电子科技大学——signal软件实验报告

1、电子科技大学信号与系统软件仿真实验报告学院：_ _班级：_ _学号：_ _ _姓名：_ _ _任课教师：_ _ 完成日期：_ _ 实验一 表示信号与系统的MATLAB函数、工具箱一、 实验目的与任务：目的：1、加深对常用离散信号的理解；2、熟悉表示信号的基本MATLAB函数。任务：基本MATLAB函数产生离散信号；基本信号之间的简单运算；判断信号周期。二、 实验原理 利用MATLAB强大的数值处理工具来实现信号的分析和处理，首先就是要学会应用MATLAB函数来构成信号。常见的基本信号可以简要归纳如下：1、 单位抽样序列 在MATLAB中可以利用zeros()函数实现。如果在时间轴上延迟了k个单

2、位，得到即： 2、单位阶跃序列 在MATLAB中可以利用ones()函数实现。 3、正弦序列采用MATLAB实现4、复正弦序列采用MATLAB实现5、指数序列采用MATLAB实现三、 实验仪器设备与器件 计算机、MATLAB软件四、 实验内容：实验内容（一）、使用实验仿真系统实验步骤：1、 在MATLAB环境下输入命令>>xhxt启动信号与系统MATLAB实验工具箱，界面如图4.1-1。点击按钮“点击进入”，进入工具箱主界面，如图4.1-2所示。选中实验模块对应列表框的第一项“实验一 表示信号、系统的MATLAB函数、工具箱”， 点击按钮“进入实验”；图4.1-1 启动界面 图4.

3、1-2 实验仿真系统主界面2、实验一的启动界面，如图4.1-3所示。仔细阅读实验目的和实验内容，然后点击按钮“进入实验”，打开实验一主界面，如图4.1-4。图4.1-3 实验一启动界面图4.1-4 实验一3、点击信号下拉列表，可以选择感兴趣的信号，如单位阶跃序列、正弦序列、指数序列、方波序列等等。同时可以改变信号的幅值、频率和初相，如图4.1-5所示。图4.1-5 选择信号示意图4、点击实验界面上的按钮“信号相加”，可以将信号一和信号二相加得到一个新的信号，如图4.1-6所示。图中的新信号是由一个正弦序列和一个方波序列相加所得。图4.1-65、点击实验界面上的按钮“信号相乘”，可以将信号一和信

4、号二相乘得到一个新的信号。 图4.1-76、点击实验界面上的按钮“拆分序列”， 将启动图4.1-8来演示一个离散序列可以分解成一个奇序列和一个偶序列之和。此图是以单位阶跃序列为例，拆分而得到一个奇序列和一个偶序列。 图4.1-8实验内容（二）、MATLAB仿真实验步骤：1、 编制程序产生上述5种信号（长度可输入确定），并绘出其图形。（1） 单位抽样序列 的matlab程序为： 图形为：如果在时间轴上延迟了k个单位，得到即： 其matlab程序为（延迟5个单位）：其图像为： （2）单位阶跃序列 的matlab程序为： 图像为: (3) 正弦序列的图像和matlab程序为： （4）复正弦序列的Ma

5、tlab程序为： 图像为： （5）指数序列的程序为： 图像为： 2、 在内画出下面每一个信号： 如下图（1）为的仿真实验图以及程序为： 如下图（2）为的图像和程序：（3）如下图为的程序为；图像为：思考问题：每个信号的基波周期是什么？对于这3个信号中的每一个，不依赖MATLAB，如何来确定基波周期？答：第一个信号的基波周期是4；第二个信号的基波周期是4；第三个信号的基波周期是16；若不依赖matlab，可以通过三角公式计算来确定各个信号的基波周期。实验二 离散系统的冲激响应、卷积和一实验目的与任务：目的：加深对离散系统冲激响应、卷积和分析方法的理解。任务：利用MATLAB函数conv、filte

6、r计算卷积及系统输出二实验原理：在离散时间情况下，最重要的是线性时不变（LTI）系统。线性时不变系统的输入输出关系可通过冲激响应表示其中表示卷积运算，MATLAB提供了求卷积函数conv，即y=conv(x,h)这里假设xn和hn都是有限长序列。如果xn仅在区间内为非零，而hn仅在上为非零，那么yn就仅在内为非零值。同时也表明conv只需要在上述区间内计算yn的个样本值。需要注意的是，conv并不产生存储在y中的yn样本的序号，而这个序号是有意义的，因为x和h的区间都不是conv的输入区间，这样就应负责保持这些序号之间的联系。filter命令计算线性常系数差分方程表征的因果LTI系统在某一给定

7、输入时的输出。具体地说，考虑一个满足下列差分方程的LTI系统：式中xn是系统输入，yn是系统输出。若x是包含在区间内xn的一个MATLAB向量，而向量a和b包含系数和，那么y=filter(b,a,x)就会得出满足下面差分方程的因果LTI系统的输出：注意，和，因为MATLAB要求所有的向量序号都从1开始。例如，为了表示差分方程表征的系统，就应该定义a=1 2 和 b1 3。由filter产生的输出向量y包含了yn在与向量x中所在样本同一区间上的样本，即，以使得两个向量x和y中都包含了个样本。三实验仪器设备与器材计算机、MATLAB软件。四实验内容实验内容（一）、使用实验仿真系统实验步骤：1、启

8、动工具箱主界面，选中“实验二 离散系统的冲激响应、卷积和”，点击按钮“进入实验”，启动实验二的启动界面，如图：图4.2-1 实验二启动界面2、仔细阅读实验目的和实验内容，点击按钮“进入实验”，打开实验二主界面，如图4.2-2。图4.2-2 实验二 3 求离散信号的卷积和。设定输入序列 和，以及它们相应的取值范围和，点击“确定”按钮，可以得到信号x和y 的卷积结果的图形。注意输入序列的长度和相应取值范围的长度要相等，否则会得到警告消息。4、 由离散信号的差分方程求系统输出。根据线性常系数差分方程：和输入序列，求得输出序列。因此输入系数向量a 和 b 的值，以及输入信号x 的值及其取值范围，点击按

9、钮“确定”，将得到输出信号y的图形。如果没有输入x的取值范围，将默认为x的起始坐标点为1。如下图所示：实验内容（二）、MATLAB仿真实验步骤：1、 考虑有限长信号(a) 首先用解析方法计算。(b) 接下来利用conv计算的非零样本值，并将这些样本存入向量y中。构造一个标号向量ny，对应向量y样本的序号。用stem(ny,y)画出这一结果。验证其结果与（a）是否一致。 如下图所示为该题的仿真过程： 程序为： Yn的图像为： 2、 对以下差分方程描述的系统分别利用filter计算出输入信号在区间内的响应yn。（1）。对进行仿真： 程序为： 计算结果为： （2）对进行仿真：程序为：计算结果为： （3）对进行仿真： 程序为： 计算结果为： 思考问题：考虑函数conv和filter之间的关系，试利用filter函数来实现离散时间信号的卷积。答：函