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北京理工大学信号与系统实验报告

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基于MATLAB的信号与系统实验 1 实验1 信号的时域描述与运算

一、 实验目的 1、 掌握信号的MATLAB表示及其可视化方法。 2、 掌握信号基本时域运算的MATLAB实现方法。 3、 利用MATLAB分析常用信号，加深对信号时域的理解。 二、 实验原理

1、 连续时间的MATLAB表示 连续时间信号指的是在连续时间范围内有定义的信号，即除若干个不连续点外，在任何信号都有意义。在MATLAB中，连续时间信号可以用两种方法来表示，即向量表示法和符号对象表示法。 向量表示法：严格意义上来说，MATLAB并不能处理连续时间信号，都必须是用信号等时间间隔采样后的采样值来近似表示的，采样时间间隔足够小的时候，这些采样值就可以近似地表示出连续时间信号。 例如：>>t=0:0.01:10; >>x=sin(t); 此时利用plot(t,x)命令即可绘制上述信号的时域波形。符号对象表示法：连续时间信号先用表达式表示出来，然后采用符号表达式来表示信号。 例如：>>sym t; >>x=xin(t); 此时利用ezplot(x)命令即可绘制上述信号的时域波形。 基于MATLAB的信号与系统实验 2 常用的信号产生函数： 函数名 功能 heaviside 单位阶跃响应 sin 正弦函数 cos 余弦函数 sinc sinc函数 exp 指数函数 2、 连续时间信号的时域运算 对连续时间信号的运算包括量信号想家、相乘、微分、积分以及位移反转、尺度变换（尺度伸缩）等 1） 相加和相乘 信号的相加和相乘指两个信号对应时刻的值相加和相乘，对于两个采用向量表示的可以直接使用算术运算的运算符“+”和“•”来计算，此时要求表示两信号的向量时间范围和采样间隔相同，采用符号对象表示的两个信号，可以直接根据符号对象的运算规则运算。 2） 微分和积分 对于向量表示发表示的连续时间信号，可以用过数值计算的方法计算信号的微分和积分。这里由时间向量[t1,t2,…,tN]和采样值向量[x1,x2,…,xN]表示的连续信号的微分是利用差分来近似求取的。 MATLAB里用diff来计算差分x(k+1)-x(k)。

函数名 功能 Rectpuls 门函数 Tripuls 三角脉冲函数 Square 周期方波 Sawtooth 周期锯齿波或三角函数 基于MATLAB的信号与系统实验

3 连续信号的定积分可以由MATLAB的quad函数实现，调用格式为 quad（‘functions_name’,a,b）其中，functions_name为被积函数名，a、b为积分区间。 对于符号对象表示的连续时间信号，MATLAB提供了diff函数和quad函数分别用于求微分和积分 3） 位移、反转、尺度变换 符号的位移：信号x(t)的自变量t更换为（t-t0），表示x(t)波形在t轴上整体移动，当t0>0整体右移，当t0<0整体左移。 信号的反转：信号x(t)的自变量t更换为-t，x(t)的波形相当于以t=0为轴反转过来。 信号的尺度变换：信号x(t)的自变量t更换为at，x(at)表示信号压缩（a>1）或拉伸（a<1）。 3、 离散时间信号的MATLAB表示 离散时间信号仅在一些离散时刻有定义。在MATLAB中离散时间信号需要使用两个向量来表示，其中一个向量用于表示离散的时间点，另一个向量用来表示这些时间点上的值。 stem函数用于沪指离散时间信号波形，为了与我们表示离散时间信号的习惯相同，在绘图时一般需要添加“filled”选项，以绘制实心的杆状图形。 4、 离散时间信号的时域运算 离散时间信号的相加相乘是将两个信号对应的时间上的值相加或相乘，可以直接使用算术运算的运算符“+”或“•”来计算。 基于MATLAB的信号与系统实验 4 离散时间信号的位移，则可看作是将表示时间的向量平移，而表示对应时间点上的值的向量不变。 离散时间信号的反转，则可看作是将表示时间的向量和表示对应时间点桑的值的向量以零为基准点，一纵轴为对称轴反折，向量的反折可以利用MATLAB的fliplr函数实现。

