成都理工大学信号与系统实验报告
《信号与系统》课程实验报告
《信号与系统》课程实验报告《信号与系统》课程实验报告一图1-1 向量表示法仿真图形2．符号运算表示法若一个连续时间信号可用一个符号表达式来表示，则可用ezplot命令来画出该信号的时域波形。
上例可用下面的命令来实现（在命令窗口中输入，每行结束按回车键）。
t=-10:0.5:10;f=sym('sin((pi/4)*t)');ezplot(f,[-16,16]);仿真图形如下：图1-2 符号运算表示法仿真图形三、实验内容利用MATLAB实现信号的时域表示。
三、实验步骤该仿真提供了7种典型连续时间信号。
用鼠标点击图0-3目录界面中的“仿真一”按钮，进入图1-3。
图1-3 “信号的时域表示”仿真界面图1-3所示的是“信号的时域表示”仿真界面。
界面的主体分为两部分：1) 两个轴组成的坐标平面（横轴是时间，纵轴是信号值）；2) 界面右侧的控制框。
控制框里主要有波形选择按钮和“返回目录”按钮，点击各波形选择按钮可选择波形，点击“返回目录”按钮可直接回到目录界面。
图1-4 峰值为8V，频率为0.5Hz，相位为180°的正弦信号图1-4所示的是正弦波的参数设置及显示界面。
在这个界面内提供了三个滑动条，改变滑块的位置，滑块上方实时显示滑块位置代表的数值，对应正弦波的三个参数：幅度、频率、相位；坐标平面内实时地显示随参数变化后的波形。
在七种信号中，除抽样函数信号外，对其它六种波形均提供了参数设置。
矩形波信号、指数函数信号、斜坡信号、阶跃信号、锯齿波信号和抽样函数信号的波形分别如图1-5～图1-10所示。
图1-5 峰值为8V，频率为1Hz，占空比为50%的矩形波信号图1-6 衰减指数为2的指数函数信号图1-7 斜率=1的斜坡信号图1-8 幅度为5V，滞后时间为5秒的阶跃信号图1-9 峰值为8V，频率为0.5Hz的锯齿波信号图1-10 抽样函数信号仿真途中，通过对滑动块的控制修改信号的幅度、频率、相位，观察波形的变化。
信号与系统实验实验报告
信号与系统实验实验报告一、实验目的本次信号与系统实验的主要目的是通过实际操作和观察，深入理解信号与系统的基本概念、原理和分析方法。
具体而言，包括以下几个方面：1、掌握常见信号的产生和表示方法，如正弦信号、方波信号、脉冲信号等。
2、熟悉线性时不变系统的特性，如叠加性、时不变性等，并通过实验进行验证。
3、学会使用基本的信号处理工具和仪器，如示波器、信号发生器等，进行信号的观测和分析。
4、理解卷积运算在信号处理中的作用，并通过实验计算和观察卷积结果。
二、实验设备1、信号发生器：用于产生各种类型的信号，如正弦波、方波、脉冲等。
2、示波器：用于观测输入和输出信号的波形、幅度、频率等参数。
3、计算机及相关软件：用于进行数据处理和分析。
三、实验原理1、信号的分类信号可以分为连续时间信号和离散时间信号。
连续时间信号在时间上是连续的，其数学表示通常为函数形式；离散时间信号在时间上是离散的，通常用序列来表示。
常见的信号类型包括正弦信号、方波信号、脉冲信号等。
2、线性时不变系统线性时不变系统具有叠加性和时不变性。
叠加性意味着多个输入信号的线性组合产生的输出等于各个输入单独作用产生的输出的线性组合；时不变性表示系统的特性不随时间变化，即输入信号的时移对应输出信号的相同时移。
3、卷积运算卷积是信号处理中一种重要的运算，用于描述线性时不变系统对输入信号的作用。
对于两个信号 f(t) 和 g(t)，它们的卷积定义为：＼（f g)（t) ＝＼int_{＼infty}＾｛＼infty} f(＼tau) g(t ＼tau) d\tau ＼在离散时间情况下，卷积运算为：＼（f g)n ＝＼sum_{m ＝＼infty}＾｛＼infty} fm gn m ＼四、实验内容及步骤实验一：常见信号的产生与观测1、连接信号发生器和示波器。
