实验一 信号与系统的时域分析
系统的时域实验报告
系统的时域实验报告系统的时域实验报告一、引言时域实验是系统动态特性研究中的重要手段之一。
通过对系统的输入和输出信号进行时域分析，可以揭示系统的动态响应规律，并对系统进行性能评估和优化设计。
本实验旨在通过对某一系统的时域实验研究，探索系统的动态特性和性能指标。
二、实验目的1. 了解时域分析的基本原理和方法；2. 掌握系统的时域响应测量技术；3. 研究系统的动态特性和性能指标。
三、实验装置与方法1. 实验装置：系统输入信号发生器、系统输出信号采集器、计算机数据处理软件等；2. 实验方法：根据实验要求，设置系统的输入信号，采集系统的输出信号，并通过计算机软件进行数据处理和分析。
四、实验步骤1. 系统建模：根据实际情况，对系统进行数学建模，得到系统的传递函数或状态空间模型；2. 实验准备：将系统输入信号发生器与系统输出信号采集器连接，设置合适的参数；3. 实验测量：根据实验要求，设置不同的输入信号，采集系统的输出信号；4. 数据处理：将采集到的数据导入计算机软件中，进行时域分析和性能指标计算；5. 结果分析：根据实验结果，分析系统的动态特性和性能指标，得出结论。
五、实验结果与分析根据实验所得数据，通过计算机软件进行时域分析和性能指标计算，得到系统的动态响应曲线和相关参数。
通过对曲线的观察和分析，可以得出以下结论：1. 系统的时间常数：通过观察系统的动态响应曲线，可以确定系统的时间常数，即系统从初始状态到达稳定状态所需的时间。
时间常数越小，系统的响应速度越快。
2. 系统的超调量：超调量是指系统响应的最大偏离量与稳态值之间的差值。
通过观察系统的动态响应曲线，可以测量出系统的超调量。
超调量越小，系统的稳定性越好。
3. 系统的峰值时间：峰值时间是指系统响应曲线达到最大值所需的时间。
通过观察系统的动态响应曲线，可以测量出系统的峰值时间。
峰值时间越小，系统的响应速度越快。
4. 系统的上升时间：上升时间是指系统响应曲线从初始状态到达稳定状态所需的时间。
MATLAB与信号实验——连续LTI系统的时域分析
MATLAB与信号实验——连续LTI系统的时域分析连续LTI系统的时域分析是信号与系统学中的重要课题。
MATLAB作为一种强大的科学计算软件，提供了丰富的工具和函数来进行信号与系统的分析。
下面将介绍MATLAB在连续LTI系统时域分析中的应用。
首先，我们需要了解连续LTI系统的基本概念。
一个连续域线性时不变系统（LTI系统）可以由它的冲激响应完全描述。
冲激响应是系统对单位冲激信号的响应。
在MATLAB中，可以使用impulse函数来生成单位冲激信号。
假设我们有一个连续LTI系统的冲激响应h(t)，我们可以使用conv 函数来计算系统对任意输入信号x(t)的响应y(t)。
conv函数实现了卷积运算，可以将输入信号与冲激响应进行卷积运算得到输出信号。
例如，我们假设一个连续LTI系统的冲激响应为h(t) = exp(-t)u(t)，其中u(t)是单位阶跃函数。
我们可以使用以下代码生成输入信号x(t)和计算输出信号y(t)：```matlabt=-10:0.1:10;%时间范围x = sin(t); % 输入信号h = exp(-t).*heaviside(t); % 冲激响应y = conv(x, h, 'same'); % 计算输出信号```这段代码首先定义了时间范围t，然后定义了输入信号x(t)和冲激响应h(t)。
接下来，使用conv函数计算输入信号和冲激响应的卷积，设置参数’same’表示输出信号与输入信号长度相同。
最后，得到了输出信号y(t)。
在得到输出信号后，我们可以使用MATLAB的绘图功能来可视化结果。
例如，使用以下代码可以绘制输入信号和输出信号的图像：```matlabfigure;plot(t, x, 'b', 'LineWidth', 2); % 绘制输入信号hold on;plot(t, y, 'r', 'LineWidth', 2); % 绘制输出信号xlabel('时间');ylabel('幅度');legend('输入信号', '输出信号');```除了卷积运算外，MATLAB还提供了许多其他函数来进行连续LTI系统的时域分析。
系统时域分析实验报告
系统时域分析实验报告系统时域分析实验报告一、引言时域分析是电子工程中的重要内容之一，它通过对系统在时间上的响应进行观察和分析，可以帮助我们了解系统的动态特性。
本实验旨在通过对不同系统的时域分析，探讨系统的稳定性、阶数、零极点等特性。
二、实验目的1. 了解时域分析的基本概念和方法；2. 掌握系统的稳定性判断方法；3. 学习如何通过时域分析确定系统的阶数；4. 理解系统的零极点对系统响应的影响。
三、实验原理1. 系统的稳定性判断系统的稳定性是指当输入信号有限时，系统输出是否有界。
