信号与系统的时域分析试验报告

1、实验一信号与系统的时域分析一、实验目的1 .用示波器观察一阶电路的零输入响应，零状态响应及完全响应。2 .理解并掌握一阶电路各响应的物理意义。3 .观察和测定RLC串联电路的阶跃响应和冲激响应，并研究电路参数对响应波形的影响。4 .观察RLC并联谐振电路对高频脉冲激励的响应，并研究电路参数对响应波形的影响。5 .熟悉和掌握常用的用于信号与系统时域仿真分析的Matlab函数；6 .牢固掌握系统的单位冲激响应的概念，掌握LTI系统的卷积表二、实验原理（一）实验箱部分1、一阶电路的零输入、零状态响应分析一阶连续时间系统如图所示：图1-1一阶连续系统实验电路其模型可用微分方程以1Vc=V表示。微分方程

2、的解反映了该系统的响应，其中dtRR零输入响应由方程的齐次解得到，零状态响应由方程的全解得到。完全响应由零输入响应和零状态响应得到。2、二阶电路的瞬态响应Vr>£吊,承图1-2RLC串联电路响应实验电路图RLC串联电路的阶跃响应和冲激响应的观察电路如上图所示，其阶跃响应和冲激响应可以有三种情况。R>2L时为过阻尼情况；R<2心时为欠阻尼情况；R=2jL时为临界情况。因此对于不同R,其电路响应波形是不同的。因为冲激信号是阶跃信号的导数，所以对线性时不变电路，冲激响应也是阶跃响应的导数。为了便于用示波器观察响应波形，实验中用周期方波替代阶跃信号，而用周期方波通过微分电路

3、后得到的尖顶脉冲代替冲激信号。(二)Matlab部分1、信号的时域表示方法可将信号表示成独立时间变量的函数，例如x(t)=sin(38xn=n(0.5)nun分别表示一个连续时间信号和一个离散时间信号。无论离散信号或是连续信号，都可以用其信号波形图来描述；对于离散信号，还可以表示成一个数列，例如：xn=.,0.1,1.1,-1.2,0,1.3,.Tn=02、用Matlab仿真连续时间信号和离散时间信号在matlab中，连续时间信号仿真直接写出其表达式即可，如正弦信号：x=sin(t),plot(t,x);对于离散信号则可用函数stem实现，如xn=.,0.1,1.1,-1.2,0,1.3,可由

4、下列程序实现：Tn=0x=0,0,0,0,0.1,1.1,-1.2,0,1.3,0,0;stem(n,x);信号的卷积可由conv命令实现三、实验内容6、修改程序Program1_1,将dt改为0.2,再执行该程序，看看所得图形的效果如何？与原程序比，哪一幅图形看起来与实际信号波形更像？答：program1_1的图形更加圆滑并贴近实际波形，因为该程序中时间变量的步长更小实验程序:2 -3 -4 -5 -Q-7 8 9 -10 *程序I-1clear:closeall;dt=0.2;t=-2:dt:2;plct33)titleC五二2宰0i*t，:xlabelf;Iintet''

5、sec1ylabelr'SignalC制青除所有费里，关闭所有窗口国定义城，给定递增步长务画上函数再给函数及注轴添加名称实验截图:简7、编写一个Matlab程序，使之能够在同一个图形窗口中的两个子图中分别绘制信号x(n)=(-2)nu(n)和mt)=cos(2疝)u-u(t-3)，要求在图形中加上网格线，并使用函数axis(医制图形的时间范围在04秒之间，画出所得图形。实验程序:pragram7.m230一S-6%程序PidgraniL/用来产生高骸时间信号clua匚all；closeall：n=0：0.01：4-x=(-2)/ru*u(n)：*瘠除所有变量落关阳所有图形窗口*定义货量

6、n的步长界生成信母工6-t=-4：C.Cl：4;无定义变里t的步长9-Jpcos(2*pi*t),:“生咸信号h10-sutipLot(211plotgridon,11-ti-tlflCz(n)=(-3)"n*u(n)：能令*k(i012-sutplct(212),plotjridan,13-title(*h(tJscostZntD|u.(t)-u(t-3)r);14-3sis(0?4,-2.2J):省绘制hCt)实验截图:23 4 一5 -6 -7 8 -g-10 -11 括美闲所有题形窗口弟定义时间变型t的步长气生或信号乂(*)8、编写一个Matlab程序，由给定信号x(t)=e

7、-0.5tu，求信号y(t)=x(1.5t+3),并绘制出x(t)和y(t)的图形。实验程序:prctkel3.m*x易改程谆用于生成绐定信题Y+)=e-0.5t*u(tJ用短通过时域尺度竟换后的信音y(t)=z(L5t+3)clearall;,潦除所有费里closeall;t=5:0,01:5：x=ezpsubplot(211J,plotft,xgrid叫tille<Jx(t)=e“-0.5工*；格空制kH)y=«zp(-0»E*(1,S*t+3)X相1(1,5*t+3):subplot(212)lplatgridon,xlabel(#)titley(t)=x(k5

8、1+3)J(t)实验截图:QFigure1.9、编写一个Matlab程序，计算由如下微分方程表示的系统在输入信号为x(t)=(e-2t-e-3t)u时的零状态响应，画出所得图形，和你手工计算得到的系统零状态响应曲线进行比较。.2心3皿2y(t)=8x(t)dt2dt实验程序：clear,closeall,t=0:0,01:10;x=(exp(-2*t)-exp(-3*t).*u(t);den=132;num=8;y,t=lsim(num,den,x,t)10、编写程序，计算信号x(t)=e-2tu(t+1)-u(t-2)和h(t)=cos(2Tit)u(t)-u(t-3)的卷积，分别绘制这两个信号及其卷积的结果图形，图形按照2父2分割成四个子图.实验程序：practicel.g.EmpracticellO.im其n,该程序学计算柄个连续的品号的卷可2-clear:all;3-t(J=-2tl=4：dt=O.01：4-t=tO;0.01：+1;可给定时间变里*的范围及步快内产生信号x&-subplot(221)7-alert上)，gridon,titleCSignalx(t)")：%铝制宜hi8hFcos(2*pi*t),*(u(i)-u(t3)J;周产生信号ht9-Eubplct(252)10-plot