2、设置信号发生器分别产生正弦波、方波和脉冲信号，调整频率、幅度和占空比等参数。
3、在示波器上观察并记录不同信号的波形、频率和幅度。
信号与系统实验报告
信号与系统实验报告一、实验目的(1) 理解周期信号的傅里叶分解，掌握傅里叶系数的计算方法；(2)深刻理解和掌握非周期信号的傅里叶变换及其计算方法；(3) 熟悉傅里叶变换的性质，并能应用其性质实现信号的幅度调制；(4) 理解连续时间系统的频域分析原理和方法，掌握连续系统的频率响应求解方法，并画出相应的幅频、相频响应曲线。
二、实验原理、原理图及电路图(1) 周期信号的傅里叶分解设有连续时间周期信号()f t ，它的周期为T ，角频率22fT，且满足狄里赫利条件，则该周期信号可以展开成傅里叶级数，即可表示为一系列不同频率的正弦或复指数信号之和。
傅里叶级数有三角形式和指数形式两种。
1）三角形式的傅里叶级数：01212011()cos()cos(2)sin()sin(2)2cos()sin()2n n n n a f t a t a t b t b t a a n t b n t 式中系数n a ，n b 称为傅里叶系数，可由下式求得：222222()cos(),()sin()T T T T nna f t n t dtb f t n t dtTT2）指数形式的傅里叶级数：()jn tn nf t F e式中系数n F 称为傅里叶复系数，可由下式求得：221()T jn tT nF f t edtT周期信号的傅里叶分解用Matlab进行计算时，本质上是对信号进行数值积分运算。
Matlab中进行数值积分运算的函数有quad函数和int函数。
其中int函数主要用于符号运算，而quad函数（包括quad8，quadl）可以直接对信号进行积分运算。
因此利用Matlab进行周期信号的傅里叶分解可以直接对信号进行运算，也可以采用符号运算方法。
quadl函数(quad系)的调用形式为：y＝quadl(‘func’,a,b)或y＝quadl(@myfun,a,b)。
其中func是一个字符串，表示被积函数的.m文件名（函数名）；a、b分别表示定积分的下限和上限。
成都理工大学MATLAB信号与系统课程设计实验报告
信号与系统课程设计(论文)设计（论文）题目离散系统的响应及卷积运算和灰度图像频域处理学院名称信息科学与技术学院专业名称电子信息科学与技术学生姓名邓泉铃学生学号201313020220任课教师杨斯涵设计（论文）成绩教务处制2015年 1 月6 日摘要此次的信号与系统课程设计的任务是在MATLAB 软件下进行离散系统的分析仿真及卷积运算。
技术内容是：根据时域分析原理，利用MATLAB 软件求解系统零状态响应，冲激响应。
对MATLAB 软件进行程序操作，同时利用MATLAB 软件也能对书本上的知识进行验证，在MATLAB 软件下编写函数程序，然后运行程序，与书本上的信号的求解进行对照分析和比较。
对MATLAB 软件进行一定的了解和运用之后，开始做此次课程设计——LTI 连续系统的分析仿真，用MATLAB 软件对此次课程设计的系统零状态响应、冲激响应进行绘图求解，并且记录其分析过程。
关键字：课程设计，函数程序，分析仿真。
一、基础设计离散系统的响应及卷积运算1.1、已知某LTI 离散系统的单位序列响应()()(3)h k k k εε=--，试用MATLAB 中的函数conv( )求解该系统在激励()()(4)f k k k εε=--时的零状态响应()y k ，绘出其时域波形图，并说明序列()f k 和()h k 的时域宽度与()y k 的时域宽度的关系。
