华工信号与系统实验六
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2012 级《信号与控制综合实验》课程实验报告(基本实验一:信号与系统基本实验)姓名学号U2012 专业班号电气同组者1 学号U2012专业班号电气同组者2 学号专业班号指导教师日期2014-11-9实验成绩评阅人实验评分表目录实验一常用信号的观察 (4)实验二、零输入响应、零状态响应及完全响应 (6)实验五、无源滤波器和有源滤波器 (10)实验六、LPF、HPF、BPF、BEF间的变换 (19)实验七、信号的采样与恢复 (25)实验八、调制与解调 (34)实验结论总结 (38)心得与自我评价 (38)参考文献 (40)实验一、常用信号的观察一、实验原理描述信号的方法有很多种,可以用数学表达式(时间的函数),也可以用函数图形(信号的波形)。
信号可以分为周期信号和非周期信号两种。
普通示波器可以观察周期信号,具有暂态拍摄功能的示波器可以观察到非周期信号的波形。
目前,常用的数字示波器可以非常方便地观察周期信号及非周期信号的波形。
二、实验目的了解常见信号的波形和特点。
了解常见信号有关参数的测量,学会观察常见信号组合函数的波形。
学会使用函数发生器和示波器,了解所用仪器原理与所观察信号的关系。
掌握基本的误差观察和分析方法。
三、实验内容1、观察常用的正弦波、方波、三角波、锯齿波等信号的波形。
2、用示波器测量信号,读取信号的幅值和频率。
四、实验步骤1、接通函数发生器的电源。
2、调节函数发生器选择不同的频率和不同波形,用示波器观察输出波形的变化。
五、实验结果1、频率f=299.995Hz,幅值Vp=500mV,周期T=3.33ms的正弦信号如图所示:图1-1函数表达式为V(t)=0.5sin(600πt)。
2、频率f=399.988Hz,幅值Vp=500mV ,周期T=2.5ms 的方波信号如图所示:图1-2方波信号函数表达式为V(t)=⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≤<-≤≤T t T T t 2,5.020,5.0。
3、频率f=400Hz,幅值Vp=0.5V 的三角波信号如图所示:图1-3三角波信号函数表达式为V(t)= ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≤<+-≤≤-434,18.044,8.0T t T t T t T t 。
电气学科大类2007 级《信号与控制综合实验》课程实验报告(基本实验一:信号与系统基本实验)姓名:徐浩泽学号:U200712294专业班号:电气提高班指导教师:何俊佳日期:实验成绩:评阅人:实验评分表目录《信号与控制综合实验》课程 (1)实验报告 (1)(基本实验一:信号与系统基本实验) (1)实验项目 (3)说明: (3)实验一常用信号的观察 (3)一、实验目的 (3)二、实验原理 (3)三、实验内容 (3)四、实验设备 (3)五、实验步骤 (3)六、实验报告 (4)实验三非正弦周期信号的分解与合成 (6)一、实验目的 (6)二、实验原理 (6)三、实验内容 (6)四、实验设备 (7)五、实验步骤 (7)六、实验报告 (8)七、实验思考题 (9)实验六低通、高通、带通、带阻滤波器间的变换 (10)一、实验目的 (10)二、实验原理 (10)三、实验内容 (10)四、实验设备 (10)五、实验步骤 (11)六、实验报告 (11)七、实验思考题 (13)实验七信号的采样与恢复实验 (14)一、实验目的 (14)二、实验原理 (14)三、实验内容 (15)四、实验设备 (15)五、实验步骤 (15)六、实验报告 (16)实验八调制与解调实验 (19)一、实验目的 (19)二、实验原理 (19)三、实验内容 (20)四、实验设备 (21)五、实验步骤 (21)七、实验思考题 (23)实验项目说明:实验报告中的实验目的、原理、内容、设备、步骤摘自《华中科技大学电气与电子工程学院实验教学中心信号与控制综合实验指导书》,并根据实际试验情况略有改动。
实验一常用信号的观察一、实验目的学习函数发生器和示波器的使用。
二、实验原理数字式示波器可以观察周期信号以及非周期信号的波形。
三、实验内容1、观察常用的信号,如:正弦波、方波、三角波、锯齿波。
2、用示波器测量信号,读取信号的幅度和频率。
四、实验设备1、函数发生器1台2、数字示波器1台五、实验步骤1、接通函数发生器的电源。
