西工大软件工程信号与系统实验四
西北工业大学
《信号与系统》实验报告
学院：软件与微电子学院
学号：
姓名：
专业：
实验时间：
实验地点：软件学院实验室310 指导教师：陈勇
西北工业大学
2017年9月
一、实验目的
运用MATLAB软件对理论课程所学的离散信号与连续信号的相关知识进行表示与验证
二、实验要求
1.学会使用MATLAB进行连续时间傅里叶变换的数值近似；
2.了解连续时间傅里叶变换性质；
3.了解系统的时域和频域特性；
4.学会使用MATLAB函数freqs，residue；
5.学会用部分分式展开求微分方程的单位冲激响应。
三、实验设备（环境）
1. Windows 10 64位系统
2. MATLAB R 2014b 软件环境
四、实验内容与步骤
4.2 连续时间傅里叶变换的数值近似
基本题（a）（b）（c）（d）（e）（f）（g）
4.3 连续时间傅里叶变换性质
基本题（a）（b）
4.4 系统的时域和频域特性
基本题（a）（b）（c）（d）
4.5 用部分分式展开求微分方程的单位冲激响应
基本题（a）（b）（c）
五、实验结果
4.2连续时间傅里叶变换的数值近似
(A)
代码如下：
结果如下：
(B)
代码如下：
clear;clc;
x1=sym('exp(-2*(t-5))*Heaviside(t-5)')
x2=sym('exp(2*(t-5))*Heaviside(-t+5)')
y1=fourier(x1)
y2=fourier(x2)
y=simple(y1+y2)
结果如下：
x1 =exp(-2*(t-5))*Heaviside(t-5)
x2 =exp(2*(t-5))*Heaviside(-t+5)
y1 =1/(2+i*w)*exp(-5*i*w)
y2 =1/(2-i*w)*exp(-5*i*w)
y =4*exp(-5*i*w)/(4+w^2)
(C)
代码如下：
clear;clc;
tau=0.01;T=10;
t=[0:tau:T-tau];
N=length(t)
y=exp(-2*abs(t-5));
y1=fft(y)
y2=fftshift(tau*fft(y)
错误分析：由于N的长度为1000，故计算出的样本Y(jw)值有1000个，由于计算结果太多，因此没有将运行结果保存过来。
(D)
构造一个频率样本向量w，它按照
w=-(pi/tau)+(0:N-1)*(2*pi/(N*tau));
由于红线基本在水平线周围浮动，可得CTFT近似值与解析所得的大概相同，但存在误差。
但由图可知，在较高频率上的近似不如较低频率上的好。
(G)
代码如下：
clear;clc;
tau=0.01;T=10;
t=[0:tau:T-tau];
N=length(t)
w=-(pi/tau)+(0:N-1)*(2*pi/(N*tau));
%通过近似求的X(jw)
y=exp(-2*abs(t-5));
y=fftshift(tau*fft(y));
4.3连续时间傅立叶变换性质
（A）
代码：
clear;clc;
load splat %装入一个采样的声信号
y=y(1:8192);
N=8192; %采样点个数
fs=8192; %采样频率
sound(y,fs);
Y=fftshift(fft(y));
w=[-pi:2*pi/N:pi-pi/N]*fs;%频率值
F=abs(Y);
plot(w,F);
title('连续时间傅立叶变换幅值');
y1=ifft(fftshift(Y));
y1=real(y1);
[y,y1]%输出变换前后的值
结果：
命令窗口结果：
-0.0163 -0.0163
0.0327 0.0327
0.0308 0.0308
-0.0223 -0.0223
-0.0327 -0.0327
由图形与表达式可知，这两个幅值图与解析表达式中频率响应的幅值一致
(C)
代码：
clear;clc;
t=linspace(0,5)
a0=3;a01=1/3;
a=[a0];
b=[1 a0];
a1=[a01];
b1=[1 a01];
subplot(211),impulse(a,b,5),grid on,legend('a0=3');
title('单位冲激相应');
subplot(212),impulse(a1,b1,5),grid on,legend('a0=1/3');
运行结果：
(D)
a0=3时幅值随时间衰减的速率比a0=1/3时要快，而单位冲激响应随时间衰减的速率却要慢。
因此，单位冲激响应随时间衰减的速率与频率响应幅值随频率下降的速率之间是相反的，
所以若单位冲激响应随时间衰减的速率大，则频率响应幅值随频率下降的速率小。
CTFT中的尺度变换性质说明这一关系。
4.5 用部分分式展开求微分方程的单位冲激响应
(A)
频率响应为：H（jw）=（（jw）-2）/((jw).^2+(3*jw/2)+1/2))
（B）。
信号与系统实验(MATLAB 西电版)实验4 离散时间信号的时域基本运算_OK
图 4.5 序列及其平移
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实验4 离散时间信号的时域基本运算
2.