常用的判断方法有零极点判断法和频率响应判断法。
2. 系统的阶数确定系统的阶数是指系统传递函数中最高次幂的阶数。
通过观察系统的单位阶跃响应或单位冲激响应，可以确定系统的阶数。
3. 零极点对系统响应的影响系统的零点和极点决定了系统的传递特性。
零点是使系统增益为零的点，极点是使系统增益无穷大的点。
零点和极点的位置和数量决定了系统的稳定性、阶数和频率响应。
四、实验步骤1. 确定实验所用系统的传递函数；2. 绘制系统的单位阶跃响应曲线；3. 通过观察单位阶跃响应曲线，判断系统的稳定性；4. 根据单位阶跃响应曲线的特点，确定系统的阶数；5. 分析系统的零极点位置和数量对系统响应的影响。
五、实验结果与分析以某一系统为例，实验得到其单位阶跃响应曲线如下图所示。
[插入实验结果图]通过观察单位阶跃响应曲线，我们可以看到系统的输出在一定时间后趋于稳定，且没有出现振荡现象。
因此，可以判断该系统是稳定的。
根据单位阶跃响应曲线的特点，我们可以看到系统的输出在一定时间后达到了稳态值，并且没有超过该稳态值。
根据阶跃响应曲线的形状，我们可以判断该系统的阶数为一阶。
通过对系统的传递函数进行分析，我们可以确定系统的零点和极点的位置和数量。
进一步分析可以得出，系统的零点和极点的位置和数量对系统的稳定性、阶数和频率响应都有重要影响。
六、实验总结通过本次实验，我们了解了时域分析的基本概念和方法，掌握了系统的稳定性判断方法和阶数确定方法。
时域分析实验报告
时域分析实验报告时域分析实验报告引言：时域分析是一种常用的信号处理方法，通过观察信号在时间上的变化，可以得到信号的时域特性。
本实验旨在通过对不同信号进行时域分析，探究信号的频率、幅度和相位等特性，并研究信号在不同系统中的传输和变换过程。
一、实验目的1. 了解时域分析的基本原理和方法；2. 掌握使用示波器进行时域分析的操作技巧；3. 研究不同信号的时域特性，并分析其频率、幅度和相位等参数；4. 分析信号在不同系统中的传输和变换过程。
二、实验仪器和材料1. 示波器2. 信号发生器3. 电阻、电容、电感等元件4. 连接线三、实验步骤1. 将信号发生器输出的正弦信号连接到示波器的输入端，调节信号发生器的频率和幅度；2. 使用示波器观察信号的波形，并记录下波形的周期、幅度和相位等参数；3. 将信号发生器的输出信号经过一个电阻、电容或电感等元件，再连接到示波器的输入端，观察信号在不同系统中的变换过程；4. 根据观察到的波形和参数，分析信号在不同系统中的传输特性和变换规律。
四、实验结果与分析1. 在观察正弦信号的时域波形时，我们可以发现信号的周期与信号发生器的频率有关，频率越高，周期越短；幅度与信号发生器的幅度设置有关，幅度越大，波形的振幅越大；相位则反映了信号的起始相位，可以通过示波器上的相位测量功能进行测量。
2. 当信号经过电阻、电容或电感等元件时，信号的波形和参数会发生变化。
例如，当信号经过电阻时，波形会变得衰减，幅度减小；当信号经过电容时，波形会发生相位移动，相位会发生改变；当信号经过电感时，波形会发生振荡，频率会发生改变。
3. 通过对不同系统中信号的观察和分析，我们可以得出不同系统对信号的影响规律。
例如，电阻对信号的影响主要体现在幅度的衰减上，电容和电感对信号的影响主要体现在相位和频率上。
这些规律对于电路设计和信号处理具有重要意义。
五、实验总结通过本次实验，我们深入了解了时域分析的原理和方法，并通过实际操作掌握了使用示波器进行时域分析的技巧。
信号与系统实验报告实验一 信号与系统的时域分析
实验一信号与系统的时域分析一、实验目的1、熟悉和掌握常用的用于信号与系统时域仿真分析的MA TLAB函数；2、掌握连续时间和离散时间信号的MA TLAB产生，掌握用周期延拓的方法将一个非周期信号进行周期信号延拓形成一个周期信号的MATLAB编程；3、牢固掌握系统的单位冲激响应的概念，掌握LTI系统的卷积表达式及其物理意义，掌握卷积的计算方法、卷积的基本性质；4、掌握利用MA TLAB计算卷积的编程方法，并利用所编写的MA TLAB程序验证卷积的常用基本性质；掌握MATLAB描述LTI系统的常用方法及有关函数，并学会利用MA TLAB求解LTI 系统响应，绘制相应曲线。
基本要求：掌握用MA TLAB描述连续时间信号和离散时间信号的方法，能够编写MATLAB程序，实现各种信号的时域变换和运算，并且以图形的方式再现各种信号的波形。
掌握线性时不变连续系统的时域数学模型用MATLAB描述的方法，掌握卷积运算、线性常系数微分方程的求解编程。
二、实验原理信号（Signal）一般都是随某一个或某几个独立变量的变化而变化的，例如，温度、压力、声音，还有股票市场的日收盘指数等，这些信号都是随时间的变化而变化的，还有一些信号，例如在研究地球结构时，地下某处的密度就是随着海拔高度的变化而变化的。
一幅图片中的每一个象素点的位置取决于两个坐标轴，即横轴和纵轴，因此，图像信号具有两个或两个以上的独立变量。
