信号与线性系统实验报告5
信号与系统试验报告
2010--2011学年第一学期物电学院期末考试卷《信号与线性系统分析》学号: 200972020141 姓名: 王玲玲班级: 09级电子1班成绩：评语：本实验要求学生运用所学的信号系统知识产生信号波形的仿真实验.实验一产生信号波形的仿真实验一、实验目的：熟悉MATLAB软件的使用，并学会信号的表示和以及用MATLAB来产生信号并实现信号的可视化。
二、实验内容：对信号进行时域分析，首先需要将信号随时间变化的规律用二维曲线表示出来。
对于简单信号可以通过手工绘制其波形，但对于复杂的信号，手工绘制信号波形显得十分困难，且难以绘制精确的曲线。
用MATLAB软件的信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）来产生并表示信号。
一种是用向量来表示信号，另一种则是用符合运算的方法来表示信号。
用适当的MATLAB语句表示信号后，可以利用MATLAB的绘图命令绘制出直观的信号波形。
产生以下信号波形 3sin(x)、5exp(-x)、sin(x)/x、1－2abs(x)/a、sqrt(a*x)1、如下图所示为3sin(x)的信号波形：2、如下图所示为5exp(-x)的信号波形：3、如下图所示为sin(x)/x的信号波形：4、如下图所示为1－2abs(x)/3的信号波形：5、如下图所示为sqrt(5*x)的信号波形：实验二 连续时间信号卷积及MATLAB 实现一、实验目的：熟悉使用MATLAB 软件来分析连续时间信号的卷积积分运算并用图 形可视化相关结果。
二、实验内容：1．卷积积分卷积积分在信号与线形系统分析中具有非常重要的意义，是信号与系统分析的基本方法之一。
连续时间信号f 1(t)和f 2(t)的卷积积分（简称为卷积）f(t)定义为：由此可得到两个与卷积相关的重要结论，即是：（1） ，即连续信号可分解为一系列幅度由 决定的冲激信号及其平移信号之和；（2）线形时不变连续系统，设其输入信号为，单位响应为 ，其零状态响应为 ，则有： 。
信号与线性系统实验报告
连续信号与系统的复频域分析及MATLAB实现一、实验目的1、掌握MATLAB 实现连续时间信号拉普拉斯变换及逆变换的方法。
2、掌握MATLAB 绘制拉普拉斯变换的三维曲面图，并分析复频域特性和时移特性。
二、实验原理及知识要点1、连续时间非周期信号的拉普拉斯变换及逆变换（laplace( )及ilaplace( )函数）；2、拉普拉斯变换的数值算法；3、绘制拉普拉斯变换的三维曲面图（meshgrid()及mesh()函数）三、实验软件： MATLAB软件四、实验内容及实验记录12.1 利用MATLAB的laplace函数，求下列信号的拉普拉斯变换。
（1）syms t;F=(1-exp(-0.5*t))*Heaviside(t);L=laplace(F)运行的结果为：L =1/s-1/(s+1/2)12.2 利用MATLAB的ilaplace函数，求下列像函数F(s)的拉普拉斯逆变换。
（1）syms s;L=(s+1)/(s*(s+2)*(s+3));F=ilaplace(L)运行的结果：F =1/6+1/2*exp(-2*t)-2/3*exp(-3*t)12.3 利用MATLAB的residue函数求12.2题中（1）小题的拉普拉斯逆变换，并与ilaplace函数的计算结果进行比较。
（1）a=[1 1];b=[1 5 6 0];[k,p,c]=residue(a,b)运行的结果为：k =-0.66670.50000.1667p =-3.0000-2.0000c =[]由上述程序的运行结果知，F(s)有三个单实极点，部分分式展开结果：F(s)=(-2/3)/(s+3)+0.5/(s+2)+(1/6)/s则拉普拉斯逆变换：f(t)=(-2/3e^(-3t)+0.5e^(-2t)+1/6)u(t)用residue函数求出的结果与用ilaplace函数求出的结果是一样的。
只是后者简单点。
12.4 试用MATLAB绘出下列信号拉普拉斯变换的三维曲面图，并通过三维曲面图观察分析信号的幅频特性。
信号与系统-实验报告-实验五
实验五 连续信号与系统的S 域分析学院 班级 姓名 学号一、实验目的1. 熟悉拉普拉斯变换的原理及性质2. 熟悉常见信号的拉氏变换3. 了解正/反拉氏变换的MATLAB 实现方法和利用MATLAB 绘制三维曲面图的方法4. 了解信号的零极点分布对信号拉氏变换曲面图的影响及续信号的拉氏变换与傅氏变换的关系二、 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：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：()()()j s F s F s e ϕ=。