已知序列f(k)={2，3，1，2，3，4，3，1}，对应的k值为 -3≤k≤4 f1(k)=f(k-2)，f2(k)=f(-k)，f3(k)=f(k-1)ε(k)， f4(k)=f(-k+2)，f5(k)=f(k+1), f6(k)=f(k-2)ε(k)，f7(k)=f(k+2)ε(k)
5) MATLAB x1=-2：2; %序列1 k1=-2：2; k0=2; k=k1+k0; f=x1; stem(k，f，′filled′); axis(［min(k)-1，max(k)+1，min(f)-0.5，max(f)+0.5］); 序列及其平移如图4.5
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实验4 离散时间信号的时域基本运算
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实验4 离散时间信号的时域基本运算
(1) 在计算机中输入程序，验证并记录实验结果，经过 (2) 对于设计性实验，应自行编制完整的实验程序，重复 验证性实验的过程，并在实验报告中给出完整的自编程序。
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axis(［min(k)-1，max(k)+1，min(f)-0.5，max(f)+0.5］);
序列及其翻转如图4.3所示。
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实验4 离散时间信号的时域基本运算
图 4.3 序列及其翻转
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实验4 离散时间信号的时域基本运算
4)
MATLAB
x1=-2：2;
%序列1
两个序列的乘法如图4.2
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西北工业大学操作系统实验报告实验四
实验四进程与线程一、实验目的（1）理解进程的独立空间；（2）理解线程的相关概念。
二、实验内容与要求1、查阅资料，掌握进程创建和构造的相关知识和线程创建和构造的相关知识，了解C语言程序编写的相关知识；2、理解进程的独立空间的实验内容及步骤（1）编写一个程序，在其 main（）函数中定义一个变量 shared，对其进行循环加/减操作，并输出每次操作后的结果；（2）使用系统调用 fork（）创建子进程，观察该变量的变化；（3）修改程序把 shared变量定义到 main（）函数之外，重复第（2）步操作，观察该变量的变化。
3、理解线程的实验步骤（1）编写一个程序，在其 main（）函数中创建一个（或多个）线程，观察该线程是如何与主线程并发运行的。
输出每次操作后的结果；（2）在 main()函数外定义一个变量shared（全局变量），在main()中创建一个线程，在 main()中和新线程shared进行循环加/减操作，观察该变量的变化；（3）修改程序把shared变量定义到 main（）函数之内，重复第（2）步操作，观察该变量的变化。
4、对整个实验过程进行分析总结，给出详细步骤；(1) 观察上述进程执行结果，并分析原因；(2) 提交源程序清单，并附加流程图与注释。
三、实验过程1、进程的与线程的创建和构造(1).进程的创建和构造进程简单来说就是在操作系统中运行的程序，它是操作系统资源管理的最小单位。
但是进程是一个动态的实体，它是程序的一次执行过程。
进程和程序的区别在于：进程是动态的，程序是静态的，进程是运行中的程序，而程序是一些保存在硬盘上的可执行代码。
新的进程通过克隆旧的程序（当前进程）而建立。
fork()和clone()（对于线程）系统调用可用来建立新的进程。
（2）线程的创建和构造线程也称做轻量级进程。
就像进程一样，线程在程序中是独立的、并发的执行路径，每个线程有它自己的堆栈、自己的程序计数器和自己的局部变量。
信号与系统软件实验实验报告
信号与系统软件实验实验报告一、实验目的本次信号与系统软件实验的主要目的是通过使用相关软件工具，深入理解和掌握信号与系统的基本概念、原理和分析方法，并通过实际操作和实验结果的观察与分析，提高对信号处理和系统性能的认识和应用能力。
二、实验环境本次实验使用的软件工具为_____，运行环境为_____操作系统。
计算机配置为_____处理器，＿____内存，＿____硬盘。
三、实验内容1、信号的表示与运算生成常见的连续时间信号，如正弦信号、余弦信号、方波信号、锯齿波信号等，并观察其波形和特征参数。
对生成的信号进行加、减、乘、除等运算，分析运算结果的波形和频谱变化。