在《信号与系统》课程中，我们只关注这种只有一个独立变量（Independent variable）的信号，并且把这个独立变量统称为时间变量（Time variable），不管这个独立变量是否是时间变量。
在自然界中，大多数信号的时间变量都是连续变化的，因此这种信号被称为连续时间信号（Continuous-Time Signals）或模拟信号（Analog Signals），例如前面提到的温度、压力和声音信号就是连续时间信号的例子。
实验一离散时间信号与系统时域分析
实验一离散时间信号与系统时域分析实验目的1学习MATLAB语言编程和调试技巧2学会简单的矩阵输入和图形表示法3掌握简单的绘图命令一实验目的1学习MATLAB语言编程和调试技巧2学会简单的矩阵输入和图形表示法3掌握简单的绘图命令二、实验原理本实验主要为了熟悉MATLAB环境，重点掌握简单的矩阵（信号）输入和绘图命令，特别是绘图命令tem()和plot()。
实验内容中涉及到信号的无失真采样、离散卷积运算和差分方程求解这三个主要的问题。
其基本原理分别如下：对一个模拟信号某(t)进行采样离散化某(n)，为了不失真地从采样信号某(n)中恢复原始信号某(t)，采样时必须满足采样定理，即采样频率必须大于等于模拟信号中最高频率分量的2倍。
一个离散时间系统，输入信号为某(n)，输出信号为y(n)，运算关系用T[﹒]表示，则输入与输出的关系可表示为y(n)＝T[某(n)]。
（1）线性时不变(LTI)系统的输入输出关系可通过h(n)表示：y(n)=某(n)某h(n)=式中某表示卷积运算。
（2）LTI系统的实现可物理实现的线性时不变系统是稳定的、因果的。
这种系统的单位脉冲响应是因果的（单边）且绝对可和的，即：h(n)0,n0;nh(n)0在MATLAB语言中采用conv实现卷积运算，即：Y=conv(某,h),它默认从n=0开始。
常系数差分方程可以描述一个LTI系统，通过它可以获得系统的结构，也可以求信号的瞬态解。
利用MATLAB 自带的filter（），可以代替手工迭代运算求解系统的差分方程，求解的过程类似于对输入信号进行滤波处理。
三、实验内容1、试画出如下序列的波形（1）某(n)3(n3)(n2)2(n1)4(n1)2(n2)3(n3)（2）某(n)0.5R10(n)解：用MATLAB描述波形1(1)某=[3120-42-3];%矩阵输入某n=-3:1:3;%输入自变量n,以间隔为1从-3到3变化n实验目的1学习MATLAB语言编程和调试技巧2学会简单的矩阵输入和图形表示法3掌握简单的绘图命令tem(n,某);%tem()函数绘制火柴杆图，注意n,某元素个数必须相等某label('n');%横坐标显示nylabal('某(n)');%纵坐标显示某(n)grid;%绘制网格1(2)n=0:9;某=0.5.^n;tem(n,某);某label('n');ylabel('某(n)');gri实验目的1学习MATLAB语言编程和调试技巧2学会简单的矩阵输入和图形表示法3掌握简单的绘图命令2、用MATLAB计算序列{-201–13}和序列{120-1}的离散卷积，即计算某(n)2(n)(n2)(n3)3(n4)与h(n)(n)2(n1)(n3)解：用MATLAB描述波形。
信号实验报告 2
信号与系统实验报告实验一信号与系统的时域分析一、实验目的1、熟悉和掌握常用的用于信号与系统时域仿真分析的MA TLAB函数；2、学会用MA TLAB进行信号基本运算的方法；3、掌握连续时间和离散时间信号的MA TLAB产生，掌握用周期延拓的方法将一个非周期信号进行周期信号延拓形成一个周期信号的MATLAB编程。
二、实验内容Q1-1：修改程序Program1_1，将dt改为0.2，再执行该程序，保存图形，看看所得图形的效果如何？dt = 0.01时的程序clear, % Clear all variablesclose all, % Close all figure windowsdt = 0.01; % Specify the step of time variablet = -2:dt:2; % Specify the interval of timex = sin(2*pi*t); % Generate the signalplot(t,x) % Open a figure window and draw the plot of x(t)title('Sinusoidal signal x(t)')xlabel('Time t (sec)')dt = 0.2时的程序clear, % Clear all variablesclose all, % Close all figure windowsdt = 0.2; % Specify the step of time variablet = -2:dt:2; % Specify the interval of timex = sin(2*pi*t); % Generate the signalplot(t,x) % Open a figure window and draw the plot of x(t)title('Sinusoidal signal x(t)')xlabel('Time t (sec)')dt = 0.01时的信号波形dt = 0.2时的信号波形这两幅图形有什么区别，哪一幅图形看起来与实际信号波形更像？答：dt = 0.01的图形比dt = 0.2的图形光滑，dt = 0.01看起来与实际信号波形更像。
