长沙理工大学信号与系统实验四报告matlab

信号与系统MATLAB实验报告实验目的本实验旨在通过MATLAB软件进行信号与系统的相关实验，探究信号与系统的特性与应用。

实验步骤1. 准备工作在正式进行实验之前，我们需要做一些准备工作。

首先，确保已经安装好MATLAB软件，并且熟悉基本的操作方法。

其次，准备好实验所需的信号与系统数据，可以是已知的标准信号，也可以是自己采集的实际信号。

2. 信号的生成与显示使用MATLAB编写代码，生成不同类型的信号。

例如，可以生成正弦信号、方波信号、三角波信号等。

通过绘制信号波形图，观察不同信号的特点和变化。

t = 0:0.1:10; % 时间范围f = 1; % 信号频率s = sin(2*pi*f*t); % 正弦信号plot(t, s); % 绘制信号波形图3. 系统的建模与分析根据实验需求，建立相应的系统模型。

可以是线性时不变系统，也可以是非线性时变系统。

通过MATLAB进行模型的建立和分析，包括系统的时域特性、频域特性、稳定性等。

sys = tf([1, 2], [1, 3, 2]); % 系统传递函数模型step(sys); % 绘制系统的阶跃响应图4. 信号与系统的运算对于给定的信号和系统，进行信号与系统的运算。

例如，进行信号的卷积运算、系统的响应计算等。

通过MATLAB实现运算，并分析结果的意义与应用。

x = [1, 2, 3]; % 输入信号h = [4, 5, 6]; % 系统响应y = conv(x, h); % 信号的卷积运算plot(y); % 绘制卷积结果的波形图5. 实验结果分析根据实验数据和分析结果，对实验进行结果总结与分析。

可以从信号的特性、系统的特性、运算结果等方面进行综合性的讨论和分析。

实验总结通过本次实验，我们学习了如何在MATLAB中进行信号与系统的实验。

通过生成信号、建立系统模型、进行运算分析等步骤，我们深入理解了信号与系统的基本原理和应用方法。

通过实验数据和结果分析，我们对信号与系统有了更深刻的认识，并掌握了MATLAB在信号与系统实验中的应用技巧。

一：实验名称用MATLAB进行信号的时,频域分析二：实验任务用MATLAB编程计算信号的卷积，分析信号的频域特性三：实验设备计算机，MATLAB软件四：实验内容实验一：已知两个信号x1（t）=ε（t-1）-ε（t-2）和x2=ε（t）-ε（t-1），试画出卷积y(t)=x1(t)*x2（t）的波形。

MATLAB程序如下：T=0.01;t1=1;t2=2;t3=0;t4=1;t=0:T:t2+t4;x1=ones(size(t)).*((t>t1)-(t>t2));x2=ones(size(t)).*((t>t3)-(t>t4));y=conv(x1,x2)*T;subplot (3,1,1),plot(t,x1);ylabel('x1(t)');subplot (3,1,2),plot(t,x2);ylabel('x2(t)');subplot (3,1,3),plot(t,y(1:(t2+t4)/T+1));ylabel('y(t)=x1*x2');xlabel('t/s');波形图如下：实验二：已知x（t）=e-tε（t），h（t）=te（-t/2）ε（t），试计算y(t)=x（t）*h（t）。

MATLAB程序如下：t2=3;t4=11;T=0.01;t=0:T:t2+t4;x=exp(-t).*((t>0)-(t>t2));h=t.*exp(-t/2).*((t>0)-(t>t4));y=conv(x,h)*T;yt=4*exp(-t)+2*t.*exp(-1/2*t)-4*exp(-1/2*t);subplot (3,1,1),plot(t,x);ylabel('x(t)');subplot (3,1,2),plot(t,h);ylabel('h(t)');subplot (3,1,3),plot(t,y(1:(t2+t4)/T+1),t,yt,'--r');legend('by numerical','Theoretical');ylabel('y=x*h');xlabel('t/s');波形如下：实验三：（一）幅度为A，宽度为τ。

实验报告实验课程：信号与系统—Matlab综合实验学生姓名：学号：专业班级：2012年5月20日基本编程与simulink仿真实验1—1编写函数（function）∑=m n k n 1并调用地址求和∑∑∑===++10011-8015012n n n n n n 。

