武汉科技大学信号与系统实验三实验报告

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信号与系统实验报告 【武大电气】

信号与系统实验报告 【武大电气】

信号与系统仿真实验报告实验一求三阶系统8106)65(5)(232+++++=s s s s s s H 的单位阶跃响应,并绘制响应波形图。

程序如下:num=[5 25 30]; den=[1 6 10 8];step(num,den,10); title('Step response')得出的阶跃响应图如下:0123456789100.511.522.533.544.5Step responseTime (sec)A m p l i t u d e结果分析:仿真后所得响应稳定,与理论计算保持一致。

心得体会:MATLAB 运算比较方便,效率比较高。

只要掌握语句的使用以及注意事项,可以很容易地得出系统的响应曲线,直观明了地观察出结果。

实验二一个因果线性移不变系统)2()()2(81.0)(--+-=n x n x n y n y ,求:(1))(z H ;(2)冲激响应)(n h ;(3)单位阶跃响应)(n u ;(4))(ωj e H ,并绘出幅频和相频特性。

程序如下:clc;clear;close; b=[1 0 -1]; a=[1 0 -0.81];figure(1);subplot(2,1,1); dimpulse(b,a,20) subplot(2,1,2); dstep(b,a,50)w=[0:1:512]*pi/512; figure(2); freqz(b,a,w)解答:(1)、H(z)=22221110.810.81z z z z ----=-- (2)(3)、冲击响应图及阶跃响应图如下:02468101214161820-0.50.51Impulse ResponseTime (sec)A m p l i t u d e051015202530354045500.51Step ResponseTime (sec)A m p l i t u d e(4)、幅频特性及相频特性曲线图:0.10.20.30.40.50.60.70.80.91-100-50050100Normalized Frequency (⨯π rad/sample)P h a s e (d e g r e e s )0.10.20.30.40.50.60.70.80.91-300-200-1000100Normalized Frequency (⨯π rad/sample)M a g n i t u d e (d B )结果分析:程序结果与理论计算一致;系统方程的解基本反映在解答过程中,较为完善。

信号与系统实验报告模版DOC

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实验一信号的时域分析1.1常见信号分类观察实验1.1.1 实验目的1.了解常用信号的波形特点2.掌握信号发生器的虚拟仪器的使用方法1.1.2 实验设备PC机一台,TD-SAS系列教学实验系统一套。

1.1.3实验原理及内容信号是随时间和空间变化的某种物理量,它一般是时间变量t的函数。

信号随时间变量t 变化的函数曲线成为信号的波形。

按照不同的分类原则,信号可分为:连续信号和离散信号;周期信号和非周期信号;实数信号和复数信号;能量信号和功率信号等。

本实验中利用信号发生器我们可以观察工程实际和理论研究中经常用到的正弦波、方波、脉冲等信号。

1.1.4实验步骤1.连续周期信号的产生与测量1)在该实验箱配套软件界面中,单击“信号发生器”进入其界面。

如图1-1-1所示选择参数,(CH1通道可以选择周期或非周期信号,CH2通道只能选择周期信号)点击确定。

图1-1-1 周期信号产生界面2)在实验箱配套软件界面中,单击“示波器”进入其界面,界面如图1-1-2所示。

用探笔测量实验箱上信号发生器单元的输出1和输出2端,(分别对应信号发生器界面的CH1和CH2通道)点击“运行”测量信号。

图1-1-2 示波器界面3)在示波器测量到信号后,点击“停止”,测量两路信号的各参数,验证其频率、幅值等值与所选参数匹配。

将实验数据记录到表1-1-1中。

(具体操作方法参见TD-SAS实验系统软件的安装及操作部分)4)选取其他波形及相关参数进行测量并验证。

2.连续非周期信号的产生与测量1)重新如图1-1-3所示选择参数,(当通道1选择位非周期信号时,通道2无输出)点击确定。

图1-1-3 脉冲信号产生界面2)进入示波器界面,用探笔测量实验箱上信号发生器单元的输出1端,(非周期信号只能从实验箱信号发生器单元输出1端输出)点击“运行”。

3)在实验箱的信号发生器单元,按下单次按钮,便产生一个周期的所选波形。

(此信号在其余时间全部是零)我们可以理解每个单次信号是一个非周期信号。

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信号与系统实验实验一 常用信号分类与观察一、实验目的1、了解单片机产生低频信号源2、观察常用信号的波形特点及产生方法。