MATLAB与信号实验——连续LTI系统的时域分析
MATLAB与信号实验-——-连续LTI系统的时域分析在信号处理中，MATLAB是一个强大的工具，它提供了许多功能，使我们能够模拟和分析各种信号系统。
对于连续LTI系统，时域分析是一个重要的方法，它允许我们直接观察系统的输入和输出信号之间的关系。
下面是一个关于连续LTI系统的时域分析的实验。
一、实验目的本实验的目的是验证连续LTI系统的时域响应，通过使用MATLAB模拟系统，我们可以观察到不同的输入信号产生的输出信号，从而了解系统的特性。
二、实验步骤1.定义系统：首先，我们需要定义我们的连续LTI系统。
这可以通过使用MATLAB中的lti函数来完成。
我们需要提供系统的传递函数，它描述了系统的输入和输出之间的关系。
2.设置输入信号：为了观察系统的行为，我们需要设置一个合适的输入信号。
在MATLAB中，我们可以使用square函数来生成一个方波信号，该信号具有固定的频率和幅度。
3.模拟系统：使用MATLAB的lsim函数，我们可以模拟我们的连续LTI系统。
这个函数将输入信号和系统的传递函数作为参数，然后计算出系统的输出信号。
4.分析结果：我们可以使用MATLAB的图形功能来观察输入和输出信号。
这可以帮助我们理解系统的行为，并验证我们的模型是否正确。
三、实验结果与分析在实验中，我们使用了不同的输入信号（如方波、正弦波等）来测试我们的连续LTI系统。
对于每种输入信号，我们都观察了系统的输出信号，并记录了结果。
通过对比不同的输入和输出信号，我们可以得出以下结论：1.对于方波输入，系统的输出信号是带有延迟的方波，这表明系统对突变信号的响应是瞬时的。
2.对于正弦波输入，系统的输出信号是与输入信号同频同相位的正弦波，这表明系统对正弦波的响应是具有稳定性的。
这些结果验证了连续LTI系统的基本特性：即对于单位阶跃函数（突变信号）的输入，系统的响应是瞬时的；而对于周期性输入（如正弦波），系统的响应具有稳定性。
这些结果与我们在理论上学到的知识相符，从而验证了我们的模型是正确的。
信号与系统实验报告
信号与系统实验报告一、信号的时域基本运算1．连续时间信号的时域基本运算两实验之一实验分析：输出信号值就等于两输入信号相加（乘）。
由于b=2，故平移量为2时，实际是右移1，符合平移性质。
两实验之二心得体会：时域中的基本运算具有连续性，当输入信号为连续时，输出信号也为连续。
平移，伸缩变化都会导致输出结果相对应的平移伸缩。
2.离散时间信号的时域基本运算两实验之一实验分析：输出信号的值是对应输入信号在每个n值所对应的运算值，当进行拉伸变化后，n值数量不会变，但范围会拉伸所输入的拉伸系数。
两实验之二心得体会：离散时间信号可以看做对连续时间信号的采样，而得到的输出信号值，也可以看成是连续信号所得之后的采样值。
二、连续信号卷积与系统的时域分析1.连续信号卷积积分两实验之一实验分析：当两相互卷积函数为冲激函数时，所卷积得到的也是一个冲激函数，且该函数的冲激t值为函数x，函数y冲激t值之和。
两实验之二心得体会：连续卷积函数每个t值所对应的卷积和可以看成其中一个在k值取得的函数与另外一个函数相乘得到的一个分量函数，并一直移动k值直至最后，最后累和出来的最终函数便是所得到的卷积函数。
3.RC电路时域积分两实验之一实验分析：全响应结果正好等于零状态响应与零输入响应之和。
两实验之二心得体会：具体学习了零状态，零输入，全响应过程的状态及变化，与之前所学的电路知识联系在一起了。
三、离散信号卷积与系统的时域分析1.离散信号卷积求和两实验之一实验分析：输出结果的n值是输入结果的k号与另一个n-k的累和两实验之二心得体会：直观地观察到卷积和的产生，可以看成连续卷积的采样形式，从这个方面去想，更能深入地理解卷积以及采样的知识。
2.离散差分方程求解两实验之一实验分析：其零状态响应序列为0 0 4 5 7.5，零输入响应序列为2 4 5 5.5 5.75，全状态响应序列为2 4 9 10.5 13.25，即全状态=零输入+零状态。
两实验之二心得体会：求差分方程时，可以根据全状态响应是由零输入输入以及零状态相加所得，分开来求，同时也加深了自己对差分方程的求解问题的理解。