三、 实验内容、实验结果以及实验中遇到的一些问题与解决 （1） 利用MATLAB绘制下列连续时间信号波形： ① ② ③ ④

第一题的总代码如下： syms t x1=(1-exp(-0.5*t))*heaviside(t); %函数 subplot(221);ezplot(x1); %分块画图 xlabel('t');title('1(1) x(t)'); %标记 x2=cos(pi*t)*[heaviside(t)-heaviside(t-2)]; subplot(222);ezplot(x2); xlabel('t');title('1(2) x(t)'); x3=abs(t)/2*cos(pi*t)*[heaviside(t+2)-heaviside(t-2)]; subplot(223);ezplot(x3); xlabel('t');title('1(3) x(t)'); x4=exp(-t)*sin(2*pi*t)*[heaviside(t)-heaviside(t-3)]; subplot(224);ezplot(x4); xlabel('t');title('1(4) x(t)');

X(t)=[u(t)-u(t-2)] X(t)=[u(t+2)-u(t-2)] X(t)=[u(t)-u(t-3)]

X(t)=(u(t) 基于MATLAB的信号与系统实验

5 第一题程序运行结果如下：

（2） 利用MATLAB绘制下列连续时间信号波形： ① ② ③ ④

第二题的总代码如下： n=0:10; x1=heaviside(n-3); subplot(221);stem(n,x1,'filled'); xlabel('n');title('2(1) x(n)'); x2=(-1/2).^(n).*heaviside(n); subplot(222);stem(n,x2,'filled');

024600.51t1(1) x(t)00.511.52-1-0.500.51t1(2) x(t)

-2-1012-0.500.51t1(3) x(t)0123-0.500.5t

1(4) x(t)

X(t)=u(n-3) X(t)=u(n) X(t)=n[u(n)-u(n-5)] X(t)=u(n) 基于MATLAB的信号与系统实验

6 01234567891000.10.20.30.40.50.60.70.80.91n2(1) x(n)

xlabel('n');title('2(2) x(n)'); x3=n.*[heaviside(n)-heaviside(n-5)]; subplot(223);stem(n,x3,'filled'); xlabel('n');title('2(3) x(n)'); x4=sin(n*pi/2).*heaviside(n); subplot(224);stem(n,x4,'filled'); xlabel('n');title('2(4) x(n)');

第二题程序运行结果如下：

注：第一个图中我将单位阶跃函数的定义给改了。 在课前我就着手这次的实验，我一直百思不得其解的是单位阶跃信号在这题中n=3时应该为1，而右图是我第一次做这道题的图，在n=3时却是0.5。

051000.51n2(1) x(n)0510-0.500.51n2(2) x(n)

051001234n2(3) x(n)0510-1-0.500.51n2(4) x(n)基于MATLAB的信号与系统实验

7 于是在实验课上就这个问题我请教了老师，就是这个heaviside函数的定义可以通过在C盘搜索heaviside文件找到它的定义： function Y = heaviside(X) %HEAVISIDE Step function. % HEAVISIDE(X) is 0 for X < 0, 1 for X > 0, and .5 for X == 0. % HEAVISIDE(X) is not a function in the strict sense. % See also DIRAC.

% Copyright 1993-2012 The MathWorks, Inc. Y = zeros(size(X),'like',X); Y(X > 0) = 1; Y(X == 0) = .5; Y(isnan(X)) = NaN;

看到这个函数的定义后，老师建议如果要改进要么将这个定义函数修改，要么就自己新定义一个函数保存在源文件中。经过思考，我决定暂时修改这个函数，借用与我这次实验。于是我修改了上面这段代码的下划线处，结果如下： Y = zeros(size(X),'like',X); Y(X > 0) = 1; Y(X == 0) = 1; Y(isnan(X)) = NaN;