2012 级《信号与控制综合实验》课程实验报告(基本实验一:信号与系统基本实验)姓名学号U2012 专业班号电气12 同组者1 学号U2012指导教师日期实验成绩评阅人实验评分表目录1实验一、常用信号的观察 (1)2实验二、零输入相应、零状态响应及完全响应 (4)3实验五、无源滤波器与有源滤波器 (9)4实验六、LPF、HPF、BPF、BEF间的变换 (18)5实验七、信号的采样与恢复 (25)6实验八、调制与解调 (30)7思考与体会 (31)8参考文献 (39)1 实验一常见信号的观察1.1任务和目标了解常见信号的波形和特点。
了解常见信号有关参数的测量,学会观察常见信号组合函数的波形。
学会使用函数发生器和示波器,了解所用仪器原理与所观察信号的关系。
掌握基本的误差观赏和分析方法。
1.2原理分析描述信号的方法有很多种,可以用数学表达式(时间的函数),也可以用函数图形(信号的波形)。
信号可以分为周期信号和非周期信号两种。
普通示波器可以观察周期信号,具有暂态拍摄功能的示波器可以观察到非周期信号的波形。
目前,常用的数字示波器可以非常方便地观察周期信号及非周期信号的波形。
1.3实验方案(1)观察常用的正弦波、方波、三角波、锯齿波等信号及一些组合函数的波形。
(2)用示波器测量信号,读取信号的幅值和频率。
1.4具体实现(1)接通函数发生器电源。
(2)调节函数发生器选择不同频率、不同波形输出。
(3)用数字示波器观察各发生器输出函数波形、幅值、频率等特性。
1.5实验结果(1)正弦信号观察与测量,波形如图1-1所示。
图1-1 正弦波示波器测量显示,该正弦波的幅值为A=V p-p/2=2.08V/2=1.04V 频率为f=1.000kHz 函数可表示为:y=1.04sin(2kπt) V(2)方波的观察与测量,波形如图1-2所示。
图1-2方波的幅值为A=V p-p/2=2.08V/2=1.04V 频率f=1.000kHz函数可以表示为t 4 ωt1ωt1ωtπ其中,Um=A=1.04V ω=2πf=2kπ3、三角波的观察与测量,波形如图1-3所示。
华工电信信号与系统实验报告范文二(杨萃老师)实验报告(二)姓名:陈耿涛学号:202230271709班级:信工五班日期:2022年4月23号实验(二)周期信号傅里叶分析及其MATLAB实现———特征函数在LTI系统傅里叶分析中的应用一、实验目的1、掌握特征函数在系统响应分析中的作用2、正确理解滤波的概念二、实验内容1、定义一个包含在区间0≤n≥10上的某[n]向量某2,并利用y2=filter(h,1,某2);计算在这个区间内的卷积结果,利用tem([0:10],y2)画出这一结果,并确认与图2.2一致。
2、LTI系统的特征函数:现考虑下列各输入信号:某1n=ej(π/4)n某2n=in(8+16)某3n=(9/10)n某4n=n+1当每个信号是由下面线性常系数差分方程:y[n]-0.25y[n-1]=某[n]+0.9某[n-1](3.3)描述的因果LTI的输入时,要计算输出y1[n]—y4[n].(a)利用冒号(:)算符,创建一个包含在区间20≤n≤100内时间序号的向量n,利用这个向量,定义某1,某2,某3和某4为包含这四个信号某1[n]—某4[n]在向量n区间内的值。
(b)定义向量a和b用以表征由(3.3)式所表示的系统,用这两个向量和filter计算当输入分别是某1—某4时,包含由(3.3)式表征的系统输出的向量y1,y2,y3和y4。
对于每个输出,在区间0≤n≤100上画出适当标注的图。
对于y1需要分别画出实部和虚部的图。
将输入和输出的图作比较,指出哪些输入时这个LTI系统的特征函数。
(c)要确认哪些输入时特征函数,并计算对这些特征函数相应的特征值。
利用向量H=y./某证明,它计算出在每个时间序号上输入和输出序列的比值。
对每个输入/输出信号对计算H1—H2,并在区间0≤n≤100内画出适当标注的H图。
3、有下列信号:某1n=1,0≤n≤7πnπ1,0≤n≤7某2n=0,8≤n≤151,0≤n≤7某3n=0,8≤n≤31其中,某1[n],某2[n]和某3[n]的周期分别为N1=8,N2=16,N3=32.(d)定义表示某1[n],某2[n]和某3[n]每个信号一个周期内的值得3个向量某1,某2,某3.利用这3个向量画出在0≤n≤63范围内每个信号的图,并作适当标注。
信号与系统实验报告通信1206班 U201213696 马建强实验一 信号的时域基本运算一、 实验目的1.掌握时域内信号的四则运算基本方法;2.掌握时域内信号的平移、反转、倒相、尺度变换等基本变换;3.注意连续信号与离散信号在尺度变换运算上区别。
二、 实验原理信号的时域基本运算包括信号的相加(减)和相乘(除)。
信号的时域基本变换包括信号的平移(移位)、反转、倒相以及尺度变换。