3、学会使用示波器对常用波形参数的测量。

二、实验仪器1、20MHz 双踪示波器一台。

2、信号与系统实验箱一台。

三、实验容1、信号的种类相当的多,这里列出了几种典型的信号,便于观察。

2、这些信号可以应用到后面的“基本运算单元”和“无失真传输系统分析”中。

四、实验原理对于一个系统特性的研究,其中重要的一个方面是研究它的输入输出关系,即在一特定的输入信号下,系统对应的输出响应信号。

因而对信号的研究是对系统研究的出发点,是对系统特性观察的基本手段与方法。

在本实验中,将对常用信号和特性进行分析、研究。

信号可以表示为一个或多个变量的函数,在这里仅对一维信号进行研究,自变量为时间。

常用信号有:指数信号、正弦信号、指数衰减正弦信号、抽样信号、钟形信号、脉冲信号等。

1、正弦信号:其表达式为)sin()(θω+=t K t f ,其信号的参数:振幅K 、角频率ω、与初始相位θ。

其波形如下图所示:图 1 正弦信号2、指数信号:指数信号可表示为atKe t f =)(。

对于不同的a 取值,其波形表现为不同的形式,如下图所示:图 2 指数信号3、指数衰减正弦信号:其表达式为 ⎪⎩⎪⎨⎧><=-)0()sin()0(0)(t t Ke t t f at ω其波形如下图:图 3 指数衰减正弦信号4、抽样信号:其表达式为: sin ()tSa t t=。

)(t Sa 是一个偶函数,t = ±π,±2π,…,±n π时,函数值为零。

该函数在很多应用场合具有独特的运用。

其信号如下图所示:图4 抽样信号5、钟形信号(高斯函数):其表达式为:2()()tf t Ee-τ= , 其信号如下图所示:图 5 钟形信号6、脉冲信号:其表达式为)()()(T t u t u t f --=,其中)(t u 为单位阶跃函数。

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信号与系统实验实验一 常用信号分类与观察一、实验目的1、了解单片机产生低频信号源2、观察常用信号的波形特点及产生方法。

3、学会使用示波器对常用波形参数的测量。

二、实验仪器1、20MHz 双踪示波器一台。

2、信号与系统实验箱一台。

三、实验容1、信号的种类相当的多,这里列出了几种典型的信号,便于观察。

2、这些信号可以应用到后面的“基本运算单元”和“无失真传输系统分析”中。

四、实验原理对于一个系统特性的研究,其中重要的一个方面是研究它的输入输出关系,即在一特定的输入信号下,系统对应的输出响应信号。

因而对信号的研究是对系统研究的出发点,是对系统特性观察的基本手段与方法。

在本实验中,将对常用信号和特性进行分析、研究。

信号可以表示为一个或多个变量的函数,在这里仅对一维信号进行研究,自变量为时间。

常用信号有:指数信号、正弦信号、指数衰减正弦信号、抽样信号、钟形信号、脉冲信号等。

1、正弦信号:其表达式为)sin()(θω+=t K t f ,其信号的参数:振幅K 、角频率ω、与初始相位θ。

其波形如下图所示:图 1 正弦信号2、指数信号:指数信号可表示为atKetf=)(。

对于不同的a取值,其波形表现为不同的形式,如下图所示:图 2 指数信号3、指数衰减正弦信号:其表达式为⎪⎩⎪⎨⎧><=-)0()sin()0()(ttKettfatω其波形如下图:图 3 指数衰减正弦信号4、抽样信号:其表达式为:sin()tSa tt=。

