板。该控制面板主要功能如下所述。 （a） （b） 图3-30最上方的黑色区域为逻辑信号的显示区域。（1） Stop:停止逻辑信号波形的显示。（2） Reset：清除显示区域的波形，重新仿真。 南昌大学实验报告学生姓名： 学 号: 专业班级： 实验类型： 验证 综合 设计 创兴 实验日期： 实验成绩： （3） Reverse：将逻辑信号波形显示区域由黑色变为白色。（4） T1:游标1的时间位置。左侧的空白处显示游标1所在位置的时间值，右侧的空白处显示该时间处所对应的数据值。（5） T2：游标2的时间位置。同上。（6） T2-T1:显示游标T2与T1的时间差。（7） Clock区：时钟脉冲设置区。其中，Clock/Div用于设置每格所显示的时钟脉冲个数。3、 实验仪器数字信号发生器、逻辑分析仪、74LS138译码器。4、 五、实验内容设计的连线图如下： 5、 实验数据处理 南昌大学实验报告学生姓名： 学 号: 专业班级： 实验类型： 验证 综合 设计 创兴 实验日期： 实验成绩： CAB可得出74LS138的逻辑关系如下：ABCYi理论Yi 000Y0Y0001Y1Y1010Y2Y2011Y3Y3100Y4Y4101Y5Y5110Y6Y6111Y7Y7经分析知，该电路图所表示的逻辑功能符合74LS138译码器的逻辑功能，故该设计符合实验要求。6、 实验心得 通过设计该数字电路实验，使得我们很好的了解到