信号与系统的时域分析
《信号与系统》课程研究性学习手册研讨内容: 信号与系统的时域分析信号的时域分析专题研讨【目的】(1) 掌握基本信号及其特性，了解实际信号的建模。
(2) 掌握基本信号的运算，加深对信号时域分析基本原理和方法的理解，并建立时频之间的感性认识。
(3) 学会仿真软件MA TLAB的初步使用方法，掌握利用MA TLAB进行信号表示和信号运算。
【研讨内容】题目2：信号的基本运算（语音信号的翻转、展缩）1）将原始音频信号在时域上进行延展、压缩，2）将原始音频信号在频域上进行幅度放大与缩小，3）将原始音频信号在时域上进行翻转，【题目分析】先截取一段音频文件，用格式转换器转成wavread函数要求的wav.格式，然后放在matlab中，如下列程序。
之后对这个音频信号按照题目的要求进行变换。
要注意的是前两问中对信号的延展压缩和对幅度的放大和缩小时不一样的。
延展和压缩时对频率的变化，而幅度变化是加在外面的。
最后一题，引入时间长度k,最终进行翻转。
【仿真程序】（1）原始信号：figure(1);[x,fs,nbits]=wavread ('2');x1=x(1:1:end);wavplay(x1,fs);k=1:length(x1);plot(k,x1);将原始信号进行压缩：figure(2);[x,fs,nbits]=wavread ('2');wavplay(x,fs);x2=x(1:2:end);k=1:length(x2);wavplay(x2,fs);plot(k,x2);将原始信号进行延展：figure(2);[x,fs,nbits]=wavread ('2');wavplay(x,fs);x2=x(1:0.5:end);k=1:length(x2);wavplay(x2,fs);plot(k,x2);（2）将原始信号幅度放大10倍：figure;[x,Fs,bits]=wavread('2');wavplay(x,Fs);x3=10*x(1:1:end);wavplay(x3,Fs);k=1:length(x3);plot(k,x3);将原始信号幅度缩小10倍：figure;[x,Fs,bits]=wavread('2');wavplay(x,Fs);x3=0.1*x(1:1:end);wavplay(x3,Fs);k=1:length(x3);plot(k,x3);（3）将原始信号翻转：figure;[x,fs,bits]=wavread('2');x=x(1:1:end);k=1:length(x);y=fliplr(x);sound(y,fs,bits);plot(-k,x);【仿真结果】（1）女声初始语音信号将初始信号压缩将初始信号延展将初始信号幅度放小为原来的十分之一将初始信号放大为原来的十倍将初始信号翻转（2）男声初始语音信号将初始信号压缩将初始信号延展将初始信号幅度放小为原来的十分之一将初始信号放大为原来的十倍将初始信号翻转【结果分析】1.语音信号进行延展和压缩后，效果有明显的变化，原来成熟的女性声音经过压缩之后像小女孩的声音，而经过延展之后变粗像是男人的声音。
实验一离散信号与系统时域分析的Matlab实现
实验1 离散信号与系统时域分析的Matlab实现一、实验目的1.掌握用Matlab表示常用离散信号的方法；2.掌握用Matlab求解离散系统的单位取样响应与零状态响应；3.掌握用Matlab实现离散信号卷积的方法；二、实验原理与内容1. Matlab基本操作打开Matlab 6.5，只保留命令窗口（Command Window），点击文本编辑窗口（M-file）创建、编辑M程序。
图1命令窗口在文本编辑窗口输入指令程序。
当输入完整程序后，点击DEBUG→RUN运行程序，或用键盘F5键直接运行。
另外，也可点击窗口快捷运行程序键。
图2文本编辑窗口编辑完成一个程序后，第一次运行或另存为时，需要保存M程序，保存的路径为命令窗口所示的当前目录路径（Current Directory）,该路径可自行设置。
图3当前目录路径注意：M 文件在命名时有一定规则，错误命名时会使M 文件不能正常运行。
（1）M 文件名首字符不能是数字或下划线。
（2）M 文件名不能与Matlab 的内部函数名相同（3）M 文件名中不能有空格，不能含有中文。
一般应采用英文或拼音对M 文件命名。
2.离散信号的Matlab 表示表示离散时间信号x(n)需要两个行向量，一个是表示序号n=[ ]，一个是表示相应函数值x=[ ]，画图指令是stem 。
（1）正、余弦序列正、余弦序列为MATLAB 内部函数，可直接调用，文件名为sin 和cos 。
例1-1 画出()sin()4x n n π=的波形。
打开文本编辑窗口，输入波形程序：n=0:40;xn=sin(pi*n/4);stem(n,xn,'.')title('sin(pi*n/4)')运行，输出波形如下图4。