)(tSa是一个偶函数,t = ±π,±2π,…,±nπ时,函数值为零。

该函数在很多应用场合具有独特的运用。

其信号如下图所示:图4 抽样信号5、钟形信号(高斯函数):其表达式为:2()()tf t Ee-τ= , 其信号如下图所示:图 5 钟形信号6、脉冲信号:其表达式为)()()(T t u t u t f --=,其中)(t u 为单位阶跃函数。

7、方波信号:信号周期为T ,前2T 期间信号为正电平信号,后2T期间信号为负电平信号。

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信号与系统实验实验报告 实验报告:信号与系统实验 实验目的: 1.学习信号与系统的基本概念和理论知识; 2.熟悉信号与系统的常用分析方法和工具; 3.实践信号与系统的基本操作和处理。 实验器材: 1.信号发生器; 2.示波器; 3.计算机。 实验原理: 信号是指随时间或空间变化的物理量,通常用数学函数来表示。系统是对信号进行处理、转换或传输的物理实体,可以用数学模型来描述。信号与系统是研究信号在系统中传输、变换和处理的理论和方法。

实验步骤: 1.用信号发生器产生一个正弦信号,并将其输入到示波器上观察; 2.调节信号的频率、幅度和相位,观察示波器上信号的变化; 3.将信号输入到系统中,观察输出信号的特性; 4.使用计算机进行信号和系统的分析和处理。 实验结果: 1.在示波器上观察到的正弦信号具有周期性和振幅; 2.调节信号的频率、幅度和相位时,示波器上信号的波形和大小发生变化;

3.输入不同的信号到系统中,观察到系统的输出信号具有不同的特性; 4.使用计算机对信号和系统进行分析和处理,得到相关的数学模型和结果。

实验讨论: 通过实验可以看出,正弦信号是一种具有周期性的信号,其频率决定了信号的周期,幅度决定了信号的大小,而相位则表示信号在时间轴上的延迟。通过在示波器上观察信号的波形和调节信号的参数,可以探索信号的特性和变化规律。

系统是对信号进行处理、转换或传输的物理实体,通过观察系统的输入和输出信号,可以评估系统的性能和特性。不同的系统对信号的处理方式不同,可能会引入失真、滤波等效应,通过观察系统的输出信号可以对系统进行分析和评估。

计算机在信号与系统的分析和处理中起到了重要的作用,可以利用计算机的强大计算能力和软件工具进行信号的数学建模和分析,得到更准确和详细的结果。

实验结论: 通过本实验,我们学习了信号与系统的基本概念和理论知识,并熟悉了信号与系统的常用分析方法和工具。通过实践操作,我们掌握了信号与系统的基本操作和处理,加深了对信号与系统的理解和认识。

信号与系统实验报告

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姓名:刘伟权班级:12应用师1班学号2012045344014 实验一:产生信号波形的仿真实验实验过程与结果:(1)用MATLAB软件中的funtool符合计算方法(图示化函数计算器)来产生并表示信号。

学生实验内容为产生以下信号波形:3sin(x)、5exp(-x)、sin(x)/x、1-2abs(x)/a、sqrt(a*x).波形结果如下:x=[-2*pi, 2*pi] a= 1/2(2)用MATLAB软件的信号处理工具箱来产生并表示信号向量表法。