(1) 相加(减): ()()()t x t x t x 21±= [][][]n x n x n x 21±= (2) 相乘: ()()()t x t x t x 21•= [][][]n x n x n x 21•=(3) 平移(移位): ()()0t t x t x -→ 00>t 时右移,00<t 时左移[][]N n x n x -→ 0>N 时右移,0<N 时左移(4) 反转:()()t x t x -→ [][]n x n x -→ (5) 倒相:()()t x t x -→ [][]n x n x -→ (6) 尺度变换: ()()at x t x →1>a 时尺度压缩,1<a 时尺度拉伸,0<a 时还包含反转[][]mn x n x → m 取整数1>m 时只保留m 整数倍位置处的样值,1<m 时相邻两个样值间插入1-m 个0,0<m 时还包含反转三、实验结果1、连续时间信号时域的基本运算(1)、相加(减): ()()()txtxt x21±=[][][]nxnxnx21±=实验图形:理论计算:x1(t)=sint,x2(t)=costx(t)=x1(t)+x2(t)=sint+cost=2sin(t+π/4) 验证:理论计算与实验结果满足得很好。
(2)、相乘实验图形理论计算x1(t)=sint,x2(t)=costx(t)=x1(t)*x2(t)=sint*cost=sin(2t)/2验证:理论计算与实验结果满足得很好。
第2讲基于Matlab的信号处理实例实验内容(1)(1) 读取给定的3D加速度信号文件,绘出信号波形;程序源代码:function sy2fid = fopen('run 100m_TROUSERS POCKET_1_陈佳_1.txt','r');a=fscanf(fid,'%d,%d,%d\n');fclose(fid);len=length(a)/3;k=1;for i=1:lenx(i)=a(k);y(i)=a(k+1);z(i)=a(k+2);k=k+3;endsubplot(3,1,1);plot(x(1:700),'g','LineWidth',3);grid on; %标示格子xlabel('n'),ylabel('x');%标示坐标legend('x(i)'); %标示名称subplot(3,1,2);plot(y(300:700),'m','LineWidth',3)grid on; %标示格子xlabel('n'),ylabel('y');%标示坐标legend('y(i)'); %标示名称subplot(3,1,3);plot(z(300:700),'b','LineWidth',3);grid on; %标示格子xlabel('n'),ylabel('z');%标示坐标legend('z(i)'); %标示名称执行结果如下所示:100200300400500600700050100150200nxx(i)5010015020025030035040045050100150200250nyy(i)501001502002503003504004500100200300nzz(i)(2) 将读出的3D 加速度信号分解为偶序列及奇序列,分别绘出波形;绘出偶序列及奇序列的和信号、差信号及积信号的波形;a.分解为偶序列及奇序列,分别绘出波形: 程序源代码:function sy2oefid = fopen('run 100m_TROUSERS POCKET_1_陈佳_1.txt','r'); a=fscanf(fid,'%d,%d,%d\n'); fclose(fid);len=length(a)/3; k=1;for i=1:len x(i)=a(k); y(i)=a(k+1);z(i)=a(k+2);k=k+3;endx0=[zeros(1,len-1),x];%x前面补0x1=fliplr(x0);%x1即是反转的x0ex=(x1+x0)/2;%x的偶部ox=-(x1-x0)/2;%x的奇部y0=[zeros(1,len-1),y];y1=fliplr(y0);ey=(y1+y0)/2;oy=-(y1-y0)/2;z0=[zeros(1,len-1),z];z1=fliplr(z0);ez=(z1+z0)/2;oz=-(z1-z0)/2;subplot(3,2,1);plot([-len+1:len-1],ex ,'g','LineWidth',3); grid on; %标示格子xlabel('n'),ylabel('x');%标示坐标legend('ex(i)'); %标示名称subplot(3,2,3);plot([-len+1:len-1],ey,'m','LineWidth',3) grid on; %标示格子xlabel('n'),ylabel('y');%标示坐标legend('ey(i)'); %标示名称subplot(3,2,5);plot([-len+1:len-1],ez,'b','LineWidth',3); grid