信號與系統(tǒng)實驗四、五實驗報告

1、實驗五：基于Matlab的連續(xù)信號生成及時頻域分析一、實驗要求1、通過這次實驗，學(xué)生應(yīng)能掌握Matlab軟件信號表示與系統(tǒng)分析的常用方法。2、通過實驗，學(xué)生應(yīng)能夠?qū)B續(xù)信號與系統(tǒng)的時頻域分析方法有更全面的認(rèn)識。二、實驗內(nèi)容一周期連續(xù)信號1) 正弦信號：產(chǎn)生一個幅度為2，頻率為4Hz，相位為/6的正弦信號；2) 周期方波：產(chǎn)生一個幅度為1，基頻為3Hz，占空比為20%的周期方波。非周期連續(xù)信號3) 階躍信號；4) 指數(shù)信號：產(chǎn)生一個時間常數(shù)為10的指數(shù)信號；5) 矩形脈沖信號：產(chǎn)生一個高度為1、寬度為3、延時為2s的矩形脈沖信號。三、實驗過程一1) t=0:0.001:1;ft1=2*sin(8

2、*pi*t+pi/6);plot(t,ft1);2) t=0:0.001:2;ft1=square(6*pi*t,20);plot(t,ft1),axis(0,2,-1.5,1.5); 3) t=-2:0.001:2;y=(t>0);ft1=y;plot(t,ft1),axis(-2,2,-1,2); 4) t=0:0.001:30;ft1=exp(-1/10*t);plot(t,ft1),axis(0,30,0,1); 5) t=-2:0.001:6;ft1=rectpuls(t-2,3);plot(t,ft1),axis(-2,6,-0.5,1.5); 四、實驗內(nèi)容二1) 信號的尺度

3、變換、翻轉(zhuǎn)、時移（平移）已知三角波f(t)，用MATLAB畫信號f(t)、f(2t)和f(2-2t) 波形，三角波波形自定。2) 信號的相加與相乘相加用算術(shù)運(yùn)算符“+”實現(xiàn)，相乘用數(shù)組運(yùn)算符“.*”實現(xiàn)。已知信號x(t)=exp(-0.4*t),y(t)=2cos(2pi*t)，畫出信號x(t)+y(t)、x(t)*y(t)的波形。3) 離散序列的差分與求和、連續(xù)信號的微分與積分已知三角波f(t)，畫出其微分與積分的波形，三角波波形自定。五、實驗過程二1) t=-3:0.001:3;ft1=tripuls(t,4,0.5);subplot(3,1,1);plot(t,ft1);title(&#

4、39;f(t)');ft2=tripuls(2*t,4,0.5);subplot(3,1,2);plot(t,ft2);title('f(2t)');ft3=tripuls(2-2*t,4,0.5);subplot(3,1,3);plot(t,ft3);title('f(2-2t)');2) t=0:0.001:8;ft1=exp(-0.4*t)+2*cos(2*pi*t);subplot(2,1,1);plot(t,ft1);title('x(t)+y(t)');ft2=exp(-0.4*t).*(2*cos(2*pi*t);subpl

5、ot(2,1,2);plot(t,ft2);title('x(t)*y(t)');3) t=-3:0.01:3;f1=tripuls(t,4,0.5);mf=max(f1);nf=min(f1);df=diff(f1)/0.01;mdf=max(df);ndf=min(df);f=inline('tripuls(t,4,0.5)');for x=1:length(t) intf(x)=quad(f,-3,t(x);endmif=max(intf);nif=min(intf);subplot(3,1,1),plot(t,f1,'linewidth'

6、,2);grid;line(-3 3,0 0);ylabel('f(t)')axis(-3,3,nf-0.2,mf+0.2)subplot(3,1,2),plot(t(1:length(t)-1),df,'linewidth',2);grid;line(-3 3,0 0);ylabel('df(t)/dt')axis(-3,3,ndf-0.2,mdf+0.2)subplot(3,1,3),plot(t,intf,'linewidth',2);grid;line(-3 3,0 0);ylabel('f(t)的積分')