实验程序：Function sum=qiuhe(m,k)Sum=0For i=1:m Sum=sum+i^k End实验结果;qiuhe(50,2)+qiuhe(80,1)+qiuhe(100,-1）ans=4.6170e+004。

1-2试利用两种方式求解微分方程响应（1)用simulink对下列微分方程进行系统仿真并得到输出波形。

（2)编程求解（转移函数tf)利用plot函数画图，比较simulink图和plot图。

)()(4)(6)(5)(d 22t e t e d d t r t r d d t r d tt t +=++在e（t)分别取u(t)、S（t）和sin（20пt）时的情况！试验过程(1)（2）a=[1,5,6]; b=[4,1]; sys=tf（b,a); t=[0:0.1:10]; step(sys)连续时间系统的时域分析3-1、已知某系统的微分方程：)()()()()(d 2t e t e d t r t r d t r tt t +=++分别用两种方法计算其冲激响应和阶跃响应，对比理论结果进行验证。

实验程序：a=[1,1,1];b=[1,1];sys=tf(b,a);t=[0:0.01:10];figure;subplot(2,2,1);step(sys);subplot(2,2,2);x_step=zeros(size(t));x_step(t>0)=1;x_step(t==0)=1/2;lsim(sys,x_step,t);subplot(2,2,3);impulse(sys,t);title('Impulse Response');xlabel('Time(sec)');ylabel('Amplitude');subplot(2,2,4);x_delta=zeros(size(t));x_delta(t==0)=100;[y1,t]=lsim(sys,x_delta,t);y2=y1;plot(t,y2);title('Impulse Response');xlabel('Time(sec)');ylabel('Amplitude');运行结果如下：3-2;请编写一个自定义函数[F,tF}=intl(f,tf,a)实现数值积分，其中f和tf分别用列矢量表示待积函数的抽样值和抽样时间，a表示积分的起始时间，F和tF分别表示积分结果的抽样值和抽样时间。

《信号与系统》MATLAB实验报告院系：专业：年级：班号：姓名：学号：实验时间：实验地点：实验一 连续时间信号的表示及可视化实验题目：)()(t t f δ=；)()(t t f ε=；at e t f =)(（分别取00<>a a 及）； )()(t R t f =；)()(t Sa t f ω=；)2()(ft Sin t f π=（分别画出不同周期个数的波形）。

解题分析：以上各类连续函数，先运用t = t1: p:t2的命令定义时间范围向量，然后调用对应的函数，建立f 与t 的关系，最后调用plot （）函数绘制图像，并用axis （）函数限制其坐标范围。