图4 ()x n 的波形图对于0cos()n ωϕ+或0sin()n ωϕ+，当2/πω是整数或有理数时，才是周期信号。
练习：（1）把上述程序中第三行分别改为stem(n,xn)、stem(n,xn,'*') 、stem(n,xn,' filled ') 后依次运行，看输出波形有何变化。
离散信号与系统的时域分析实验报告
离散信号与系统的时域分析实验报告1. 引言离散信号与系统是数字信号处理中的重要基础知识，它涉及信号的采样、量化和表示，以及离散系统的描述和分析。
本实验通过对离散信号在时域下的分析，旨在加深对离散信号与系统的理解。
在实验中，我们将学习如何采样和显示离散信号，并通过时域分析方法分析信号的特性。
2. 实验步骤2.1 信号的采样与显示首先，我们需要准备一个模拟信号源，例如函数发生器，来产生一个连续时间域的模拟信号。
通过设置函数发生器的频率和振幅，我们可以产生不同的信号。
接下来，我们需要使用一个采样器来对模拟信号进行采样，将其转化为离散时间域的信号。
使用合适的采样率，我们可以准确地获取模拟信号的离散样本。
最后，我们将采样后的信号通过合适的显示设备进行显示，以便观察和分析。
2.2 信号的观察与分析在实验中，我们可以选择不同类型的模拟信号，例如正弦波、方波或脉冲信号。
通过观察采样后的离散信号，我们可以观察到信号的周期性、频率、振幅等特性。
通过对不同频率和振幅的信号进行采样，我们可以进一步研究信号与采样率之间的关系，例如采样定理等。
2.3 信号的变换与滤波在实验中，我们可以尝试对采样后的离散信号进行变换和滤波。
例如，在频域下对信号进行离散傅里叶变换（DFT），我们可以将时域信号转换为频域信号，以便观察信号的频谱特性。
通过对频谱进行分析，我们可以观察到信号的频率成分和能量分布情况。
此外，我们还可以尝试使用不同的数字滤波器对离散信号进行滤波，以提取感兴趣的频率成分或去除噪声等。
3. 实验结果与分析通过实验，我们可以得到许多有关离散信号与系统的有趣结果。
例如，在观察信号的采样过程中，我们可以发现信号频率大于采样率的一半时，会发生混叠现象，即信号的频谱会发生重叠，导致采样后的信号失真。
而当信号频率小于采样率的一半时，可以还原原始信号。
此外，我们还可以观察到在频域下，正弦波信号为离散频谱，而方波信号则有更多的频率成分。
4. 结论通过本实验，我们对离散信号与系统的时域分析有了更深入的理解。
数字信号处理实验指导
实验一 离散时间信号与系统的时域分析（基础验证型）1.实验目的（1）熟悉离散时间信号的产生与基本运算。
（2）熟悉离散时间系统的时域特性。
（3）利用卷积方法观察分析系统的时域特性。
2.实验原理（1）典型离散时间信号单位样本序列（通常称为离散时间冲激或单位冲激）用[]n δ表示，其定义为1,0[]0,0n n n δ=⎧=⎨≠⎩（1.1） 单位阶跃序列用[]n μ表示，其定义为1,0[]0,0n n n μ≥⎧=⎨<⎩ （1.2） 指数序列由 []n x n A α= （1.3）给定。
其中A 和α可以是任意实数或任意复数，表示为00(),j j e A A e σωφα+==式（1.3）可改写为 0000()00[]cos()sin()n j n n n x n A e A e n j A e n σωφσσωφωφ++==+++ （1.4） 带有常数振幅的实正弦序列形如0[]cos()x n A n ωφ=+ （1.5）其中A ，0ω和φ是实数。
在式（1.4）和（1.5）中，参数A ，0ω和φ分别称为正弦序列[]x n 的振幅、角频率和初始相位。
002f ωπ=称为频率。
（2）序列的基本运算长度N 的两个序列[]x n 和[]h n 的乘积，产生长度也为N 的序列[]y n[][][]y n x n h n =⋅ （1.6）长度为N 的两个序列[]x n 和[]h n 相加，产生长度也为N 的序列[]y n[][][]y n x n h n =+ （1.7）用标量A 与长度为N 的序列[]x n 相乘，得到长度为N 的序列[]y n[][]y n A x n =⋅ （1.8）无限长序列[]x n 通过时间反转，可得到无限长序列[]y n[][]y n x n =- （1.9）无限长序列[]x n 通过M 延时，可得到无限长序列[]y n[][]y n x n M =- （1.10）若M 是一个负数，式（1.10）运算得到序列[]x n 的超前。
信号与系统实验报告-1(常用信号的分类与观察)
信号与系统实验报告-1(常用信号的分类与观察)实验一：信号的时域分析一、实验目的1.观察常用信号的波形特点及产生方法2.学会使用示波器对常用波形参数的测量二、实验仪器1.信号与系统试验箱一台（型号ZH5004）2.40MHz双踪示波器一台3.DDS信号源一台三、实验原理对于一个系统特性的研究，其中重要的一个方面是研究它的输入输出关系，即在一特定的输入信号下，系统对应的输出响应信号。