其中，|F(s)|为复信号F(s)的模，而()s ϕ为F(s)的相位。
由于复变量s=σ+jω，如果以σ为横坐标（实轴），jω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，|()|F s 和()s ϕ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 的三维绘图功能很容易画出漂亮的三维曲面图。
①在MATLAB 中实现拉氏变换的函数为：F=laplace( f ) 对f(t)进行拉氏变换，其结果为F(s)F=laplace (f,v) 对f(t)进行拉氏变换，其结果为F(v)F=laplace ( f,u,v) 对f(u)进行拉氏变换，其结果为F(v)②拉氏反变换f=ilaplace ( F ) 对F(s)进行拉氏反变换，其结果为f(t)f=ilaplace(F,u) 对F(w)进行拉氏反变换，其结果为f(u)f=ilaplace(F,v,u ) 对F(v)进行拉氏反变换，其结果为f(u)注意： 在调用函数laplace( )及ilaplace( )之前，要用syms 命令对所有需要用到的变量（如t,u,v,w ）等进行说明，即要将这些变量说明成符号变量。
成都理工大学信号与线性系统MATLAB实验报告
成都理工大学信号与线性系统MATLAB实验报告本科生实验报告实验课程信号与系统分析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指导教师杨斯涵实验地点6A502实验成绩二〇一四年十一月十八日二〇一四年十二月二日《信号与系统分析》实验报告实验一MATLAB编程初步应用及产生常用典型信号一、实验目的及要求：1，掌握MATLAB的使用的使用方法；2，熟悉Matlab常用命令的使用；3，试用Matlab语言产生典型信号。
二、实验内容：1，熟悉MATLAB平台的使用；2，产生常用的典型信号单位阶跃信号，指数信号，抽样函数信号；3，画出以上典型信号的波形图。
三、实验原理：在MATLAB中，使用连续信号在等时间间隔点的样值来近似地表示连续信号的，当取样时间间隔足够小时，这些离散的样值就能较好的表示连续信号，在MATLAB中连续信号可用向量或符号运算功能来表示。
四、程序清单：1，单位阶跃信号定义：在MATLAB中调用单位阶跃函数heaviside来实现。
Heaviside.m文件代码如下：function Y = heaviside(X)%HEA VISIDE Step function% HEA VISIDE(X)is 0 for X<0,1 for X>0,and NaN for X==0.% HEA VISIDE(X)is not a function in the strict sense.% See also DIRAC>% Copyright 1993-2003 The MathWorks,lnc.% $Revision:1.1.6.2$ $Date; 2004/04/16 22:23:24$Y=zeros(size(X));Y(X>0)=1;Y(X==0)=NAN;利用heaviside绘制阶跃图形：t=-2:0.05:2f=heaviside(t)plot(t,f)axis([-1,3,-0.2,1.2])图形如图图1所示：图 12，指数函数信号用MATLAB命令绘制单边指数信号在时间0≤t≤3区间的波形。
信号与线性系统实验报告
figure(2);
y2=inline('4*rectpuls(t-2-6,12)+3*tripuls(t-2-6,4,0)','t');
ezplot(y2,[1,15]);
title('f(t-2)');
gridon;
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
f=heaviside(t1)-2*heaviside(t1-T/2)+heaviside(t1-T);%f(t)在[0,T]周期内的图像
subplot(2,2,1);
plot(t1,f);
axis([-1,7,-2,2]);
title('原函数');
xlabel('t');ylabel('f(t)');
源程序：
%实验—的第二题
clearall;
closeall;clc;
y1=inline('sinc(t)','t');
ezplot(y1,[-6,6]);
axis([-6,6,-0.35,1]);