实验程序：（1）)()(t t f δ=t=-1:0.01:3 %设定时间变量t 的范围及步长 f=dirac(t) %调用冲激函数dirac （） plot(t,f) %用plot 函数绘制连续函数 axis([-1,3,-0.5,1.5]) %用axis 函数规定横纵坐标的范围 （2）)()(t t f ε=t=-1:0.01:3 %设定时间变量t 的范围及步长 f=heaviside(t) %调用阶跃函数heaviside （） plot(t,f) %用plot 函数绘制连续函数 title('f(t)=heaviside(t)') %用title 函数设置图形的名称 axis([-1,3,-0.5,1.5]) %用axis 函数规定横纵坐标的范围 （3）at e t f =)(a=1时：t=-5:0.01:5 %设定时间变量t 的范围及步长 f=exp(t) %调用指数函数exp （）plot(t,f) %用plot 函数绘制连续函数 title('f=exp(t)') %用title 函数设置图形的名称 axis([-5,5,-1,100]) %用axis 函数规定横纵坐标的范围 a=2时： t=-5:0.01:5f=exp(2*t) %调用指数函数exp （） plot(t,f)title('f=exp(2*t)') axis([-5,5,-1,100]) a=-2时： t=-5:0.01:5 f=exp(-2*t) plot(t,f)title('f=exp(-2*t)') axis([-5,5,-1,100]) （4）)()(t R t f =t=-5:0.01:5f=rectpuls(t,2) %用rectpuls(t,a)表示门函数，默认以零点为中心，宽度为a plot(t,f) title('f=R(t)') axis([-5 5 -0.5 1.5]) （5）)()(t Sa t f ω=ω=1时： t=-20:0.01:20f=sin(t)./t %调用正弦函数sin （）,并用sin （t ）./t 实现抽样函数 plot(t,f)title('f(t)=Sa(t)') axis([-20,-20,-0.5,1.1])ω=5时： t=-20:0.01:20 f=sin(5*t)./(5*t) plot(t,f)title('f(t)=Sa(5*t)') axis([-20,-20,-0.5,1.1]) （6）)2()(ft Sin t f π=ω=1时： t=-10:0.01:10f=sin(t) %调用正弦函数sin （） plot(t,f); title('f=sin(t)') axis([-10,10,-2,2]) ω=5时： t=-10:0.01:10 f=sin(5*t) plot(t,f);title('f=sin(5*t)') axis([-10,10,-2,2])实验结果；（1）-1-0.500.51 1.52 2.53-0.500.511.5（2）-1-0.500.51 1.52 2.53-0.500.511.5f(t)=heaviside(t)（3） a=1时：-5-4-3-2-1012345 a=2时：f=exp(2*t)-5-4-3-2-1012345 a=-2时：-5-4-3-2-1012345（4）-5-4-3-2-1012345-0.500.511.5f=R(t)（5） ω=1时：-20-15-10-505101520-0.4-0.20.20.40.60.81ω=5时：-20-15-10-505101520-0.4-0.20.20.40.60.81f(t)=Sa(5*t)（6） ω=1时：-10-8-6-4-20246810-2-1.5-1-0.500.511.52ω=5时：-10-8-6-4-20246810-2-1.5-1-0.500.511.52f=sin(5*t)实验心得体会:(1) 在 MATLAB 中，是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地近似出连续信号。

matlab信号与系统实验报告Matlab信号与系统实验报告引言：信号与系统是电子工程、通信工程等领域中的重要基础课程，对于理解和应用各种信号处理技术具有重要意义。

本实验报告旨在通过使用Matlab软件，对信号与系统的基本概念和实验进行探讨和分析。

实验一：信号的基本特性分析在信号与系统的研究中，我们首先需要了解信号的基本特性。

通过Matlab软件，我们可以方便地对不同类型的信号进行分析和处理。

在本实验中，我们选择了常见的正弦信号和方波信号进行分析。

首先，我们生成了一个频率为1kHz，幅度为2V的正弦信号，并绘制了其时域波形图和频谱图。

通过观察时域波形图，我们可以看到正弦信号具有周期性和连续性的特点。

而通过频谱图，我们可以看到正弦信号在频域上只有一个峰值，说明其是单频信号。

接下来，我们生成了一个频率为1kHz，幅度为2V，占空比为50%的方波信号，并绘制了其时域波形图和频谱图。

与正弦信号不同，方波信号具有分段常值的特点。

通过频谱图，我们可以看到方波信号在频域上存在多个谐波分量，说明其是由多个频率的正弦信号叠加而成。

实验二：系统的时域响应分析在信号与系统中，系统的时域响应是描述系统对输入信号进行处理的重要指标。

通过Matlab软件，我们可以方便地分析和绘制系统的时域响应。

在本实验中，我们选择了一个一阶低通滤波器作为系统，输入信号为一个频率为1kHz，幅度为2V的正弦信号。

通过绘制输入信号和输出信号的时域波形图，我们可以观察到系统对输入信号进行了滤波处理，输出信号的幅度和相位发生了变化。

此外，我们还可以通过改变系统的参数，如截止频率和阶数，来观察系统的时域响应的变化。

通过对比不同参数下的输出信号波形图，我们可以得出不同参数对系统响应的影响。

实验三：系统的频域响应分析除了时域响应，频域响应也是描述系统特性的重要指标。

通过Matlab软件，我们可以方便地进行系统的频域响应分析。

在本实验中，我们选择了一个二阶巴特沃斯低通滤波器作为系统，输入信号为一个频率为1kHz，幅度为2V的正弦信号。

学号：***********信号与系统实验报告学生姓名石正禄班级电子14-1BF 院部物理与电子学院专业电子科学与技术任课老师王晓明指导老师王晓明二0一五——二0一六学年第二学期实验项目名称：信号的表示与信号的产生实验成绩：实验日期： 2016.05.28 实验室： 6404一、实验目的1.熟悉常见信号的特性及波形。