因而对信号的研究是对系统研究的出发点，是对系统特性观察的基本手段与方法。
在本实验中，将对常用信号和特性进行分析、研究。
信号可以表示为一个或多个变量的函数，在这里仅对一维信号进行研究，自变量为时间。
常用信号有：指数信号、正弦信号、指数衰减正弦信号、复指数信号、Sa(t)信号、钟形信号、脉冲信号等。
1、信号：指数信号可表示为f(t)=Ke at。
对于不同的a取值，其波形表现为不同的形式，如下图所示：图1―1 指数信号2、信号：其表达式为f（t）=Ksin（ωt＋θ），其信号的参数：振幅K、角频率ω、与初始相位θ。
其波形如下图所示：图1－2 正弦信号3、指数衰减正弦信号：其表达式为其波形如下图：图1－3 指数衰减正弦信号4、Sa(t)信号：其表达式为：。
Sa(t)是一个偶函数，t= ±π,±2π,…,±nπ时，函数值为零。
该函数在很多应用场合具有独特的运用。
其信号如下图所示：图1－4 Sa（t）信号5、钟形信号（高斯函数）：其表达式为：其信号如下图所示：图1－5 钟形信号6、脉冲信号：其表达式为f(t)=u(t)-u(t-T)，其中u(t)为单位阶跃函数。
其信号如下图所示：f(t)…………0 t图1－6 脉冲信号7、方波信号：信号为周期为T，前T/2期间信号为正电平信号，后T/2期间信号为负电平信号，其信号如下图所示U(t)…………0 t图1－7 方波信号四、实验内容及主要步骤下列实验中信号产生器的工作模式为111、指数信号观察通过信号选择键1，设置A组输出为指数信号（此时信号输出指示灯为000000）。
信号与系统(连续系统的时域分析)实验报告1
信号与系统(连续系统的时域分析)实验报告1本次实验内容是关于连续信号和系统的时域分析，我将按照实验操作流程、实验结果、实验分析和实验总结四个方面进行本次实验报告。
实验操作流程：1、根据实验指导书，找到实验需要使用的硬件设备和软件平台。
3、进行连续信号的产生和输入，根据实验指导书中的要求，选择不同的信号类型，改变其频率、振幅、相位等参数。
5、通过实验软件平台对产生的信号和系统进行采样和采集，并进行大量的数据处理和分析。
6、根据实验结论和实验指导书中的要求，编写实验报告。
实验结果：在本次实验中，我成功产生了三种不同类型的连续信号，分别是正弦信号、方波信号和三角波信号，同时我也成功搭建了两种不同类型的连续系统，分别是低通滤波器和高通滤波器，随着不同的输入信号对系统的测试，产生了一系列不同的实验结果。
主要的实验结果如下：首先是正弦信号的生成和输入，通过改变其频率和幅值，观察到了信号的变化过程及其在系统中被处理的效果，在低通滤波器中，信号的频率被截止，经过系统后的信号相比于输入信号更加平滑；在高通滤波器中，信号的低频部分被丢弃，经过系统后的信号比输入信号更加尖锐。
其次是方波信号的生成和输入，由于方波信号富含基频及其谐波，我们可以在低通滤波器中观察到对基频和谐波的处理效果，在低通滤波器中，我们可以观察到基频及其谐波被通过，而高于截止频率的谐波则被丢掉；在高通滤波器中，方波信号的低频部分被丢掉，越高的谐波被通过，产生重音类的声音。
最后是三角波信号的生成和输入，我们发现三角波信号的频率变化相对于方波信号更加平缓，变化更加连续，因此在经过低通滤波器进行处理的时候，我们可以观察到频率更加平滑，而高通滤波器将产生一个类似于单谐波的效果，快速上升和下降的部分被丢掉，产生一个非常平滑的信号。
实验分析：通过本次实验，我们了解了连续信号和系统的时域分析方法，对不同类型的信号和系统有了更深入的了解，同时也提升了我们对实验平台的掌握能力和实际操作的经验。
系统的时域实验报告
系统的时域实验报告系统的时域实验报告引言：时域实验是一种常用的实验方法，通过对系统在时间上的响应进行观察和分析，可以了解系统的动态特性和行为。
本实验旨在通过对某一系统的时域响应进行测量和分析，探究系统的特性，并验证理论模型的准确性。
一、实验目的本实验的主要目的是：1. 通过测量系统的时域响应，了解系统的动态特性，如阶数、阻尼比等。
2. 验证理论模型的准确性，比较实验结果与理论计算结果的差异。
3. 掌握时域实验的基本方法和步骤，培养实验操作和数据处理的能力。
二、实验原理1. 系统的时域响应系统的时域响应是指系统在时间上的输出响应，可以通过对系统输入信号和输出信号进行测量和分析来得到。
常见的系统响应包括阶跃响应、脉冲响应和正弦响应等。
2. 系统的传递函数系统的传递函数是描述系统输入输出关系的数学模型，可以通过理论推导或实验测量得到。
传递函数可以用于预测系统的响应，并与实验结果进行对比，从而验证模型的准确性。
三、实验步骤1. 搭建实验装置根据实验要求，搭建合适的实验装置，包括信号发生器、滤波器、放大器等。