7、axis(-3,3,nif-0.2,mif+0.2)xlabel('t') 六、實驗內(nèi)容三1) 連續(xù)時間系統(tǒng)零狀態(tài)響應(yīng)的求解方法求系統(tǒng)y”(t)+2y(t)+100y(t)=10f(t)的零狀態(tài)響應(yīng)，已知f(t)=(sin2t) u(t)。2) 連續(xù)時間系統(tǒng)沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)的求解方法求系統(tǒng)y”(t)+2y(t)+100y(t)=10f(t)的零狀態(tài)響應(yīng)，已知f(t)為單位沖激信號。七、實驗過程三1) t=0:0.01:5;sys=tf(1,1 2 100);f=10*sin(2*pi*t);y=lsim(sys,f,t);plot(t,y);xlabel('Time(

8、sec)')ylabel('y(t)')2) t=0:0.01:5;sys=tf(10,1 2 100);y=impulse(sys,t);plot(t,y);xlabel('Time(sec)')ylabel('h(t)')八、實驗內(nèi)容四1) 試用MATLAB畫出圖示周期三角波信號的頻譜。周期信號的頻譜為：2) 試用數(shù)值方法近似計算三角波信號的頻譜圖示三角波可表示為：三角波信號頻譜的理論值為：九、實驗過程四1) N=8;n1=-N:-1;c1=-4*j*sin(n1*pi/2)/pi2./n1.2;c0=0;n2=1:N;c2=-4*j

9、*sin(n2*pi/2)/pi2./n2.2;cn=c1 c0 c2;n=-N:N;subplot(2,1,1);stem(n,abs(cn);ylabel('Cn的幅度');subplot(2,1,2);stem(n,angle(cn);ylabel('Cn的相位');xlabel('omega/omega()'); 2) function y=sf1(t,w)y=(t>=1&t<=1).*(1-abs(t).*exp(1j*w*t);endw=linspace(-6*pi,6*pi,512);N=length(w);F=

10、zeros(1,N);for k=1:N F(k)=quad('sf1',-1,1,w(k);endfigure(1);plot(w,real(F);xlable('omega');ylabel('F(jomega)');figure(2);plot(w,real(F)-sinc(w/2/pi).2);xlabel('omega');title('計算誤差');實驗四：頻域分析設(shè)計實驗一、實驗要求理解頻域分析。撰寫實驗報告，重點(diǎn)寫清楚設(shè)計原理，設(shè)計流程圖，結(jié)果分析。二、實驗內(nèi)容1、了解頻域分析的原理通信與控制系統(tǒng)的

11、主要任務(wù)是有效而可靠地傳輸信號，或按某種預(yù)定要求對信號進(jìn)行處理。從時域、頻域、S域（復(fù)頻域）就信號與線性系統(tǒng)的基本特性進(jìn)行分析，目的是為了探索信號經(jīng)線性系統(tǒng)傳輸與處理的基本規(guī)律。在線性時不變系統(tǒng)分析中，我們把系統(tǒng)響應(yīng)分為零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)，可以分別求取后疊加。零輸入響應(yīng)中各起始條件的作用也可分別計算在取其和。在零狀態(tài)響應(yīng)的研究中，我們曾把激勵信號分解為許多沖激函數(shù)的疊加，而系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)r(t)等于沖激響應(yīng)h(t)與激勵信號e(t)之卷積，r(t)=h(t)*e(t)，利用傅立葉變換的卷積定理，可轉(zhuǎn)化為R(jw)=H(jw)E(jw)式中，R(jw).H(jw).E(jw)分別為r(t)

12、.h(t).e(t)的變換式。H(jw)稱為系統(tǒng)函數(shù)，可以簡明、直觀地給出系統(tǒng)響應(yīng)的許多規(guī)律。2、熟悉visual c的設(shè)計環(huán)境和c語言。3、設(shè)計實現(xiàn)流程。重點(diǎn)了解信號的輸入，傅里葉變換，傅里葉逆變換，以及圖形顯示的方法。三、實驗過程1、for(int i=0;i<128;i+)v1ti=0.5;for(int j=128;j<230;j+)v1tj=1;for(int k=230;k<256;k+)v1tk=0;IsDraw=false;2、for(int i=0;i<128;i+)v1ti=sin(i/2/3.1415926);for(int j=128;j<256;j+)v1tj=0;IsDraw=false;因為窗信號的頻譜是Sa函數(shù) 所以對正弦函數(shù)加窗后 相當(dāng)于對窗函數(shù)調(diào)制 頻譜分別向兩