2.学会掌握MATLAB表示信号的方法。

3.学会使用MATLAB绘制信号的波形和实现信号的基本运算。

二、实验原理(1).连续时间信号所谓连续时间信号，是指其自变量的取值是连续的，并且除了若干不连续的点外，对于一切自变量的取值，信号都有确定的值与之对应。

从严格意义上讲，MATLAB并不能处理连续信号。

在MATLAB中，是用连续信号在等时间间隔点上的样值来近似表示的，当取样时间间隔足够小时，这些离散的样值就能较好地近似出连续信号。

一些常见连续信号在MATLAB中表示。

1.指数信号指数信号Ae at在MATLAB中可以用exp函数表示，其调用形式为y=A∗exp (a∗t)2.正弦信号正弦信号Acos(ωt+φ)和Asin(ωt+φ)分别用MATLAB的内部函数cos和sin表示，其调用形式为y=A∗cos (ω∗t+φ)y=A∗sin (ω∗t+φ)3.抽样函数Sa(t)抽样函数Sa(t)在MATLAB中用sinc函数表示，定义为Sinc(t)=sin(πt)πt其调用形式为y=sinc(t)4.矩形脉冲信号矩形脉冲信号在MATLAB中用rectpuls函数表示，其调用形式为y=rectpuls(t,width)产生一个幅度为1，宽度为width，以零点对称的矩形波。

5.阶跃信号在MATLAB中，单位阶跃信号用stepfun()函数表示，其调用形式为Stepfun(t,t0)其中，t0表示信号发生突变的时候，在t0以前，函数值等于0，t0以后函数值等于1(2).连续时间信号在MATLAB中，离散信号的表示方法与连续信号不同，它无法用符号运算法来表示，而只能采用数值计算法表示，由于MATLAB中元素的个数是有限的，因此，MATLAB无法表示无限序列；另外，在绘制离散信号时必须使用专门绘制离散数据的命令，即stem()函数，而不能用plot()函数。

实验四 连续时间信号的傅立叶变换一、实验目的（1）掌握连续信号傅立叶变换与逆变换的计算方法（2）掌握利用MATLAB 实现连续时间信号傅立叶变换的方法二、实验内容1利用fourier()命令求解如下信号的傅立叶变换，给出)(t f 的波形图以及)(ωj F 的表达式和幅度频谱图：（1） 钟形脉冲：∞<<∞-=-t e t f t ,)(2)2(;（2）符号函数：⎩⎨⎧<->=0101)(t t t f)(ωF 的表达式：（1）22)(ωπω-=e F（2）ωωi F 2)(-=函数一程序如下：syms t v w x;x=exp(-(t/2)*(t/2));F=fourier(x);subplot(211);ezplot(x);subplot(212);ezplot(F);函数二：syms t v w x;x=Heaviside(t)-Heaviside(-t);F=fourier(x);subplot(211);ezplot(x,[-1,1]);subplot(212);ezplot(abs(F));运行结果如图：（1）（2）2求解如下信号的傅立叶变换，绘出信号的时域波形及幅度频谱图：（1） 升余弦脉冲：10)],cos(1[21)(≤≤+=t t t f π；（2）⎪⎩⎪⎨⎧><-=20221)(t t t t f)(ωF 的表达式：（1）()()[]πωπωωω++-+=Sa Sa Sa F 21)()( （2）()()222sin 22)(ωωωω==Sa F函数一：R=0.02;t=-1:R:1;f=1/2*(1+cos(pi*t));N=200;k=0:N;W=2*pi*k/(10*N*R);F=R*f*exp(-j*t'*W);F=real(F);W=[-fliplr(W),W(2:N+1)];F=[fliplr(F),F(2:N+1)];subplot(2,1,1);plot(t,f);xlabel('t');ylabel('f(t)');title('f(t)=u(t+1)-u(t-1)');axis([-1,1,-0.1,1.1]);subplot(2,1,2);plot(W,F);xlabel('w');ylabel('F(w)');title(' f(t)的傅氏变换F(w)');axis([-30,30,-0.1,1.1]);函数二:R=0.01;t=-2:R:2;f=(1-abs(t)/2);N=400;k=0:N;W=2*pi*k/(10*N*R);F=R*f*exp(-j*t'*W);F=real(F);W=[-fliplr(W),W(2:N+1)];F=[fliplr(F),F(2:N+1)];subplot(2,1,1);plot(t,f);xlabel('t');ylabel('f(t)');title('f(t)=(1-abs(t)/2)*[u(t+2)-u(t-2)]');axis([-2,2,-0.1,1.1]);subplot(2,1,2);plot(W,F);xlabel('w');ylabel('F(w)'); title('f(t)的傅氏变换F(w)'); axis([-25,25,-0.1,2.1]);运行结果如图：（1）（2）3已知)(1t f 的波形如下图所示且)()(11ωj F t f ↔；设)()(*)()(11ωj F t f t f t f ↔=，试用MATLAB 给出)(1t f 、)(t f 、)(1ωj F 及)(ωj F ，并验证时域卷积定理。