调用conv 函数代码：function[f,k]=dconv(f1,f2,k1,k2)%The function of computer f=f1*f2f=conv(f1,f2)k0=k1(1)+k2(1);k3=length(f1)+length(f2)-2;k=k0:k0+k3subplot(2,2,1)stem(k1,f1)title('f1(k)')xlabel('k')ylabel('f1(k)')subplot(2,2,2)stem(k2,f2)title('f2(k)')xlabel('k')ylabel('f2(k)')subplot(2,2,3)stem(k,f);title('f(k)=f1(k)*f2(k)')xlabel('k')ylabel('f(k)')MATLAB代码如下：f1=ones(1,4);k1=0:3;f2=ones(1,3);k2=0:2;[f,k]=dconv(f1,f2,k1,k2)运行结果如右：f = 1 2 3 3 2 1k = 0 1 2 3 4 5f = 1 2 3 3 2 1k =0 1 2 3 4 5y(k)的时域宽度是f(k)与h(k)之和减一。
信号与系统实验报告
信号与系统实验报告
实验名称：信号与系统实验
一、实验目的：
1.了解信号与系统的基本概念
2.掌握信号的时域和频域表示方法
3.熟悉常见信号的特性及其对系统的影响
二、实验内容：
1.利用函数发生器产生不同频率的正弦信号，并通过示波器观察其时域和频域表示。
2.通过软件工具绘制不同信号的时域和频域图像。
3.利用滤波器对正弦信号进行滤波操作，并通过示波器观察滤波前后信号的变化。
三、实验结果分析：
1.通过实验仪器观察正弦信号的时域表示，可以看出信号的振幅、频率和相位信息。
2.通过实验仪器观察正弦信号的频域表示，可以看出信号的频率成分和幅度。
3.利用软件工具绘制信号的时域和频域图像，可以更直观地分析信号的特性。
4.经过滤波器处理的信号，可以通过示波器观察到滤波前后的信号波形和频谱的差异。
四、实验总结：
通过本次实验，我对信号与系统的概念有了更深入的理解，掌
握了信号的时域和频域表示方法。
通过观察实验仪器和绘制图像，我能够分析信号的特性及其对系统的影响。
此外，通过滤波器的处理，我也了解了滤波对信号的影响。
通过实验，我对信号与系统的理论知识有了更加直观的了解和应用。
成都理工大学信号与系统实验报告材料
信号与系统实验报告姓名：学号：学院：班级：指导老师：时间:实验一MATLAB一、实验性质验证性实验二、实验目的1、掌握MATLAB编程及绘图的基本知识；2、能表示在信号与系统中常用的连续及离散时间信号。
三、实验内容与步骤1、画出x(t)=cos(2*t)的波形，并判断x(t)是否为周期信号，若是周期信号，确定其周期。
同时画出cos(2*t)*u（t）的波形。
解、x(t)=cos(2*t)图形为：所以，是周期信号，周期是pi.x（t）=cos(2*t)*u(t)的波形为：2、画出X(n)=cos(2*n)的波形，并判断X(n)是否为周期信号，确定其周期若是周期信号，确定其周期。
解、X(n)=cos(2*n)的波形为：所以，是周期信号，周期是pi.3、画出(t-1)*u(t)的波形解、y=(t-1)*u(t)的波形为:4、产生单位脉冲序列，写出相应的程序并画出波形。
解、单位脉冲序列的程序δ（n-5）及u（n）的波形为;实验二线性非时变系统的时域分析一、实验性质验证性实验二、实验目的掌握在时域中对连续和离散时间线性时变系统响应进行分析的方法。