on; %标示格子xlabel('n'),ylabel('z');%标示坐标legend('ez(i)'); %标示名称subplot(3,2,2);plot([-len+1:len-1],ox,'g','LineWidth',3); grid on; %标示格子xlabel('n'),ylabel('x');%标示坐标legend('ox(i)'); %标示名称subplot(3,2,4);plot([-len+1:len-1],oy,'m','LineWidth',3) grid on; %标示格子xlabel('n'),ylabel('y');%标示坐标legend('oy(i)'); %标示名称subplot(3,2,6);plot([-len+1:len-1],oz,'b','LineWidth',3); grid on; %标示格子xlabel('n'),ylabel('z');%标示坐标legend('oz(i)'); %标示名称 sumoex=ex+ox; sumoey=ey+oy; sumoez=ez+oz;执行结果如下所示:-4000-3000-2000-100001000200030004000050100150nxex(i)-4000-3000-2000-100001000200030004000050100150200nyey(i)-4000-3000-2000-100001000200030004000050100150nzez(i)-4000-3000-2000-100001000200030004000-100-50050100nxox(i)-4000-3000-2000-100001000200030004000-200-1000100200nyoy(i)-4000-3000-2000-100001000200030004000-200-1000100200nzoz(i)b.绘出偶序列及奇序列的和信号的波形: 程序源代码:function sumoefid = fopen('run 100m_TROUSERS POCKET_1_陈佳_1.txt','r'); a=fscanf(fid,'%d,%d,%d\n'); fclose(fid);len=length(a)/3; k=1;for i=1:len x(i)=a(k); y(i)=a(k+1); z(i)=a(k+2); k=k+3; endx0=[zeros(1,len-1),x];%x 前面补0 x1=fliplr(x0);%x1即是反转的x0 ex=(x1+x0)/2;%x 的偶部 ox=-(x1-x0)/2;%x 的奇部 y0=[zeros(1,len-1),y]; y1=fliplr(y0); ey=(y1+y0)/2; oy=-(y1-y0)/2;z0=[zeros(1,len-1),z]; z1=fliplr(z0); ez=(z1+z0)/2; oz=-(z1-z0)/2; sumoex=ex+ox; sumoey=ey+oy; sumoez=ez+oz; subplot(3,1,1);plot([-len+1:len-1],sumoex ,'g','LineWidth',3); grid on ; %标示格子 xlabel('n'),ylabel('x');%标示坐标 legend('sumoex'); %标示名称 subplot(3,1,2);plot([-len+1:len-1],sumoex ,'g','LineWidth',3); grid on ; %标示格子 xlabel('n'),ylabel('x');%标示坐标 legend('sumoey'); %标示名称 subplot(3,1,3);plot([-len+1:len-1],sumoex ,'g','LineWidth',3); grid on ; %标示格子 xlabel('n'),ylabel('x');%标示坐标 legend('sumoez'); %标示名称执行结果如下所示:-4000-3000-2000-1000010002000300040000100200nxsumoex-4000-3000-2000-1000010002000300040000100200nxsumoey-4000-3000-2000-1000010002000300040000100200nxsumoezc..