2、系统的时域分析构建简单的线性时不变系统，如一阶惯性系统、二阶振荡系统等。
输入不同类型的信号，如阶跃信号、冲激信号等，观察系统的输出响应，并分析系统的稳定性、瞬态性能和稳态性能。
3、系统的频域分析对给定的系统进行频率响应分析，计算系统的幅频特性和相频特性。
通过改变系统的参数，观察频率响应的变化规律，并分析系统对不同频率信号的滤波特性。
4、信号的采样与重构对连续时间信号进行采样，研究采样频率对信号重构的影响。
采用不同的重构方法，如零阶保持重构、一阶线性重构等，比较重构信号与原始信号的误差。
四、实验步骤1、打开实验软件，熟悉软件的操作界面和功能菜单。
2、按照实验内容的要求，依次进行各项实验操作。
在信号表示与运算实验中，通过软件提供的函数生成所需的信号，并使用绘图功能显示信号的波形。
然后，利用软件的计算功能进行信号运算，并观察运算结果的波形。
对于系统时域分析实验，首先在软件中构建指定的系统模型，然后输入相应的激励信号，使用仿真功能获取系统的输出响应。
通过观察输出响应的波形，分析系统的性能指标，如上升时间、调节时间、超调量等。
在系统频域分析实验中，利用软件的频率响应分析工具，计算系统的幅频特性和相频特性曲线。
通过调整系统的参数，如增益、时间常数等，观察频率响应曲线的变化情况，并总结规律。
西工大信号与系统 实验
西北工业大学《信号与系统》实验报告西北工业大学2016 年10 月B: 程序代码：n=0:100;x1=exp(j*pi*n/4); x2=sin(pi*n/8+pi/16); x3=(9/10).^n; x4=n+1;a=[1 ];b=[1 ]; y1=filter(a,b,x1); subplot(5,2,1);stem([0:100],real(x1)); title('real(x1￡?'); subplot(5,2,2);stem([0:100],real(y1)); title('real￡¨y1￡?');title('x4');subplot(5,2,10);stem([0:100],y4);title('y4');图像：结论：信号X1和X3是这个LTI系统的特征函数。
结论：x1的特征值为： x3的特征值为：用离散时间傅里叶级数综合信号A．代码：clear;clc;x=sym('exp(-2*abs(t))')y=fourier(x)运行结果：x =exp(-2*abs(t)) y =4/(4+w^2) B．代码：clear;clc;x1=sym('exp(-2*(t-5))*Heaviside(t-5)')x2=sym('exp(2*(t-5))*Heaviside(-t+5)')y1=fourier(x1)y2=fourier(x2)y=simple(y1+y2)运行结果： x1 =exp(-2*(t-5))*Heaviside(t-5) x2 =exp(2*(t-5))*Heaviside(-t+5)y1 =1/(2+i*w)*exp(-5*i*w)y2 =1/(2-i*w)*exp(-5*i*w)y =4*exp(-5*i*w)/(4+w^2)C．代码：clear;clc;tau=;T=10;t=[0:tau:T-tau];N=length(t)y=exp(-2*abs(t-5));y1=fft(y)y2=fftshift(tau*fft(y)分析：由于N的长度为1000，故计算出的样本Y(jw)值有1000个，若已知)(2t x 的图， )(3t x 的傅立叶系数是)(2t x 傅立叶系数的共扼；体现在频域中幅频特性相同，相位不同。
西工大信号和系统_实验
西北工业大学
《信号与系统》实验报告
西北工业大学
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上图分别是0<n<2N-1,M=4,5,7,10时，Xm[n]的图像。
由上图可看出，当M=4时，基波周期T=3；M=5时，基波周期T=12 M=10时，基波周期T=6；所以当M=4时，得到的最小整数周期为
Xm(n)=sin(2πMn/N)的频率w=2πM/N，由公式得周期T=2k k=1,2,...）。
当N/M为正整数时，最小周期T=N/M；当N/M为有理数时，都有最小周期T=N；当N/M为无理数时，该序列不是周期序列
b.
以上是代码，下图是运行结果
可得出结论：如果2*pi/w0不是有理数，则该信号不是周期的 1.3离散时间信号时间变量的变换
b. 代码如下：x=zeros(1,11); x(4)=2;
x(6)=1;
x(7)=-1;
x(8)=3;
n=-3:7;
n1=n-2;
n2=n+1;
n3=-n;
n4=-n+1;
y1=x；
X超前2得到y1,；x延时1得到y2；x倒置再延时1得到y3；x倒置再延时2得到y4.