三、实验内容与步骤1、已知系统的微分方程如下，用MATLAB画出该系统的冲激响应及该系统在输入信号e(t)=e^-2u(t)时的零状态响应。
（改变取样的时间间隔P观察仿真的效果）解、①冲激响应：②零状态响应：时间间隔p=0.05时，波形图如下：时间间隔p=0.5时，波形图如下：2、已知离散系统的差分方程为：y(n)+y(n-1)+0.25y(n-2)=x(n)用MATLAB画出该系统的单位函数响应及单位阶跃响应的波形。
解、差分方程的程序单位函数响应：四、实验总结（1）在用matlab时，有些变量不用定义就能用，比较随意，感觉不太严谨。
（2）第二题的有个“单位函数响应”，是错误的。
（3）书上有些知识介绍的不全面，必须上网查资料才行。
实验四系统的零极点分析一、实验性质验证性实验二、实验目的1、掌握系统函数及零极点的概念；2、掌握对连续和离散系统的稳定性进行分析的方法。
信号与系统实验报告2
实验二：信号的采样与恢复一、实验目的1、了解电信号的采样方法与过程以及信号恢复的方法。
2、验证抽样定理。
二、实验预习要求1、复习《信号与线性系统》中关于抽样定理的内容2、认真预习本实验内容，熟悉实验步骤三、实验原理和电路说明1、离散时间信号可以从离散信号源获得，也可以从连续时间信号抽样而得。
抽样信号fs(t)，可以看成连续信号f(t)和一组开关函数s(t)的乘积。
s(t)是一组周期性窄脉冲，见实验图2-1，Ts称为抽样周期，其倒数fs=1／Ts称抽样频率。
图2-1 矩形抽样脉冲对抽样信号进行傅里叶分析可知，抽样信号的频率包括了原连续信号以及无限个经过平移的原信号频率。
平移的频率等于抽样频率fs及其谐波频率2fs、3fs……。
当抽样信号是周期性窄脉冲时，平移后的频率幅度按(sinx)/x规律衰减，抽样信号的频谱是原信号频谱周期的延拓，它占有的频带要比原信号频谱宽得多。
2、正如测得了足够的实验数据以后，我们可以在坐标纸上把一系列数据点连起来，得到一条光滑的曲线一样，抽样信号在一定条件下也可以恢复到原信号。
只要用一截止频率等于原信号频谱中最高频率f n的低通滤波器，滤除高频分量，经滤波后得到的信号包含了原信号频谱的全部内容，故在低通滤波器输出可以得到恢复后的原信号。
3、但原信号得以恢复的条件是fs≥2B，其中fs为抽样频率，B为原信号占有的频带宽度。
而f min=2B为最低抽样频率又称“奈奎斯特抽样率”。
当fs<2B 时，抽样信号的频谱会发生混迭，从发生混迭后的频谱中我们无法用低通滤波器获得原信号频谱的全部内容。
在实际使用中，仅包含有限频率的信号是极少的，因此即使fs=2B，恢复后的信号失真还是难免的。
图2-2画出了当抽样频率fs>2B (不混叠时)及fs>2B (混叠时)两种情况下冲激抽样信号的频谱。
(b) 高抽样频率时的抽样信号及频谱（不混叠）（C）低抽样频率时的抽样信号及频谱（混叠）图2-2 冲激抽样信号的频谱实验中选用fs<2B、fs=2B、fs>2B三种抽样频率对连续信号进行抽样，以验证抽样定理——要使信号采样后能不失真地还原，抽样频率fs必须大于信号频率中最高频率的两倍。
信号与系统实验报告(00002)
信号与系统实验报告(00002)信号与系统是电子信息专业的一门重要课程，是研究信号与系统特性及其处理方法的学科。
本次实验中，我们学习了离散信号的采样和重构，了解了离散信号的采样定理和重构方法。
一、实验目的1. 了解采样和重构的基本概念和原理；2. 掌握离散信号的采样和重构方法；3. 学习MATLAB软件的使用，实现离散信号的采样和重构。
二、实验原理采样：将连续时间信号x(t)在时间轴上等间隔取样，得到一系列的样本点x(nT)，则x(nT)为离散时间信号。