于是，我得到的图就是上文已经给出的“第二题的图”。这个小小的问题当然不妨碍实验，但是从中我得到了定义一个函数的方法，也是一个小小的收获。

（3） 利用MATLAB生成并绘制连续周期矩形波信号，要求周期为2，峰值为3，显示3个周期的波形。 第三题代码如下：

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北京理工大学高级数字信号处理实验报告

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高级数字信号处理实验报告实验名称：基于小波变换的信号去噪实验实验时间：2013/5/17姓名：学号：班级：05111003原信号SNR = 9SNR = 25SNR = 49实验二 基于小波变换的信号去噪实验实验内容：利用函数wnoise ，产生2 种不加噪声的信号，分别是 'blocks' 和'doppler' ，观察这 两个信号的特点，对每一个信号，进行如下处理：一、产生信号的长度为512点，给信号加上不同信噪比的噪声，即把wnoise 中的SQRT_SNR 参数值分别设为3、5和7，观察在不同信噪比情况下，有噪信号的特点。

1.实验结果2.分析：单独地，对于blocks 信号而言，信噪比很低时“平台”部分受到噪声的污染很严重，原本十分平坦的部分变得起伏很明显；对doppler 信号的波形而言，高的信噪比尤其能使信号的高频部分可分辨程度提高。

总而言之，从blocks 和doppler 函数的原信号与三种信噪比信号对比图中看出，信噪比越高，含噪信号的波形就与原波形越接近，换句话说噪声对于信号的影响就越小。

二、当SQRT_SNR 参数值设为5 时，对加噪后的信号进行3 级的小波分解，对小原信号SNR = 9SNR = 25SNR = 49波系数进行硬阈值和软阈值处理，比较软硬阈值处理的结果。

1.实验结果表格 1 blocks 信号硬阈值和软阈值处理的比较注：标准差从MATLAB 中figure 界面数据分析工具中直接读取；标准误差为编程计算所得 (后同)。

1020signal of snr=25signal of hard-threshold-5051015signal of soft-thresholdsignal of snr=25-505signal of hard-threshold50100150200250300350400450500-505signal of soft-threshold表格 2 doppler信号硬阈值与软阈值处理的比较2.分析首先明确硬阈值处理与软阈值处理各自的特点。

北京理工大学 通信电路与系统实验2 实验报告

北京理工大学 通信电路与系统实验2 实验报告

通信电路与系统实验1-1. 简单基带传输系统分析（1）实验目的掌握观察系统时域波形，特别是眼图的操作方法。

（2）实验内容构造一个简单示意性基带传输系统。

以双极性PN码（伪噪声Pseudo-Noise: PN）发生器模拟一个数据信源，码速率为100bit/s，低通型信道噪声为加性高斯噪声（标准差＝0.3v）。

要求：（3）系统参数（4）系统框图（5）实验结果nk 10 (dB m 50 o2-1. 二进制键控系统分析11)相干接收2ASK系统分析（1）实验目的由于本实验是利用SystemView进行仿真分析的第一个上机实验，故安排了较为简单的2ASK和2FSK系统分析内容，上机操作步骤介绍得也很详细。

建议除按照实验的分析内容要求得到分析结果外，应进一步熟悉软件的主要操作步骤。

（2）实验内容（3）系统参数Token0: 双极性二进制基带码源（PN码），参数：Amp=1v；Offset=0v；Rate=100Hz；No.of Level=2；Token1: 乘法器；Token2: 正弦载波信号源，参数：Amp=1V；F=1000Hz；Phase=0；Token3: 加法器；Token4: 高斯噪声源，参数：Std Deviation=0.5V；Mean=0V；Token5: 乘法器；Token6: 正弦本地同步载波信号源，参数设置同Token2；Token7: 模拟低通滤波器，参数：Butterworth_Lowpass IIR；No.of Poles=5；LoCuttoff=300Hz；Token8，9，10：信宿接收分析器（Sink8,Sink9,Sink10）。