发现了课本中的一个错误
和书上的图1.2是一致的。
b:正余弦函数分别定义如下：
T=4
a:。
信号与系统实验软件实验报告
信号与系统实验软件实验报告一、实验目的本次实验旨在通过使用信号与系统实验软件，深入理解信号与系统的基本概念和原理，掌握常见信号的产生、变换和分析方法，培养对信号处理的实际操作能力和问题解决能力。
二、实验环境1、计算机：＿____ 型号，配置为_____ 。
2、操作系统：＿____ 版本。
3、实验软件：＿____ 信号与系统实验软件，版本_____ 。
三、实验内容及步骤（一）常见信号的产生与观察1、打开实验软件，进入信号产生模块。
2、依次生成正弦信号、余弦信号、方波信号、锯齿波信号和脉冲信号。
3、调整信号的频率、幅度和相位等参数，观察信号波形的变化。
（二）信号的时域变换1、对已生成的正弦信号进行平移、反转和尺度变换操作。
2、观察变换后信号的波形，理解时域变换对信号的影响。
（三）信号的卷积运算1、输入两个已知的信号，分别为 f1(t) 和 f2(t) 。
2、利用软件中的卷积运算功能，计算 f1(t) 和 f2(t) 的卷积结果 f(t) 。
3、绘制卷积后的信号波形，分析卷积运算的特点和物理意义。
（四）系统的时域分析1、构建一个简单的线性时不变系统，例如一阶低通滤波器。
2、输入不同的测试信号，观察系统的输出响应。
3、分析系统的稳定性、暂态响应和稳态响应等特性。
（五）系统的频域分析1、对上述线性时不变系统进行频域分析。
2、计算系统的频率响应函数H(ω) 。
3、绘制幅频特性曲线和相频特性曲线，理解系统的滤波特性。
四、实验结果与分析（一）常见信号的产生与观察通过调整参数，我们得到了不同频率、幅度和相位的正弦信号和余弦信号。
可以发现，频率决定了信号的周期，幅度决定了信号的大小，相位则决定了信号的起始位置。
方波信号具有陡峭的上升沿和下降沿，锯齿波信号呈现线性上升或下降的趋势，脉冲信号则在短时间内有较大的幅值。
（二）信号的时域变换平移操作使信号在时间轴上整体移动，反转操作将信号关于纵轴对称，尺度变换改变了信号的周期或宽度。
西北工业大学_信号与线性系统实验报告_实验八、实验九
西北工业大学信号与线性系统实验报告学号姓名：主持人：参与人：主持人： 参与人： 实验八 一阶网络特性测量1.实验内容在电路系统中，一阶系统是构成复杂系统的基本单元。
学习一阶系统的特点有助于对一般系统特性的了解。
一阶系统的传输函数一般可以写成：γ+⋅=s H s H 1)(0 因果系统是稳定的要求：0>γ，不失一般性可设τγ10==H 。
该系统的频响特性为： 11)(+Ω=Ωτj H从其频响函数中可以看出系统响应呈低通方式，其3dB 带宽点τ1。
系统的波特图如下图：θ一阶低通系统的单位冲击响应与单位阶跃响应如下图：2.实验过程1、一阶网络波特图的测量：（1）首先用低频信号源产生一正弦信号，输出信号幅度为2Vpp。
加入到“一阶网络”模块的X输入端。
（2）用示波器测量一阶网络的输出信号Y(t)。
（3）然后从低频开始不断增加信号源的输出频率（1KHz一个步进），并保持其输出幅度不变，测量相应频点一阶网络的输出信号，并记录下输出信号的幅度、输入信号与输出信号的相位差。
以频率与输出幅度（可换算成相对0点的相对电平值，其单位为dB）为变量画出一曲线，同时以频率与输入输出信号相位差为变量画出一曲线。
这两条曲线即为一阶网络的波特图。
2、一阶网络单位阶跃响应测量：（1）按1.3节使JH5004信号产生模块处于模式2，在该模式下，脉冲信号输出端产生一周期为45ms的方波信号。
（2）将脉冲信号加入到“一阶网络”模块的X1输入端。
用示波器测量一阶网络的单位阶跃响应。
3、用二次开发模块的元件，改变一阶网络的元件参数，重复上述实验。
3.实验数据（1）一阶网络波特图的测量主持人：参与人：①频率为1KHZ时的输出信号以及输入输出信号的对比图②频率为2KHZ时的输出信号以及输入输出信号的对比图主持人：参与人：③频率为3KHZ时的输出信号以及输入输出信号的对比图④频率为4KHZ时的输出信号以及输入输出信号的对比图主持人：参与人：⑤频率为5KHZ时的输出信号以及输入输出信号的对比图主持人：参与人：（2）一阶网络单位阶跃响应测量（未改变一阶网络的原件参数）（3）一阶网络波特图的测量（并联一个4.3K）①用示波器测量一阶网络1khz输出及输入输出对比图主持人：参与人：②用示波器测量一阶网络2khz输出及输入输出对比图③用示波器测量一阶网络3khz输出及输入输出对比图主持人：参与人：④用示波器测量一阶网络4khz输出及输入输出对比图主持人：参与人：⑤用示波器测量一阶网络5khz输出及输入输出对比图（4）一阶网络单位阶跃响应测量（并联一个4.3KΩ的电阻）主持人：参与人：4.实验结果分析及思考1、一阶网络波特图实测曲线与理论曲线的对比分析。
