信号实验报告
更新时间:2024-01-14 19:16:01 阅读量: 教育文库 文档下载
信 号 与 系 统
上 机 实 验 报 告
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摘要
本次实验使基于Matlab对一些基本信号进行处理,包括信号的产生,信号的运算、拆分,对信号求卷积以及对画出信号频域响应等操作。本次实验一共有3个实验题目。
实验一是表示信号、系统的Matlab函数、工具箱的基本运用。这个实验要求我们用Matlab工具箱表示出集中基本的离散信号,包括单位冲激信号、单位阶跃序列、正弦序列和指数序列,并对这些信号进行一些基本的运算,包括信号加、信号乘、信号奇偶拆分,最后通过工具箱的出来的图像,分析出生成新信号的周期。
实验二使研究离散系统的冲激响应、卷积和。这个实验首先要求我们用Matlab工具箱计算两个信号的卷积,并作出图像;然后用工具箱由离散信号的差分方程求解系统输出,并做出图像;然后再自己写一个用filter函数求解系统输出的程序。
实验三是研究离散系统的转移函数、零极点分布和模拟。这个实验首先要求我们用Matlab工具箱根据系统函数求出系统的零极点,画出零极点图;然后根据系统的零极点图求系统的频域响应。
本次上机实验就是运用Matlab对信号进行简单的处理和求解一些信号简单的特征。
关键字:信号 系统 卷积 周期 零极点 频域响应
实验一:表示信号、系统的MATLAB函数、工具箱
实验目的:
1、加深对离散信号的理解
2、熟悉表示信号的基本MATLAB函数 实验内容:
1、基本离散信号的表示和简单运算
通过MATLAB工具箱,设置一下基本的参数就可以得到常用的离散信号。实验设置的参数以及结果如图1-图4。
图1单位冲击信号 图2单位阶跃序列
图3正弦序列 图4指数序列
对信号进行简单运算,例如将两个正弦信号进行信号加和信号乘,参数设置如图5,结果信号加结果如图6,信号乘结果如图7。然后对单位阶跃序列进行就拆分如图8。
图5 两个正弦信号参数设置
图6 两个正弦序列相加后的结果
图7 两个正弦序列信号乘结果
图8 单位阶跃序列的就拆分
2、判断信号的周期
画出x(n)=sin(pi*n/4)*cos(pi*n/4)的图形,并判断周期。其中pi=3.1415926…
这个题目即可以直接用工具箱完成,也可以自己编写程序完成。如果用MATLAB工具箱信号乘完成,实验参数设置如图9,实验结果如图10。
图9 x(n)两个子信号参数设置
图10 MAALAB工具箱生成x(n)图像
如果自己写脚本程序来完成,程序如下: n=0:31;
x=sin(pi*n/4).*cos(pi*n/4); stem(n,x);
title('x(n)图像') xlabel('n'); ylabel('幅值'); 实验结果如图11
x(n)图像0.60.40.20幅值-0.2-0.4-0.6-0.8051015n20253035
图11 程序得到x(n)图像
通过对比发现,两种处理方法的得到的图像是一样的,通过图形很容易得到
x(n)的周期是4。
实验二:离散系统的冲击响应、卷积和
实验目的:
1、加深对离散系统冲激响应、卷积和分析方法的理解; 2、熟悉MATLAB中conv函数和filter函数的使用 实验内容:
1、离散信号的卷积和
输入两个信号,通过MATLAB工具箱直接求出两个信号的卷积和,实验设置参数和结果如图12。
图12 卷积和参数设置及结果
2、有离散信号的差分方程求系统的输出
通过设置线性常系数差分方程的系数和输入序列x(n),求出输出信号y(n),参数设置及结果如图13。
图13 有差分方程求系统输出的参数设置及结果
3、利用MATLAB函数filter来实现求离散时间卷积和,例如,求解满足差分方程系统输出的程序如下:
b=[2,1,0.5]; a=[1];
x=[1 2 3 2]; y=filter(b,a,x); stem(y)
title('利用filter函数求系统输出'); xlabel('n'); ylabel('幅值');
程序得到的结果如图14。
利用filter函数求系统输出98765幅值4321011.522.5n33.54
图14 利用filter函数求解系统输出
实验三:离散系统的转移函数、零极点分布和模拟(综合性)
实验目的:
1、加深对离散信号系统转移函数、零极点概念的理解; 2、会根据系统的转移函数求系统零极点分布;
3、利用MATLAB函数tf2zp、zplane求系统零极点及绘制零极点图 实验内容:
1、由离散信号系统的转移函数绘制系统的零极点图
用MATLAB工具箱,对离散时间系统转移函数参数设置,绘出令零极点图,如图15。
图15 转移函数参数设置及零极点分布图
通过MATLAB相关函数,可以对这个系统进行频域分析,脚本程序如下: b=[2 0.4 1]; a=[3 2 0.5];
[H,w]=freqz(b,a,400,'whole'); Hm=abs(H); Hp=angle(H); subplot(2,1,1) plot(w,Hm), grid on
xlabel('\\omega(rad/s)'), ylabel('Magnitude')
title('离散系统幅频特性曲线') subplot(2,1,2) plot(w,Hp), grid on
xlabel('\\omega(rad/s)'), ylabel('phase')
title('离散系统相频特性曲线') 求解频域响应图像如图16。
离散系统幅频特性曲线2Magnitude1.510.5001234567?(rad/s)离散系统相频特性曲线21phase0-1-201234567?(rad/s)
图16 离散时间系统的频域响应
心得体会:
通过本次实验,我又进一步熟悉了MATLAB软件和信号与系统课程的相关知
识,会用MATLAB工具箱来解决一些简单的信号处理,也在实践中锻炼了自己动手能力。通过这几个实验的操作,我也进一步理解了卷积和、系统冲激响应、转移函数和零极点分布的概念和意义。
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