绘出偶序列及奇序列的差信号的波形程序源代码:function choefid = fopen('run 100m_TROUSERS POCKET_1_陈佳_1.txt','r'); a=fscanf(fid,'%d,%d,%d\n');fclose(fid);len=length(a)/3;k=1;for i=1:lenx(i)=a(k);y(i)=a(k+1);z(i)=a(k+2);k=k+3;endx0=[zeros(1,len-1),x];%x前面补0x1=fliplr(x0);%x1即是反转的x0ex=(x1+x0)/2;%x的偶部ox=-(x1-x0)/2;%x的奇部y0=[zeros(1,len-1),y];y1=fliplr(y0);ey=(y1+y0)/2;oy=-(y1-y0)/2;z0=[zeros(1,len-1),z];z1=fliplr(z0);ez=(z1+z0)/2;oz=-(z1-z0)/2;choex=ex-ox;choey=ey-oy;choez=ez-oz;subplot(3,1,1);plot([-len+1:len-1],choex ,'g','LineWidth',3);grid on; %标示格子xlabel('n'),ylabel('x');%标示坐标legend('choex'); %标示名称subplot(3,1,2);plot([-len+1:len-1],choex ,'g','LineWidth',3);grid on; %标示格子xlabel('n'),ylabel('x');%标示坐标legend('choey'); %标示名称subplot(3,1,3);plot([-len+1:len-1],choex ,'g','LineWidth',3);grid on; %标示格子xlabel('n'),ylabel('x');%标示坐标 legend('choez'); %标示名称执行结果如下所示:-4000-3000-2000-1000010002000300040000100200nx-4000-3000-2000-1000010002000300040000100200nx-4000-3000-2000-1000010002000300040000100200nxchoexchoeychoezd.绘出偶序列及奇序列的积信号的波形程序源代码:function muloefid = fopen('run 100m_TROUSERS POCKET_1_陈佳_1.txt','r'); a=fscanf(fid,'%d,%d,%d\n'); fclose(fid);len=length(a)/3; k=1;for i=1:len x(i)=a(k); y(i)=a(k+1); z(i)=a(k+2); k=k+3; endx0=[zeros(1,len-1),x];%x 前面补0 x1=fliplr(x0);%x1即是反转的x0 ex=(x1+x0)/2;%x 的偶部 ox=-(x1-x0)/2;%x 的奇部 y0=[zeros(1,len-1),y]; y1=fliplr(y0); ey=(y1+y0)/2;oy=-(y1-y0)/2;z0=[zeros(1,len-1),z]; z1=fliplr(z0); ez=(z1+z0)/2; oz=-(z1-z0)/2; muloex=ex.*ox; muloey=ey.*oy; muloez=ez.*oz; subplot(3,1,1);plot([-len+1:len-1],muloex ,'g','LineWidth',3); grid on ; %标示格子 xlabel('n'),ylabel('x');%标示坐标 legend('muloex'); %标示名称 subplot(3,1,2);plot([-len+1:len-1],muloex ,'g','LineWidth',3); grid on ; %标示格子 xlabel('n'),ylabel('y');%标示坐标 legend('muloey'); %标示名称 subplot(3,1,3);plot([-len+1:len-1],muloex ,'g','LineWidth',3); grid on ; %标示格子 xlabel('n'),ylabel('z');%标示坐标 legend('muloez'); %标示名称执行结果如下所示:-4000-3000-2000-100001000200030004000-101x 104nxmuloex-4000-3000-2000-100001000200030004000-101x 104nymuloey-4000-3000-2000-100001000200030004000-101x 104nzmuloez∑-=-=10][1][M k k n x Mn y (3) 画出M 点滑动平均滤波器的波形(M 分别取4和10); 注:M 点滑动平均滤波器:程序源代码:function m n=0:20;x=[n==0]; %单位冲击响应 a1=[0.25 0.25 0.25 