gridon;
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%画函数f(-t)
y1=inline('4*rectpuls(-t-6,12)+3*tripuls(-t-6,4,0)','t');
ezplot(y1,[-13,1]);
title('f(-t)');
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5
武汉大学教学实验报告电子信息学院专业年月日实验名称指导教师姓名年级学号成绩对于该二阶系统，若要用状态变量分析来描述该系统的数学模型，可选用v (t) c 作为状态变量，这两个状态变量所形成的空间称为状态空间。
在状态空间中，状态矢量i(t)以及v(t)随时间变化而描出的路径叫状态轨迹。
已知某系统的系统函数为R=0 L=1 C=1 无阻尼状态R=2 L=1 C=1 临界阻尼状态）实验二指定系统函数下的状态轨迹实验结论）定义omega为1/sqrt(L*C)，alpha为R/(2*L)，当alph>omega时，为过阻尼；当alph==omega时为临界阻尼；时处于欠阻尼状态。
附件实验二的源代码clear all;clc;%时间序列定义为从0到100以0.1为间隔取点的数组t = 0:0.1:100;H_up=[1 3];H_down=[1 3 2];%利用tf2ss函数来计算abcd四个矩阵[matrix_a matrix_b matrix_c matrix_d]=tf2ss(H_up,H_down) sys=ss(matrix_a, matrix_b, [1 0;0 1], matrix_d); response=impulse(sys,t);%分别为冲击响应的两个状态变量%以下为画图程序figuresubplot(311)plot(t,response(:,1))xlabel('时间')ylabel('状态变量1','fontsize',10)subplot(312)plot(t,response(:,2))xlabel('时间')ylabel('状态变量2')subplot(313)plot(response(:,1),response(:,2))xlabel('状态变量1','fontsize',13)ylabel('状态变量2')。
西北工业大学_信号与线性系统实验报告_实验一、实验二
西北工业大学信号与线性系统实验报告学号姓名：实验一常用信号的分类与观察1．实验内容（1）观察常用信号的波形特点及其产生方法；（2）学会使用示波器对常用波形参数的测量；（3）掌握JH5004信号产生模块的操作；2．实验过程在下面实验中，按1.3节设置信号产生器的工作模式为11。
（1）指数信号观察：通过信号选择键1，按1.3节设置A组输出为指数信号（此时信号输出指示灯为000000）。
用示波器测量“信号A组”的输出信号。
观察指数信号的波形，并测量分析其对应的a、K参数。
（2）正弦信号观察：通过信号选择键1，按1.3节设置A组输出为正弦信号（此时A组信号输出指示灯为000101）。
用示波器测量“信号A组”的输出信号。
在示波器上观察正弦信号的波形，并测量分析其对应的振幅K、角频率 w。
（3）指数衰减正弦信号观察（正频率信号）：通过信号选择键1、按1.3节设置A组输出为指数衰减余弦信号（此时信号输出指示灯为000001），用示波器测量“信号A组”的输出信号。
通过信号选择键2、按1.3节设置B组输出为指数衰减正弦信号（此时信号输出指示灯为000010），用示波器测量“信号B组”的输出信号。
*分别用示波器的X、Y通道测量上述信号，并以X-Y方式进行观察，记录此时信号的波形，并注意此时李沙育图形的旋转方向。
（该实验可选做）分析对信号参数的测量结果。
（4）*指数衰减正弦信号观察（负频率信号）：（该实验可选做）通过信号选择键1、按1.3节设置A组输出为指数衰减余弦信号（此时信号输出指示灯为000011），用示波器测量“信号A组”的输出信号。
通过信号选择键2、按1.3节设置B组输出为指数衰减正弦信号（此时信号输出指示灯为000100），用示波器测量“信号B组”的输出信号。
分别用示波器的X、Y通道测量上述信号，并以X-Y方式进行观察，记录此时信号的波形，并注意此时李沙育图形的旋转方向。
将测量结果与实验3所测结果进行比较。
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连续信号与系统的复频域分析及MATLAB实现一、实验目的1、掌握MATLAB 实现连续时间信号拉普拉斯变换及逆变换的方法。