t=-10:1.5:10;f=sin(t)./t;plot(t,f);title(‘f(t)=Sa(t)’);xlabel(‘t’);axis([-10,10,-0.4,1.1]);(3)离散时间序列波形产生并绘制•f1(k)=cos(K*PI/8)代码:k=-8:8;f=cos(pi/8*k);stem(k,f,'filled');axis([-4,4,-1.5,4.5]);波形:•f2(k)=cos(2k)代码如下:k=-8:8;f=cos(2*k);stem(k,f,'filled');axis([-4,4,-1.5,4.5]); 波形:实验二连续时间信号卷积及MATLAB实现实验过程与结果:(1)输入程序代码function [f,k]=sconv(f1,f2,k1,k2,p)f=conv(f1,f2);f=f*p;k0=k1(1)+k2(1);k3=length(f1)+length(f2)-2;k=k0:p:k3*p;subplot(2,2,1)plot(k1,f1)title('f1(t)')xlabel('t')ylabel('f1(t)')subplot(2,2,2)plot(k2,f2)title('f2(t)')xlabel('t')ylabel('f2(t)')subplot(2,2,3)plot(k,f);h=get(gca,'position');h(3)=2.5*h(3);set(gca,'position',h)title('f(t)=f1(t)*f2(t)')xlabel('t')ylabel('f(t)')另存为文件名为matlab的文件再新建空白输入:p=0.5;k1=0:p:2;f1=0.5*k1;k2=k1;f2=f1;[f,k]=sconv(f1,f2,k1,k2,p)另存数据后执行结果:0.51f1(t)tf 1(t )f2(t)tf 2(t )00.511.52f(t)=f1(t)*f2(t)tf (t )(2)将(1)的程序代码中的k0改为0,其余不变 再输入:p=0.1;k1=-1:p:1f1=2*ones(1,length(k1)) k2=-2:p:2f2=ones(1,length(k2)) [f,k]=sconv(f1,f2,k1,k2,p)结果:11.522.53f1(t)tf 1(t )00.511.52f2(t)tf 2(t )01020304050f(t)=f1(t)*f2(t)tf (t )实验三 系统时域特性的仿真实验实验过程与结果:(1)连续系统的冲激响应、阶跃响应 学生实验内容:绘出连续系统微分方程在0~30秒范围内并以时间间隔0.01秒取样的的冲击响应与阶跃响应的波形输入程序a=[2 1 8]; a=[2 1 8];b=[1]; b=[1];impulse(b,a,0:0.01:30) step(b,a,0:0.01:30)结果:-0.15-0.1-0.050.050.10.150.20.25T im e (sec)A m p l i t u d e0.050.10.150.20.25T im e (sec)A m p l i t u d e(2)连续系统的单位脉冲响应 绘出离散时间系统分别以默认方式、0~60取样点范围内、-10~40离散时间范围内的波形图和-5~10离散时间范围内的数值解。

信号与系统实验报告

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信号与系统实验报告一、信号的时域基本运算1.连续时间信号的时域基本运算两实验之一实验分析:输出信号值就等于两输入信号相加(乘)。

由于b=2,故平移量为2时,实际是右移1,符合平移性质。

两实验之二心得体会:时域中的基本运算具有连续性,当输入信号为连续时,输出信号也为连续。

平移,伸缩变化都会导致输出结果相对应的平移伸缩。

2.离散时间信号的时域基本运算两实验之一实验分析:输出信号的值是对应输入信号在每个n值所对应的运算值,当进行拉伸变化后,n值数量不会变,但范围会拉伸所输入的拉伸系数。

两实验之二心得体会:离散时间信号可以看做对连续时间信号的采样,而得到的输出信号值,也可以看成是连续信号所得之后的采样值。

二、连续信号卷积与系统的时域分析1.连续信号卷积积分两实验之一实验分析:当两相互卷积函数为冲激函数时,所卷积得到的也是一个冲激函数,且该函数的冲激t值为函数x,函数y冲激t值之和。

两实验之二心得体会:连续卷积函数每个t值所对应的卷积和可以看成其中一个在k值取得的函数与另外一个函数相乘得到的一个分量函数,并一直移动k值直至最后,最后累和出来的最终函数便是所得到的卷积函数。

3.RC电路时域积分两实验之一实验分析:全响应结果正好等于零状态响应与零输入响应之和。

两实验之二心得体会:具体学习了零状态,零输入,全响应过程的状态及变化,与之前所学的电路知识联系在一起了。

三、离散信号卷积与系统的时域分析1.离散信号卷积求和两实验之一实验分析:输出结果的n值是输入结果的k号与另一个n-k的累和两实验之二心得体会:直观地观察到卷积和的产生,可以看成连续卷积的采样形式,从这个方面去想,更能深入地理解卷积以及采样的知识。