0.25]; b=[1];y1=filter(a1,b,x);a2=[0.1]; %求m=10时,差分方程右边的系数 for i=1:9a2=[a2,0.1]; endy2=filter(a2,b,x); subplot(2,1,1);stem(n,y1,'g','filled')%画图,用绿色,线条加粗 title('滑动平均滤波器的波形') grid on ; %标示格子xlabel('n'),ylabel('y');%标示坐标 legend('M=4'); %标示m subplot(2,1,2);stem(n,y2,'m','filled')%画图,用品红色,线条加粗 grid on ; %标示格子 xlabel('n'),ylabel('y');%标示坐标 title('滑动平均滤波器的波形') legend('M=10'); %标示m执行结果如下所示:246810121416182000.10.20.30.4滑动平均滤波器的波形nyM=4246810121416182000.050.1ny滑动平均滤波器的波形M=10(4) 用上述滑动平均滤波器对输入的3D 加速度信号进行滤波,同时绘出输入及输出信号波形;观察分析输出波形的变化。
信号与系统软件实验指导书《信号与系统》课程组华中科技大学电子与信息工程系二零零九年五月“信号与系统软件实验”系统简介《信号与系统》是电子与通信类专业的主要技术基础课之一,该课程的任务在于研究信号与系统理论的基本概念和基本分析方法,使学生初步认识如何建立信号与系统的数学模型,如何经适当的数学分析求解,并对所得结果给以物理解释,赋予物理意义。
由于本学科内容的迅速更新与发展,它所涉及的概念和方法十分广泛,而且还在不断扩充,通过本课程的学习,希望激发起学生对信号与系统学科方面的学习兴趣和热情,使他们的信心和能力逐步适应这一领域日新月异发展的需要。
近二十年来,随着电子计算机和大规模集成电路的迅速发展,用数字方法处理信号的范围不断扩大,而且这种趋势还在继续发展。
实际上,信号处理已经与计算机难舍难分。
为了配合《信号与系统》课程的教学、加强学生对信号与线性系统理论的感性认识,提高学生计算机应用能力,《信号与系统》课程组于2002年设计并开发了“基于MATLAB的信号与线性系统实验系统”。
该实验系统是用MATLAB5.3编写的,包含十个实验内容,分别是:信号的 Fourier 分析、卷积计算、连续时间系统和离散时间系统的时域分析、变换域分析、状态变量分析、稳定性分析等,基本上覆盖了信号与线性系统理论的主要内容。
通过这几年为学生们开设实验,学生们普遍反映该实验能够帮助他们将信号与系统中抽象的理论知识具体化,形象化。
而且对于进一步搞清数学公式与物理概念的内在联系都很有帮助。
但是近两年我们进行了教学改革,更换了教材,原有的软件系统在内容的设计上就显现出一些不足;而且随着MATLAB版本的升级,该软件系统也陆续出现了一些问题,导致个别实验无法进行。
在这样的背景下,我们设计并开发了一个新的基于MATLAB7.0的软件实验系统,利用MATLAB提供的GUI,使得系统界面更加美观;根据新教材的内容,设计并完善了实验内容;保留原有一些实验内容,但完善了功能,例如动态显示卷积过程,在任意范围显示图形等。
信号与系统实验报告通信1206班U201213696马建强实验一信号的时域基本运算一、实验目的1.掌握时域内信号的四则运算基本方法;2.掌握时域内信号的平移、反转、倒相、尺度变换等基本变换;3.注意连续信号与离散信号在尺度变换运算上区别。
二、实验原理信号的时域基本运算包括信号的相加(减)和相乘(除)。
信号的时域基本变换包括信号的平移(移位)、反转、倒相以及尺度变换。
(1)相加(减):xtxtxt1xnx1nx2n2(2)相乘:xtx1tx2txnx1nx2n(3)平移(移位):xtxtt0t00时右移,t00时左移xnxnNN0时右移,N0时左移(4)反转:xtxtxnxn(5)倒相:xtxtxnxn(6)尺度变换:xtxata1时尺度压缩,a1时尺度拉伸,a0时还包含反转xnxmnm取整数m1时只保留m整数倍位置处的样值,m1时相邻两个样值间插入m1个0,m0时还包含反转三、实验结果1、连续时间信号时域的基本运算(1)、相加(减):xtx1tx2txnx1nx2n实验图形:理论计算:x1(t)=sint,x2(t)=costx(t)=x1(t)+x2(t)=sint+cost=2sin(t+/4)验证:理论计算与实验结果满足得很好。
(2)、相乘实验图形理论计算x1(t)=sint,x2(t)=costx(t)=x1(t)*x2(t)=sint*cost=sin(2t)/2验证:理论计算与实验结果满足得很好。
(3)、平移(移位):xtxtt0t00时右移,t00时左移验证:由理论得x(t)=sin(2*pi*(t-1),而上图x(t)向右平移了一个单位,满足该表达式,故得证。