实验一MATLAB 程序入门和基础应用一、实验名称MATLAB 程序入门和基础应用二、实验目的1.学习Matlab软件的基本使用方法；2.了解Matlab的数值计算，符号运算，可视化功能；3. Matlab程序设计入门四、实验设备计算机MATLAB软件六、实验内容及具体步骤1、打开MATLAB的系统界面，对其功能做一个大致了解；2、学习变量的描述方法，掌握几个固定变量：I，j，pi，inf的使用。

注意，变量描述以字母开头，可以由字母、数字和下划线混合组成，区分字母大，小写字符长度不超过31个。

3、学习数值，矩阵，运算符，向量的矩阵运算，数组运算的描述方法。

（1）用一个简单命令求解线性系统3x1+ x2 - x3 =3.6x1+2x2+4x3 = 2.1-x1+4x2+5x3 = -1.4A=[3 1 -1;1 2 4;-1 4 5];b=[3.6;2.1;-1.4];x=A\b结果：x = 1.4818 -0.4606 0.3848（2）用简短命令计算并绘制在0≤x≤6范围内的sin(2x)、sinx2、sin2x。

x=linspace(0,6)y1=sin(2*x),y2=sin(x.^2),y3=(sin(x)).^2;plot(x,y1,x, y2,x, y3)4、Matlab符号运算功能（1）符号运算的过程在符号运算的整个过程中，所有的运算均是以符号进行的，即使以数字形式出现的量也是字符量。

做一个对sin(x/2)求导的过程。

在命令窗口中输入如下符号表达式按回车：f='sin(x/2)';dfdx=diff(f)显示结果如下：dfdx = 1/2*cos(1/2*x)整个求导的过程都是由符号变量和符号表达式完成，没有涉及到具体的数值运算，其中1/2也被当作是字符量。

注意：符号变量前先要进行定义，定义语句是：sym 或syms 变量名列表。

前者定义一个单一的符号变量，后者可以一次定义多个符号变量。

信号与系统软件实验报告姓名： 学号：实验项目七：表示信号与系统的MATLAB 函数一、实验项目名称：表示信号、系统的MATLAB 函数二、实验目的与任务：目的：1、加深对常用离散信号的理解；2、熟悉表示信号的基本MATLAB 函数。

任务：基本MATLAB 函数产生离散信号；基本信号之间的简单运算；判断信号周期。

三、实验原理：利用MATLAB 强大的数值处理工具来实现信号的分析和处理，首先就是要学会应用MATLAB 函数来构成信号。

常见的基本信号可以简要归纳如下：1、单位抽样序列⎩⎨⎧=01)(n δ 00≠=n n 在MATLAB 中可以利用zeros()函数实现。

;1)1();,1(==x N zeros x如果)(n δ在时间轴上延迟了k 个单位，得到)(k n -δ即：⎩⎨⎧=-01)(k n δ≠=n k n 2、单位阶跃序列 ⎩⎨⎧01)(n u 00<≥n n 在MATLAB 中可以利用ones()函数实现。