2.离散差分方程求解两实验之一实验分析:其零状态响应序列为0 0 4 5 7.5,零输入响应序列为2 4 5 5.5 5.75,全状态响应序列为2 4 9 10.5 13.25,即全状态=零输入+零状态。

两实验之二心得体会:求差分方程时,可以根据全状态响应是由零输入输入以及零状态相加所得,分开来求,同时也加深了自己对差分方程的求解问题的理解。

《信号与系统》课程实验报告

《信号与系统》课程实验报告

合肥工业大学宣城校区《信号与系统》课程实验报告专业班级学生姓名《信号与系统》课程实验报告一实验名称一阶系统的阶跃响应姓名系院专业班级学号实验日期指导教师成绩一、实验目的1.熟悉一阶系统的无源和有源电路;2.研究一阶系统时间常数T的变化对系统性能的影响;3.研究一阶系统的零点对系统响应的影响。

二、实验原理1.无零点的一阶系统无零点一阶系统的有源和无源电路图如图2-1的(a)和(b)所示。

它们的传递函数均为:10.2s1G(s)=+(a) 有源(b) 无源图2-1 无零点一阶系统有源、无源电路图2.有零点的一阶系统(|Z|<|P|)图2-2的(a)和(b)分别为有零点一阶系统的有源和无源电路图,它们的传递函数为:10.2s1)0.2(sG(s)++=,⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛++=S611S161G(s)(a) 有源(b) 无源图2-2 有零点(|Z|<|P|)一阶系统有源、无源电路图3.有零点的一阶系统(|Z|>|P|)图2-3的(a)和(b)分别为有零点一阶系统的有源和无源电路图,它们的传递函数为:1s10.1sG(s)=++(a) 有源(b) 无源图2-3 有零点(|Z|>|P|)一阶系统有源、无源电路图三、实验步骤1.打开THKSS-A/B/C/D/E型信号与系统实验箱,将实验模块SS02插入实验箱的固定孔中,利用该模块上的单元组成图2-1(a)(或(b))所示的一阶系统模拟电路。

2.实验线路检查无误后,打开实验箱右侧总电源开关。

3.将“阶跃信号发生器”的输出拨到“正输出”,按下“阶跃按键”按钮,调节电位器RP1,使之输出电压幅值为1V,并将“阶跃信号发生器”的“输出”端与电路的输入端“Ui”相连,电路的输出端“Uo”接到双踪示波器的输入端,然后用示波器观测系统的阶跃响应,并由曲线实测一阶系统的时间常数T。