(4)反转X(t)=sin(2*pi*t)验证:由理论得x(t)=sin(2*pi*(-t))=-sin(2*pi*t),而上图x(t)满足该表达式,故得证。
(5)倒相X(t)=sin(2*pi*t),验证:由理论得x(t)=-sin(2*pi*t),而上图x(t)满足该表达式,故得证。
一、实验名称:通信原理实验二、实验目的:1. 理解并掌握通信原理的基本概念和原理;2. 熟悉通信系统的组成及各部分功能;3. 掌握通信系统性能指标及分析方法;4. 提高动手操作能力及实验报告撰写能力。
三、实验内容:1. 通信系统基本组成及功能;2. 信号调制与解调;3. 信道传输特性;4. 通信系统性能分析。
四、实验器材:1. 通信原理实验箱;2. 双踪示波器;3. 函数信号发生器;4. 数据采集器;5. 计算机及仿真软件。
五、实验步骤:(一)通信系统基本组成及功能1. 观察实验箱中各模块的连接情况,了解通信系统的组成;2. 分析各模块的功能,如放大器、滤波器、调制器、解调器等;3. 在实验箱上操作,观察各模块间的信号传输过程。
(二)信号调制与解调1. 设置实验箱中调制器和解调器的参数,如调制指数、载波频率等;2. 输入调制信号,观察调制器输出信号的变化;3. 将调制信号输入解调器,观察解调器输出信号的变化;4. 分析调制与解调过程,验证调制和解调的正确性。
(三)信道传输特性1. 设置实验箱中信道模块的参数,如衰减、相位延迟等;2. 输入信号,观察信道模块输出信号的变化;3. 分析信道传输特性,如衰减、相位延迟等对信号的影响;4. 通过实验验证信道传输特性对通信系统性能的影响。
(四)通信系统性能分析1. 设置实验箱中通信系统参数,如信号功率、信噪比等;2. 分析通信系统性能指标,如误码率、比特误码率等;3. 通过实验验证通信系统性能指标与系统参数的关系。
六、实验结果与分析:(一)通信系统基本组成及功能实验结果表明,通信系统由发送端、信道和接收端组成。
发送端将信号调制后发送,信道对信号进行传输,接收端对接收到的信号进行解调,从而恢复出原始信号。
(二)信号调制与解调实验结果表明,调制器能够将调制信号转换为适合信道传输的信号,解调器能够将接收到的信号恢复为原始信号。
(三)信道传输特性实验结果表明,信道传输特性对信号的影响较大,如衰减、相位延迟等会降低信号质量,影响通信系统性能。
华南理⼯⼤学信号与系统实验,电信学院实验三利⽤DFT 分析连续信号频谱⼀、实验⽬的应⽤离散傅⾥叶变换(DFT),分析模拟信号x (t )的频谱。
深刻理解利⽤DFT 分析模拟信号频谱的原理,分析过程中出现的现象及解决⽅法。
⼆、实验原理连续周期信号相对于离散周期信号,连续⾮周期信号相对于离散⾮周期信号,都可以通过时域抽样定理建⽴相互关系。
因此,在离散信号的DFT 分析⽅法基础上,增加时域抽样的步骤,就可以实现连续信号的DFT 分析。
三、实验内容1. 利⽤FFT 分析信号)(e )(2t u t x t -=的频谱。
(1) 确定DFT 计算的各参数(抽样间隔,截短长度,频谱分辨率等);答:选取fm=25Hz 为近似的最⾼频率,则抽样间隔T=)2/(1m f =0.02s选取6=p T s 进⾏分析,则截短点数为N==T T p /300采⽤矩形窗,确定频域抽样点数为512点。
Matlab 函数如下:%对连续信号x=e(-2t)分析fsam=50;Tp=6; N=512; T=1/fsam;t=0:T:Tp;x=exp(-2*t);X=T*fft(x,N);subplot(2,1,1);plot(t,x);xlabel('t');title('时域波形 N=512');legend('理论值');w=(-N/2:N/2-1)*(2*pi/N)*fsam;y=1./(j*w+2);subplot(2,1,2);plot(w,abs(fftshift(X)),w,abs(y),'r-.');title('幅度谱 N=512');xlabel('w');legend('理论值','计算值',0);axis([-10,10,0,1.4])结果:(2) ⽐较理论值与计算值,分析误差原因,提出改善误差的措施。
实验六 离散系统分析
一、实验目的
深刻理解离散时间系统的系统函数在分析离散系统的时域特性、频域特性以及稳定性中的重要作用及意义,熟练掌握利用MATLAB 分析离散系统的时域响应、频响特性和零极点的方法。
掌握利用DTFT 和DFT 确定系统特性的原理和方法。
二、实验内容
1..已知某LTI 系统的差分方程为:
(1)初始状态 ,输入 计算系统的完全响应。
(2)当以下三个信号分别通过系统时,分别计算离散系统的零状态响应:
(3)该系统具有什么特性?
