信号与系统分析实验报告

武汉大学教学实验报告

电子信息学院 电子信息工程 专业 2105 年 10 月 2 日

实验名称 Wav 信号的波形分析与合成 指导教师 邹炼

姓名 年级 2013级 学号 成绩

一、 预习部分

1. 实验目的

2. 实验基本原理

3. 主要仪器设备（含必要的元器件、工具）

一、实验目的

1. 巩固傅里叶变换及其反变换的知识，学习从时域和频域两个角度来观察信号。

2. 尝试利用短时傅里叶变换分析非平稳信号的频谱变化。

3．熟悉MATLAB 环境中wavread、wavrecord、wavplay、fft 和ifft 等函数的应用。

二、实验基本原理

音频信号（Audio）是通过麦克风、A/D 等数据采集设备将声音转换而成的电

信号，是声波频率、幅度变化的信息载体。声音的三个主观特性是音调、音强和

音色。而声波的三个重要参数为频率 ω0、幅度A n 和相位ψn ，这也就决定

了音频信号的特征定义如下：

1. 基频与音调

基频指一个复杂声波中最低的一个频率（其他频率叫谐波）。音调主要由声

音的频率决定，同时也与声音强度有关。对一定强度的纯音，音调随频率的升降

而升降；对一定频率的纯音、低频纯音的音调随声强增加而下降，高频纯音的音

调却随强度增加而上升。

2. 谐波与音色

谐波是指周期函数或周期性的波形中不能用常数与原函数基频的正弦函数 和余弦函数的线性组合表达的部分。nωO 称为ωO 的n 次谐波分量，也称为(n-1)次泛音。音色是由混入基音的泛音所决定的，高次谐波越丰富，音色就越有明亮感和穿透力。不同的谐波具有不同的幅值An 和相位偏移ψn ，由此产生各种音色效果。

3. 幅度与音强

人耳对于声音细节的分辨只有在强度适中时才最灵敏。人的听觉响应与强度

成对数关系。常用音量来描述音强，以分贝（dB=20log）为单位。

2018年信号与系统分析实验报告

班级： 通信1604 姓名： 杨浩思 学号： 201610022 成绩：

================================================================

实验1: MATLAB中信号的表示与运算

实验目的：1. 掌握运用MATLAB表示常用连续和离散时间信号的方法；

2. 学会使用MATLAB进行信号的时移、翻转和尺度变换等操作；

3. 学会使用MATLAB进行信号卷积运算；

4. 学会使用MATALAB进行信号频谱分析。

实验内容：

1. 完成预习PPT中MATLAB信号产生语句的练习；

2. 已知x(t)波形如下图所示，使用利用MATLAB画出的4个由x(t)位移、尺度、翻转结合产生的波形。

X(2t-3) 的波形 X(-2t-3) 的波形

X(t-1) 的波形 X(-t-1) 的波形

-4-3-2-10123400.20.40.60.81tx(t)3. 已知x= [3 2 6 5 ] ，h= [2 0 -3 4] ，使用MATALAB画出x，h以及y=x*h的序列。（使用stem语句）

序列x波形

序列h波形

序列y=x*h波形

04. 通过MATALAB观察课本P66例3.2.4周期方波傅里叶级数展开效果。

谐波数为 n=0 时的合成波形 谐波数为 n=4 时的合成波形

查阅资料了解并简述吉布斯效应

吉布斯效应: 用傅里叶级数展开有间断点的函数时，取任意有限项合成，在原信号间断点处都会有震荡的峰起。当取的项数足够大时，该峰起值趋近于一个常数，约等于该点跳变值的9% 5. 周期三角波信号傅里叶级数展开式如下所示，分析其频谱并通过MATLAB验证。

信号与系统实验实验报告

文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]

实验五 连续系统分析

一、实验目的

深刻理解连续时间系统的系统函数在分析连续系统的时域特性、频域特性及稳定性中的重要作用及意义，掌握根据系统函数的零极点设计简单的滤波器的方法。掌握利用MATLAB分析连续系统的时域响应、频响特性和零极点的基本方法。

二、实验原理

MATLAB提供了许多可用于分析线性时不变连续系统的函数，主要包含有系统函数、系统时域响应、系统频域响应等分析函数。

三、实验内容

1. 已知描述连续系统的微分方程为，输入，初始状态，计算该系统的响应，并与理论结果比较，列出系统响应分析的步骤。

实验代码：

a=[1 10];

b=[2];

[A B C D]=tf2ss(b,a);

sys=ss(A,B,C,D);

t=0: :5;

xt=t>0;

sta=[1];

y=lsim(sys,xt,t,sta);

subplot(3,1,1);

plot(t,y);

xlabel('t');

title('系统完全响应 y(t)');

subplot(3,1,2);

plot(t,y,'-b');

hold on

yt=4/5*exp(-10*t)+1/5;

plot(t,yt,' : r');

legend('数值计算','理论计算'); hold off

xlabel('t');

subplot(3, 1 ,3);

k=y'-yt;

plot(t,k);

k(1)

title('误差');

实验结果：

结果分析：

理论值 y(t)=0. 8*exp(-10t)*u(t)+

程序运行出的结果与理论预期结果相差较大误差随时间增大而变小， 初始值相差最大，而后两曲线基本吻合，表明该算法的系统响应在终值附近有很高的契合度，而在初值附近有较大的误差。

.

.

信号与系统分析报告

实验一：典型信号的观测与测试

图1-1 600Hz正弦波信号 幅值： 4V，周期：1500ms

图1-2 1.4kHz方波信号 幅值：2.5V 周期：727ms .

.

图1-3 2.2kHz三角波信号 幅值：2.2V 周期：512ms

图1-4 1000Hz冲击串信号 幅值：2.5V 周期：1003ms

.

.

实验二：线性时不变系统的冲激响应和阶跃响应

1.有源低通滤波器的单位冲击和阶跃响应

图2-1 1000Hz冲激串为输入信号的输出波形

图2-2 500Hz冲激串为输入信号的输出波形 .

.

图2-3 333Hz冲激串为输入信号的输出波形

图2-4 250Hz冲激串为输入信号的输出波形 .

.

图2-5 200Hz冲激串为输入信号的输出波形

图2-6 200Hz方波作为输入信号的输出波形 .