4.再依次利用实验模块上相关的单元分别组成图2-2(a)(或(b))、2-3(a)(或(b))所示的一阶系统模拟电路,重复实验步骤3,观察并记录实验曲线。

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plot(t,fxx,'r',t,f4,'b');
gridon
axis([-6 6 -0.1 1.1])
title(' N=45 ')
单边幅度谱:
n=1:10;
a=zeros(size(n));
a(1)=0.5;
forii=2:10
a(ii)=abs(4/((ii-1)*(ii-1)*pi*pi)*(1-cos((ii-1)*pi/2)));
title('\it周期矩形脉冲的相位谱(τ/T=1/4)')
xlabel('\fontsize{14} \bfn \rightarrow')
ylabel('\fontsize{14} \bfΨn \rightarrow')
3.(2)
n=-20:20;
F=zeros(size(n));
forii=-20:20
F(ii+21)= sin(ii*pi/8)/(ii*pi+eps);
end
F(21)=1/8;
F1=abs(F);
phaF=angle(F);
y=1/4;
forn=1:m
y=y+4/(n*n*pi*pi)*(1-cos(n*pi/2)).*cos(n*pi.*t);
end
t=-6:0.01:6;
d=-6:2:6;
fxx=pulstran(t,d,'tripuls');
实验记录及个人小结(包括:实验源程序、注释、结果分析与讨论等)
f1=fourierseries(3,t);
3.(1)
n=-20:20;
F=zeros(size(n));
forii=-20:20
F(ii+21)= sin(ii*pi/4)/(ii*pi+eps);
end
F(21)=1/4;
F1=abs(F);
实验记录及个人小结(包括:实验源程序、注释、结果分析与讨论等)
phaF=angle(F);
suபைடு நூலகம்plot(2,1,1)
信息科学与工程学院《信号与系统》实验报告三
专业班级电信(DB)1102班姓名XX学号505X
实验时间2013年5月14日指导教师陈华丽成绩
实验
名称
连续信号的频域分析
实验
目的
1.掌握周期信号的频谱—— Fourier级数的分析方法及其物理意义。
2.深入理解信号频谱的概念,掌握典型信号的频谱以及Fourier变换的主要性质。
axis([0,9*pi,-0.2,0.2])
gridon
title('\it单边相位谱')
xlabel('\fontsize{14} \bfΩ=nΩo \rightarrow')
ylabel('\fontsize{14} \bfΨn \rightarrow')
2、
t=-6:0.01:6;
f=tripuls(t,1);
4.验证傅里叶变换的性质:(选作)
a)时移性质:选取 和 ,幅频曲线相同,只有相位不同。
b)频移性质:选取 和 或 。
c)对称性质:选取 和 。
d)尺度变换性:选取 和 。
实验记录及个人小结(包括:实验源程序、注释、结果分析与讨论等)
1、functiony=fourierseries(m,t)%定义傅里叶级数函数表达式%
f2=fourierseries(9,t);
f3=fourierseries(21,t);
f4=fourierseries(45,t);
subplot(4,1,1)
plot(t,fxx,'r',t,f1,'b');
gridon
axis([-6 6 -0.11.1])
title(' N=3 ')
subplot(4,1,2)
stem(n,F1,'fill')
title('\it周期矩形脉冲的幅度谱(τ/T=1/4)')
xlabel('\fontsize{14} \bfn\rightarrow')
ylabel('\fontsize{14} \bf|Fn| \rightarrow')
subplot(2,1,2)
stem(n,phaF,'fill')
单边相位谱:
n=1:10;
a=zeros(size(n));
fori=1:10
a(i)=angle(4/(i*i*pi*pi)*(1-cos(i*pi/2)))
end
实验记录及个人小结(包括:实验源程序、注释、结果分析与讨论等)
n=0:pi:9*pi
stem(n,a,'fill','linewidth',2);
end
n=0:pi:9*pi
stem(n,a,'fill','linewidth',2);
axis([0,30,-0,0.6])
gridon
title('\单边幅度谱')
xlabel('\fontsize{14} \bf¦¸=n¦¸o \rightarrow')
ylabel('\fontsize{14} \bfAn \rightarrow')
plot(t,fxx,'r',t,f2,'b');
gridon
axis([-6 6 -0.1 1.1])
title(' N=9 ')
subplot(4,1,3)
plot(t,fxx,'r',t,f3,'b');
gridon
axis([-6 6 -0.1 1.1])
title(' N=21 ')
subplot(4,1,4)
subplot(3,1,2)
plot(w,F1)
gridon;
xlabel('\Omega')
ylabel('幅度')
title('单个三角脉冲的幅度谱')
subplot(3,1,3)
plot(w,phaF)
gridon;
xlabel('\Omega')
ylabel('相位')
title('单个三角脉冲的相位谱')
实验
内容
1.求图1所示周期信号( , )的傅里叶级数,用Matlab做出其前3、9、21、45项谐波的合成波形与原信号作比较,并做出其单边幅度谱和相位谱。
图1周期为2的三角脉冲信号
2.求图2所示的单个三角脉冲( )的傅里叶变换,并做出其幅度谱和相位谱。
图2单个三角脉冲
3.求不同占空比下周期矩形脉冲的幅度谱和相位谱,例如 、 。
dw=0.1;
w=-12*pi:0.1:12*pi;
F=f*exp(-j*t'*w)*0.01;
F1=abs(F);
phaF=angle(F);
subplot(3,1,1)
plot(t,f)
axis([-6 6 0 1])
boxon
xlabel('t')
ylabel('f(t)')
title('单个三角脉冲的波形图')
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