采样定理是：在任意带限信号中，采样频率大于最大频率的两倍时（即fs>2fmax），能够完全重构原信号，其中fmax为信号的最高频率成分。
重构：对离散信号进行插值恢复，得到连续时间信号x(t)。
插值重构方法主要有零阶保持、插值多项式、样条插值等。
三、实验步骤1. 绘制示波器测试信号，包括正弦信号、方波信号、三角形信号；2. 利用MATLAB软件编写程序进行采样，设置采样周期T和采样频率fs，得到离散信号；3. 对离散信号进行插值恢复，通过更改插值方法：零阶保持、一次插值、样条插值等，观察重构信号的差异。
四、实验结果及分析1. 绘制示波器测试信号在实验室中，我们使用示波器测试仪器观察了三种不同的测试信号：方波信号、正弦信号和三角形信号，并对其进行了记录和分析。
对于离散信号采样来说，方波信号是最合适的信号。
2. 采样在完成信号采样时，我们使用MATLAB软件的系统函数进行采样，输入需要采样的数据和采样周期，可以准确地得到离散信号。
3. 插值和重构我们使用了三种不同的插值方法分别对离散信号进行插值重构，包括零阶保持、一次插值和样条插值。
在零阶保持方法中，重构的信号呈现出了一个高度离散化的状态。
而一次插值方法实现了信号的比较平滑的重构，同时样条插值方法可以实现更为平滑的结果。
因此，样条插值方法是一种更为实用和常用的方法。
五、结论。
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实验一MATLAB
一、实验性质
验证性实验
二、实验目的
1、掌握MATLAB编程及绘图的基本知识；
2、能表示在信号与系统中常用的连续及离散时间信号。
三、实验内容与步骤
1、画出x(t)=cos(2*t)的波形，并判断x(t)是否为周期信号，若是周期信号，确定其周期。
同时画出cos(2*t)*u（t）的波形。
解、
x(t)=cos(2*t)图形为：
所以，是周期信号，周期是pi.
x（t）=cos(2*t)*u(t)的波形为：
2、画出X(n)=cos(2*n)的波形，并判断X(n)是否为周期信号，确定其周期若是周期信号，确定其周期。
解、
X(n)=cos(2*n)的波形为：
所以，是周期信号，周期是pi.
3、画出(t-1)*u(t)的波形
解、
y=(t-1)*u(t)的波形为:
4、产生单位脉冲序列，写出相应的程序并画出波形。
解、
单位脉冲序列的程序
δ（n-5）及u（n）的波形为;
实验二线性非时变系统的时域分析
一、实验性质
验证性实验
二、实验目的
掌握在时域中对连续和离散时间线性时变系统响应进行分析的方法。
三、实验内容与步骤
1、已知系统的微分方程如下，用MATLAB画出该系统的冲激响应及该系统在输入信号e(t)=e^-2u(t)时的零状态响应。
（改变取样的时间间隔P观察仿真的效果）
解、
①冲激响应：
②零状态响应：
时间间隔p=0.05时，波形图如下：
时间间隔p=0.5时，波形图如下：
2、已知离散系统的差分方程为：y(n)+y(n-1)+0.25y(n-2)=x(n)用MATLAB画出该系统的单位函数响应及单位阶跃响应的波形。
解、
差分方程的程序
单位函数响应：
四、实验总结
（1）在用matlab时，有些变量不用定义就能用，比较随意，感觉不太严谨。
（2）第二题的有个“单位函数响应”，是错误的。
（3）书上有些知识介绍的不全面，必须上网查资料才行。
实验四系统的零极点分析一、实验性质
验证性实验
二、实验目的
1、掌握系统函数及零极点的概念；
2、掌握对连续和离散系统的稳定性进行分析的方法。
三、实验内容
1.已知一连续时间线性非时变系统的系统函数为
H(s)=
s2−4
s4+2s3−3s2+2s+1
画出系统的零极点图并判断系统的稳定性。