（4）系统框图（5）实验结果2)2FSK系统分析（1）实验内容（2）系统参数Token0：PN码源，参数：Amp＝1v、Offset＝0v、Rate＝1200Hz、No.of levels＝2；Token1：直接调频器，参数：Amp＝1v、F＝1700Hz、Phase＝0、Mod Gain＝400Hz/V；Token2，3，4：话带加性高斯噪声模拟信道，参数：Token4为Butterworth_BPF、No.of Poles＝5、Lo Cuttoff＝300Hz、Hi Cuttoff＝3400Hz；Token3为高斯噪声源；Token5，6，7：锁相环路，其中Token6为Butterworth_LPF、No.of Poles＝1、Lo Cuttoff ＝1200Hz；Token7：VCO，参数：Amp=2v、F=1700Hz、Phase=0、Mod Gain=800Hz/v；Token8：低通滤波器，参数：Butterworth_BPF、No.of Poles＝7、Lo Cuttoff＝2400Hz；Token9：过零比较器，参数：选a>b模式、a输入为Token8输出、b输入为门限电平、True Output＝1v、false Output＝-1v ；Token10：比较门限电平，选正弦信号源，Amp＝0V、F＝0Hz，即比较门限为0电平；Token11，12，13，14，15，16：信宿接收分析器Sink。

信号与系统实验报告

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实验名称：信号与系统实验
一、实验目的：
1.了解信号与系统的基本概念
2.掌握信号的时域和频域表示方法
3.熟悉常见信号的特性及其对系统的影响
二、实验内容：
1.利用函数发生器产生不同频率的正弦信号，并通过示波器观察其时域和频域表示。

2.通过软件工具绘制不同信号的时域和频域图像。

3.利用滤波器对正弦信号进行滤波操作，并通过示波器观察滤波前后信号的变化。

三、实验结果分析：
1.通过实验仪器观察正弦信号的时域表示，可以看出信号的振幅、频率和相位信息。

2.通过实验仪器观察正弦信号的频域表示，可以看出信号的频率成分和幅度。

3.利用软件工具绘制信号的时域和频域图像，可以更直观地分析信号的特性。

4.经过滤波器处理的信号，可以通过示波器观察到滤波前后的信号波形和频谱的差异。

四、实验总结：
通过本次实验，我对信号与系统的概念有了更深入的理解，掌
握了信号的时域和频域表示方法。

通过观察实验仪器和绘制图像，我能够分析信号的特性及其对系统的影响。

此外，通过滤波器的处理，我也了解了滤波对信号的影响。

通过实验，我对信号与系统的理论知识有了更加直观的了解和应用。

信号与系统实验报告

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信号与系统实验报告实验一连续时间信号1.1表示信号的基本MATLAB函数1.2连续时间负指数信号1、对下面信号创建符号表达式x（t）=sin(2πt/T)cos(2πt/T)。

对于T=6,8和16，利用ezplot 画出0<=t<=32内的信号。

什么是x（t）的基波周期？x1=sym('sin(2*pi*t/T)');x2=sym('cos(2*pi*t/T)');x=x1*x2x4=subs(x,4,'T');ezplot(x4,[0,32]);x8=subs(x,8,'T');ezplot(x8,[0,32]);x16=subs(x,16,'T');ezplot(x16,[0,32]);T=4 T=8T=162、对下面信号创建一个符号表达式x（t）=exp（-at）cos（2πt）。

对于a=1/2，1/4，1/8，利用ezplot确定td，td为|x（t）|最后跨过0.1的时间，将td定义为该信号消失的时间。

利用ezplot对每一个a值确定在该信号消失之前，有多少个完整的余弦周期出现，周期数目是否正比于品质因素Q=(2π/T)/2a？x1=sym('exp(-a*t)');x2=sym('cos(2*pi*t)');x=x1*x2;xa1=subs(x,1/2,'a');ezplot(xa1);xa2=subs(x,1/4,'a');ezplot(xa2);xa3=subs(x,1/8,'a');ezplot(xa3);a=1/2 a=1/4a=1/83、将信号x（t）=exp（j2πt/16）+exp（j2πt/8）的符号表达式存入x中。

函数ezplot不能直接画出x（t），因为x*（t）是一个复数信号，实部和虚部分量必须要提取出来，然后分别画出他们。