西工大《信号与系统》实验报告
西北工业大学信号与线性系统实验报告学院：班级：姓名学号：实验一 常用信号的分类与观察一、实验内容观察常用信号的波形特点及其产生方法；使用示波器对常用波形测量参数；掌握JH5004信号产生模块的操作；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。
常用的信号有：指数信号、正弦信号、指数衰减正弦信号、复指数信号、Sa （t ）信号、钟形信号、脉冲信号等。
1、 指数信号：指数信号可表示为at Ke 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：在JH5004“信号与系统”实验平台的信号产生模块可产生a<0，t>0的at ke函数的波形。
通过示波器测量输出信号波形，测量at ke 函数的a 、K 参数。
2、 正弦信号：其表达式为)sin()(θ+⋅=t w K t f ，其信号的参数有：振幅K 、角频率w 、与初始相位θ。
其波形如下图所示：通过示波器测量输出信号测量波形，测量正弦信号的振幅K 、角频率w 参数。
3、 指数衰减正弦信号：其表达式为⎩⎨⎧><=-)0()0(0)(t Ke t t f at ，其波形如下图：4、 复指数信号：其表达式为)sin()cos()()(wt e jK wt e K e K e K t f t t t jw st ⋅⋅+⋅⋅=⋅=⋅=+σσσ一个复指数信号可分解为实、虚两部分。
其中实部包含余弦衰减信号，虚部则为正弦衰减信号。
指数因子实部表征了正弦与余弦函数振幅随时间变化的情况。
一般0<σ，正弦及余弦信号是衰减振荡。
指数因子的虚部则表示正弦与余弦信号的角频率。
西工大软件工程信号与系统实验四
西北工业大学《信号与系统》实验报告学院：软件与微电子学院学号：姓名：专业：实验时间：实验地点：软件学院实验室310 指导教师：陈勇西北工业大学2017年9月一、实验目的运用MATLAB软件对理论课程所学的离散信号与连续信号的相关知识进行表示与验证二、实验要求1.学会使用MATLAB进行连续时间傅里叶变换的数值近似；2.了解连续时间傅里叶变换性质；3.了解系统的时域和频域特性；4.学会使用MATLAB函数freqs，residue；5.学会用部分分式展开求微分方程的单位冲激响应。
三、实验设备（环境）1. Windows 10 64位系统2. MATLAB R 2014b 软件环境四、实验内容与步骤4.2 连续时间傅里叶变换的数值近似基本题（a）（b）（c）（d）（e）（f）（g）4.3 连续时间傅里叶变换性质基本题（a）（b）4.4 系统的时域和频域特性基本题（a）（b）（c）（d）4.5 用部分分式展开求微分方程的单位冲激响应基本题（a）（b）（c）五、实验结果4.2连续时间傅里叶变换的数值近似(A)代码如下：结果如下：(B)代码如下：clear;clc;x1=sym('exp(-2*(t-5))*Heaviside(t-5)')x2=sym('exp(2*(t-5))*Heaviside(-t+5)')y1=fourier(x1)y2=fourier(x2)y=simple(y1+y2)结果如下：x1 =exp(-2*(t-5))*Heaviside(t-5)x2 =exp(2*(t-5))*Heaviside(-t+5)y1 =1/(2+i*w)*exp(-5*i*w)y2 =1/(2-i*w)*exp(-5*i*w)y =4*exp(-5*i*w)/(4+w^2)(C)代码如下：clear;clc;tau=0.01;T=10;t=[0:tau:T-tau];N=length(t)y=exp(-2*abs(t-5));y1=fft(y)y2=fftshift(tau*fft(y)错误分析：由于N的长度为1000，故计算出的样本Y(jw)值有1000个，由于计算结果太多，因此没有将运行结果保存过来。
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。