2、掌握MATLAB 绘制拉普拉斯变换的三维曲面图，并分析复频域特性和时移特性。
二、实验原理及知识要点1、连续时间非周期信号的拉普拉斯变换及逆变换（laplace( )及ilaplace( )函数）；2、拉普拉斯变换的数值算法；3、绘制拉普拉斯变换的三维曲面图（meshgrid()及mesh()函数）三、实验软件： MATLAB软件四、实验内容及实验记录12.1 利用MATLAB的laplace函数，求下列信号的拉普拉斯变换。
（1）syms t;F=(1-exp(-0.5*t))*Heaviside(t);L=laplace(F)运行的结果为：L =1/s-1/(s+1/2)12.2 利用MATLAB的ilaplace函数，求下列像函数F(s)的拉普拉斯逆变换。
（1）syms s;L=(s+1)/(s*(s+2)*(s+3));F=ilaplace(L)运行的结果：F =1/6+1/2*exp(-2*t)-2/3*exp(-3*t)12.3 利用MATLAB的residue函数求12.2题中（1）小题的拉普拉斯逆变换，并与ilaplace 函数的计算结果进行比较。
（1）a=[1 1];b=[1 5 6 0];[k,p,c]=residue(a,b)运行的结果为：k =-0.66670.50000.1667p =-3.0000 -2.0000 0 c = []由上述程序的运行结果知，F(s)有三个单实极点， 部分分式展开结果：F(s)=(-2/3)/(s+3)+0.5/(s+2)+(1/6)/s 则拉普拉斯逆变换：f(t)=(-2/3e^(-3t)+0.5e^(-2t)+1/6)u(t)用residue 函数求出的结果与用ilaplace 函数求出的结果是一样的。
只是后者简单点。
12.4 试用MATLAB 绘出下列信号拉普拉斯变换的三维曲面图，并通过三维曲面图观察分析信号的幅频特性。
（4） f(t)=exp(-t)*cos(pi*t/2)*u(t) 其对应的拉氏变换为： （1） syms t;F=exp(-t)*cos(pi/2*t); L=laplace(F)L =(s + 1)/((s + 1)^2 + pi^2/4) 曲面图及代码为：x=-1:0.08:0.2; y=-2:0.08:2;[x,y]=meshgrid(x,y); s=x+i*y;F=abs(4./pi.^2.*(s+1)./(4.*(s+1).^2./pi.^2+1)); mesh(x,y,F); surf(x,y,F)colormap(hsv);title('单边指数信号拉普拉斯变换幅度曲面图'); xlabel('实轴') ylabel('虚轴')-1-0.500.5-2-1125101520实轴单边指数信号拉普拉斯变换幅度曲面图虚轴由该曲面可直观看出，曲面图中有两个峰点位置P1,2 =-1±pi/2,这正是单边余弦信号cos(t)*u(t)的拉普拉斯变换曲面图沿S平面实轴方向平移-1的结果。
12.6 试用MATLAB分别绘出单位阶跃信号u（t）及其时间平移信号u(t-t0)的时域波形和拉普拉斯变换三维曲面图，交互式地改变t0的大小，观察分析拉普拉斯变换的时移特性。
t0=0;t=-2:0.001:60;y=Heaviside(t);subplot(2,3,1);plot(t,y,'b');set(gca,'color',[1 1 1]);set(gca,'XColor',[0 0 0]);set(gca,'YColor',[0 0 0]);set(gca,'ZColor',[0 0 0]);title('u(t)的时域波形','Color',[0 0 0]);axis([-2,60,-0.2,2]);b=[0 1];a=[1 0];subplot(2,3,2);lapulas1(b,a,t0);title('拉氏变换幅度曲面图','Color',[0 0 0]);subplot(2,3,3);lapulas2(b,a,t0);title('u(t)拉氏变换相位曲面图','Color',[0 0 0]);hold ont0=input('请输入信号尺度变换因子t0:')subplot(2,3,4);t=-8:0.001:60;y=Heaviside(t-t0);plot(t,y,'b');axis([-8,60,-0.2,2]);title(' u(t-t0)的时域波形','color',[0 0 0]);hold onsubplot(2,3,5);lapulas1(b,a,t0);title('u(t-t0)的拉氏变换曲面图','Color',[0 0 0]);hold onsubplot(2,3,6);lapulas2(b,a,t0);title('u(t-t0)拉氏变换相位曲面图','Color',[0 0 0]);20406000.511.52u(t)的时域波形 00.51-5050510拉氏变换幅度曲面图00.51-505-4-2024u(t)拉氏变换相位曲面图02040600.511.52 u(t-t0)的时域波形00.51-5050510u(t-t0)的拉氏变换曲面图00.51-505-4-2024u(t-t0)拉氏变换相位曲面图当输入t0=6时，由上述的波形图知信号在时间轴的平移后，其幅度曲面图按指数规律改变，，而相位曲面图则发生线性改变。