解
(1)代码如下:
a=[1,-1.143,0.412];b=[0.0675,0.1349,0.0675];
N=50;
x=ones(1,N);
zi=filtic(b,a,[1,2]);
y=filter(b,a,x,zi)
stem(y);
xlabel('k');title('h[k]')
运行结果:
2]2[,1]1[=-=-y y ][][k u k x =][)107cos(][];[)5cos(][];[)10cos(][321k u k k x k u k k x k u k k x πππ===
(2)代码如下:
a=[1,-1.143,0.412];b=[0.0675,0.1349,0.0675]; N=25;k=1:N;
x1=cos(pi/10*k);
y1=filter(b,a,x1)
stem(y1);
运行结果:
x2=cos(pi/5*k);
y2=filter(b,a,x2)
stem(y2);
x3=cos(7*pi/10*k);
y3=filter(b,a,x3)
stem(y3);
(3)确定该微分方程的零极点:
a=[1,-1.143,0.4128];
b=[0.0675,0.1349,0.0675];
z=roots(b)
p=roots(a)
zplane(b,a)
结果如下:
由上图可知,系统的零极点都在单位圆内,由此可得,该系统具有稳定性和因果性。
2.已知某因果LTI 离散系统的系统函数为:
4
3214
32104033.02605.08264.0035.1103571.01428.02143.01428.003571.0)(--------+-+-++++=z z z z z z z z z H
(1) 计算系统的单位脉冲响应。
(2) 当信号][2cos ][4cos ][][k u k k u k k u k x ⎪⎭
⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=ππ通过系统时,计算系统的零状 态响应。
解:
(1)代码如下:
N=40;
a=[1,-1.035,0.8264,-0.2605,0.04033];
b=[0.03571,0.1428,0.2143,0.1428,0.03571];
y=impz(b,a,N);
stem(y)
xlabel('k');
title('h[k]');
运行结果:
(2)代码如下:
k=0:49;
a=[1,-1.035,0.8264,-0.2605,0.04033];
b=[0.03571,0.1428,0.2143,0.1428,0.03571];
x=1+cos(pi/4*k)+cos(pi/2*k);
y=filter(b,a,x)
stem(k,y, 'fill');
grid on;
xlabel('k');title('系统零状态响应y(k)');
运行结果:
3.已知LTI 系统的输入输出序列分别为 (a) ][41][2141][,][21][k u k u k y k u k x k k k ⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭
⎫ ⎝⎛= (b) ]1[41][41][,][41][1-⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛=-k u k u k y k u k x k k k
(1) 利用系统辨识原理从频域分别求解系统的单位脉冲响应][k h .
(2) 利用解析方法确定)(Ωj e H ,并求出系统的单位脉冲响应][k h 。
比较解析方法与系统辨识方法得到的系统单位脉冲响应,分析误差原因。
(1)代码如下:
N=10;
K=0:N-1;
aa=[1,-0.25];
ab=[5/4,-7/16];
ba=[1];
bb=[1,-1];
ay=impz(ab,aa,N);
subplot(2,1,1);
stem(ay);
by=impz(bb,ba,N);
subplot(2,1,2);
stem(by);
运行结果:
(2)
k=1:100;
x1=(1/2).^k;
y1=(1/4).*(1/2).^k+(1/4).^k;
X1=fft(x1);Y1=fft(y1);
H1=Y1/X1;
H1=ifft(H1)
x2=(1/4).^k;
y2=(1/4).^k-(1/4).^(k-1);
X2=fft(x2);Y2=fft(y2);
H2=Y2/X2;
h2=ifft(H2)
结果:
H1 = 0.6786 + 0.0000i
h2 = -3.0000
4.利用load mtlb 命令读入一段语音信号得到序列][k x ,然后在该段语音信号中加入500Hz 的正弦型干扰信号得到信号][k y ,利用FFT 分析其频谱。
(1) 下列数字滤波器能够滤除信号][k y 中500Hz 正弦型干扰信号
43214
3219453.0494.3172.5594.316877.0509.2664.3509.26877.0)(--------+-+-+-+-=z
z z z z z z z z H
利用zplane 命令做出其零极点分布图,利用freqz 命令分析该滤波器的幅频特性和相频特性,比较零极点分布与滤波器频率特性的关系。
(2) 利用该数字滤波器滤除信号中的噪声,利用FFT观察其频谱,利用sound函数播放处理前后的信号,比较处理前后的效果。
解:
(1)代码如下:
a=[1,-3.594,5.17,-3.494,0.945];b=[0.6877,-2.509,3.664,-2.509,0.6877];
z=roots(b);
p=roots(a);
subplot(2,2,1);
zplane(b,a);
[H,w]=freqz(b,a);
subplot(2,2,2);
plot(w,abs(H));
xlabel('w(rad)');
ylabel('H0');
title('幅频特性');
subplot(2,2,3);
plot(w,angle(H));
xlabel('w(rad)');
ylabel(' ');
title('相频特性');
运行结果:
(2)代码如下:
load mtlb
N=150;
x=mtlb(1:N);
k=1:N;
subplot(1,2,1); plot(k,x);
title('处理前'); X=fft(x,150); h=ifft(H);
H=fft(H,150); Y=X.*H;
y=ifft(Y); subplot(1,2,2); plot((1:N),y); title('处理后'); 运行结果:。