);,1(N ones x =3、正弦序列 )/2sin()(ϕπ+=Fs fn A n x采用MATLAB 实现)/***2sin(*1:0fai Fs n f pi A x N n +=-=4、复正弦序列 n j e n x ϖ=)(采用MATLAB 实现)**ex p(1:0n w j x N n =-= 5、指数序列n a n x =)(采用MATLAB 实现na x N n .^1:0=-= 四、 实验内容：MATLAB 仿真实验步骤：1、编制程序产生上述5种信号（长度可输入确定），并绘出其图形。

1、单位抽样序列 ： N=[-5:5]x=[zeros(1,5) 1 zeros(1,5)]stem(N,x)2、单位阶跃序列：N=[-10:10]x=[zeros(1,10) ones(1,11)] stem(N,x)正弦序列：requency=100fai=pi/3A=1Fs=100n=[0:100]x=A*sin(2*pi*fai*n/Fs+fai) stem(n,x)④复正弦序列： N=100w=100n=[0:N]x=exp(i*w*n)stem(n,x)⑤指数序列：N=10A=3n=[0:N] x=A.^n stem(n,x)2、在310≤≤n 内画出下面每一个信号：1223[]sin()cos()44[]cos ()4[]sin()cos()48nn x n nx n n n x n πππππ===1) a.源代码： N=31n=[0:N]x1=sin(pi*n/4).*cos(pi*n/4)stem(n,x1)b.输出结果如下：2) a.源代码： N=31n=[0:N]x1=cos(pi*n/4).*cos(pi*n/4)stem(n,x1)b.输出结果如下3) a.源代码：N=31 n=[0:N]x1=sin(pi*n/4).*cos(pi*n/8) stem(n,x1) B. 输出结果如下：思考问题：每个信号的基波周期是什么？对于这3个信号中的每一个，不依赖MATLAB ，如何来确定基波周期？答：第一个信号的基波周期是4，第二个信号的基波周期也是4，第三个信号的基波周期是32。

信号与系统 matlab实验报告信号与系统 Matlab 实验报告引言：信号与系统是电子信息类专业中的一门重要课程，它研究了信号的产生、传输和处理过程，以及系统对信号的响应和影响。

通过实验，我们可以更直观地理解信号与系统的基本概念和原理，并掌握使用 Matlab 进行信号与系统分析和处理的方法。

实验一：信号的产生与显示在信号与系统课程中，我们首先需要了解不同类型的信号，以及如何产生和显示这些信号。

在 Matlab 中，我们可以使用一些函数来生成常见的信号波形，如正弦波、方波、三角波等。

通过编写简单的 Matlab 程序，我们可以实现信号的产生和显示。

实验二：信号的采样与重构在实际应用中，信号通常以连续时间的形式存在，但在数字系统中需要将其转换为离散时间的信号进行处理。

这就需要进行信号的采样和重构。

在 Matlab 中，我们可以使用采样函数和重构函数来模拟这一过程，并观察采样率对信号重构质量的影响。

实验三：信号的滤波与频谱分析信号滤波是信号处理中的重要环节，它可以去除信号中的噪声和干扰，提高信号质量。

在 Matlab 中，我们可以使用滤波函数来实现不同类型的滤波器，并观察滤波对信号频谱的影响。

此外，我们还可以使用频谱分析函数来研究信号的频谱特性，如频谱密度、功率谱等。

实验四：系统的时域与频域分析系统是信号处理中的重要概念，它描述了信号在系统中的传输和变换过程。

在Matlab 中，我们可以使用系统函数来模拟不同类型的系统，并观察系统对信号的时域和频域响应。

通过实验，我们可以深入理解系统的时域特性和频域特性，如冲击响应、频率响应等。

实验五：信号的调制与解调信号调制是将信息信号转换为调制信号的过程，而解调则是将调制信号恢复为原始信号的过程。

在 Matlab 中，我们可以使用调制函数和解调函数来模拟不同类型的调制和解调方式，如调幅、调频、调相等。

通过实验，我们可以了解不同调制方式的原理和特点，并观察调制和解调对信号的影响。