解、
编程如下：
H(s)的零极点图为：
H(s)有极点在右半平面上，因此该系统是一个不稳定系统。
2.已知一离散时间线性非时变系统的系统函数为
H(z)=
−3z−1
2−5z−1+2z−2
画出系统的零极点图并判断系统的稳定性。
解、
编程如下：
H(s)的零极点图为：
H(z)的所有几点均在单位圆内，因此该系统是一个稳定系统。
实验五系统仿真
一、实验性质
综合性实验
二、实验目的
用MATLAB中的Sinmulink建立仿真模型，完成系统函数和系统冲激响应的仿真。
三、实验原理与方法
Simulink简介
Simulink是MATLAB的一个部件，用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，其最大的有点是易学、易用，并能依托MATLAB提供的丰富的仿真资源。
创建Simulink模型
有两种方式启动Simulink：
1)在Command window 中，键入simulink，回车。
2）单击工具栏上Simulink图标。
启动Simulink后即打开了Simulink库浏览器（Simulink library browser）。
在该浏览器的窗口中单击“Create a new model（创建新模型）”图标，这样就打开了尚未命名的模型窗口。
把Simulink库浏览器中的单元拖拽进入这个模型窗口，构造自己需要的模型。
对各个单元部件的参数进行设定，可以双击该单元部件的图标，在弹出对话框中设置参数。
四、试验内容与步骤
1、当系统的传递函数为
s
s+1，输入分别为单位阶跃函数、单位冲激函数及正弦
信号时系统的输出结果。
解、
单位阶跃函数：
在untitled的菜单中选sinmulation的start则仿真执行完毕，双击激活示波器可以可以观察响应的波形，如下图所示。
单位冲激函数:
输入为正弦信号：
，输入分别为单位阶跃函数、单位冲激函数及正2、当系统的传递函数2∗pis
s2+4∗pi∗pi
弦信号时系统的输出结果。
解、
单位阶跃函数：
单位冲激函数：
输入为单位正弦函数：
实验六频谱分析与抽样定理实验
一、实验性质
综合性实验
二、实验目的
1．了解使用硬件实验系统进行信号频谱分析的基本思路；掌握使用HD8662信号与系统实验平台进行实验信号频谱分析的方法。
2.观察离散信号频谱，了解其频谱特点；验证抽样定理并恢复原信号。
三、实验原理
1.信号频谱分析
DSP数字信号处理器可以对实时采集到的信号进行FFT运算以实现时域与频域的转换。
其基本思路是：先求取实时信号的采样值并送入硬件系统，同时将进行FFT运算的汇编程序调入实验系统，经运算求出对应的信号频谱数据，其结果在PC机屏幕上显示，使DSP硬件系统完成一台信号频谱分析仪的功能。
2.抽样定理与信号恢复
离散信号不仅可从离散信号源获得，而且也可以从连续信号抽样获得。
利用抽样脉冲把一个连续信号变为离散时间样值的过程称为抽样，抽样后的信号称为脉冲调幅（PAM）信号。
在满足抽样定理条件下，抽样信号保留了原信号的全部信息，并且从抽样信号中可以无失真的恢复出原始信号。
抽样定理在通信系统、信息传输理论方面占有十分重要的地位。
数字通信系统是以此定理作为理论基础。
抽样过程是模拟信号数字化的第一步，抽样性能的优劣关系到通信设备整个系统的性能指标。
四、实验内容与步骤
2khz 三角
16khz 正弦
2khz 方波
2khz 半波正弦
3khz 原始信号
0101 3khz（失败）
1khz 原始信号
1111 1khz(成功) 1001 1khz（成功）
1101 1khz（成功）
10khz 原始信号
1101 10khz（失败）。