12.7 已知连续时间信号f(t)=exp(-2*t)*u(t). (1)求f （t ）的拉普拉斯变换F （s ）及傅里叶变换F(jw):syms t w;f=exp(-2*t)*sym('heaviside(t)'); L=laplace(f) F=fourier(f) L = 1/(s + 2) F =1/(w*i + 2)（1） 用MATLAB 分别绘出上述信号的拉普拉斯变换幅度曲面图|F(s)|和振幅频谱曲线|F(jw)|； 其波形和代码如下：-20-15-10-50510152000.050.10.150.20.250.30.350.40.450.5傅里叶变换（幅度频谱曲线）频率w=-20:0.1:20; Fw=1./(w*i + 2);plot(w,abs(Fw)) title('傅里叶变换（幅度频谱曲线）') xlabel('频率') pauseclf;a=-0:0.1:5;b=-20:0.1:20;[a,b]=meshgrid(a,b);c=a+i*b; c=1./(c + 2);c=abs(c);mesh(a,b,c); surf(a,b,c);view(-60,20) axis([-0,5,-20,20,0,0.5]);title('拉普拉斯变换幅度曲面图'); colormap(hsv);（3）观察比较信号振幅频谱曲线与拉普拉斯变换幅度曲面图在虚轴上的剖面曲线的关系，分析频域与复频域的对应关系与规律。
通过上述两图的拉氏变换的虚轴剖面与幅度频谱曲线的对比分析知，幅度频谱曲线是在拉氏变换F(s)的曲面图中当令s=jw 所得，即F(jw)=F(s)|s=jw12.8 已知连续时间系统的系统函数H （s ）分别如下： （4）H(s)=(s^2-4)/(s^2+4) (1)利用MATLAB 绘出系统的零、极点分布图，判断系统的稳定性； num=[1 0 -4]; den=[1 0 4]; H=tf(num,den); pzmap(H) [p,z]=pzmap(H)运行结果为：p =0 + 2.0000i 0 - 2.0000i z =2.0000 -2.000024-20-1010200.10.20.30.40.5拉普拉斯变换幅度曲面图-2-1.5-1-0.50.51 1.52-2.5-2-1.5-1-0.500.511.522.5P ole-Zero M apReal Axis (seconds -1)I m a g i n a r y A x i s (s e c o n d s -1)由分布图观察知，系统有位于虚轴上的一对共轭虚极点，故该系统不满足系统稳定的复频域条件，是不稳定系统。
(1) 求出系统的冲击响应h(t)并绘出其时域波形。
系统的冲击响应为： syms s;H(s)=(s^2-4)/(s^2+4); f=ifourier(H(s)运行结果为：f = -(4*pi*heaviside(-x)*exp(2*x) -2*pi*exp(-2*x)*dirac(x) - 2*pi*exp(2*x)*dirac(x) + (pi*exp(-2*x)*dirac(x, 1))/2 -(pi*exp(2*x)*dirac(x, 1))/2 + 4*pi*exp(-2*x)*heaviside(x))/(2*pi) 其对应的时域波形及代码如下： num=[1 0 -4]; den=[1 0 4];impulse(num,den);五、实验分析及实验小结1.编程时遇到函数源代码不存在导致无法显示结果。
解决办法：从书上找到源代码手动输入保存为脚本文件。
2.编程时还有图形参数设置不当，导致图形显示有问题。
解决办法：不断调试范围，直到显示正常。
2、实验参数对显示图形结果有重要影响，若参数不合适，图形结果不能表达出函特点，甚至不正确。
3.实验结果与理论计算值相吻合。
50100150200250-5-4-3-2-1012345Impulse ResponseTime (seconds)A m p l i t u d e。