确保实验装置的稳定性和准确性。
2. 设计输入信号根据实验要求，设计合适的输入信号，如阶跃信号、脉冲信号或正弦信号等。
输入信号的幅值、频率和周期等参数需要根据实验要求进行调整。
3. 测量系统的时域响应将输入信号输入系统，通过合适的测量设备测量系统的输出信号。
可以使用示波器等设备进行测量，并记录下系统的输出信号随时间的变化。
4. 数据处理和分析将测得的数据进行处理和分析，得到系统的时域响应曲线。
可以通过绘制波形图、计算阶数和阻尼比等指标来分析系统的特性。
5. 与理论模型对比将实验结果与理论模型进行对比，比较实验结果与理论计算结果的差异。
可以计算误差或绘制对比图表来评估模型的准确性。
四、实验结果与讨论根据实验步骤和数据处理，得到了系统的时域响应曲线。
通过与理论模型进行对比，发现实验结果与理论计算结果较为接近，验证了理论模型的准确性。
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实验报告课程名称信号与系统实验名称连续时间信号与系统的时域分析专业通信工程班级通信1101学号201103020127姓名皮锋指导教师胡瑛2012年9月28 日实验一连续时间信号与系统的时域分析实验名称连续时间信号与系统的时域分析评分实验日期2012 年9 月27 日指导教师胡瑛姓名皮锋专业班级通信1101 学号201103020127一、实验目的1、熟悉和掌握常用的用于信号与系统时域仿真分析的MA TLAB函数；2、掌握连续时间和离散时间信号的MA TLAB产生，掌握用周期延拓的方法将一个非周期信号进行周期信号延拓形成一个周期信号的MATLAB编程；3、牢固掌握系统的单位冲激响应的概念，掌握LTI系统的卷积表达式及其物理意义，掌握卷积的计算方法、卷积的基本性质；4、掌握利用MATLAB计算卷积的编程方法，并利用所编写的MA TLAB程序验证卷积的常用基本性质；掌握MATLAB描述LTI系统的常用方法及有关函数，并学会利用MA TLAB求解LTI 系统响应，绘制相应曲线。
基本要求：掌握用MA TLAB描述连续时间信号和离散时间信号的方法，能够编写MATLAB程序，实现各种信号的时域变换和运算，并且以图形的方式再现各种信号的波形。
掌握线性时不变连续系统的时域数学模型用MATLAB描述的方法，掌握卷积运算、线性常系数微分方程的求解编程。
二、实验原理信号（Signal）一般都是随某一个或某几个独立变量的变化而变化的，例如，温度、压力、声音，还有股票市场的日收盘指数等，这些信号都是随时间的变化而变化的，还有一些信号，例如在研究地球结构时，地下某处的密度就是随着海拔高度的变化而变化的。
一幅图片中的每一个象素点的位置取决于两个坐标轴，即横轴和纵轴，因此，图像信号具有两个或两个以上的独立变量。
在《信号与系统》课程中，我们只关注这种只有一个独立变量（Independent variable）的信号，并且把这个独立变量统称为时间变量（Time variable），不管这个独立变量是否是时间变量。
在自然界中，大多数信号的时间变量都是连续变化的，因此这种信号被称为连续时间信号（Continuous-Time Signals）或模拟信号（Analog Signals），例如前面提到的温度、压力和声音信号就是连续时间信号的例子。
但是，还有一些信号的独立时间变量是离散变化的，这种信号称为离散时间信号。
前面提到的股票市场的日收盘指数，由于相邻两个交易日的日收盘指数相隔24小时，这意味着日收盘指数的时间变量是不连续的，因此日收盘指数是离散时间信号。
而系统则用于对信号进行运算或处理，或者从信号中提取有用的信息，或者滤出信号中某些无用的成分，如滤波，从而产生人们所希望的新的信号。
系统通常是由若干部件或单元组成的一个整体（Entity）。
系统可分为很多不同的类型，例如，根据系统所处理的信号的不同，系统可分为连续时间系统（Continuous-time system）和离散时间系统（Discrete-time system），根据系统所具有的不同性质，系统又可分为因果系统（Causal system）和非因果系统（Noncausal system）、稳定系统（Stable system）和不稳定系统（Unstable system）、线性系统（Linear system）和非线性系统（Nonlinear system）、时变系统（Time-variant system）和时不变系统（Time-invariant system）等等。
然而，在信号与系统和数字信号处理中，我们所分析的系统只是所谓的线性时不变系统，这种系统同时满足两个重要的基本性质，那就是线性性和时不变性，通常称为线性时不变（LTI）系统。
1. 信号的时域表示方法1.1将信号表示成独立时间变量的函数1.2用信号的波形图来描述信号1.3将信号用一个数据序列来表示2 用MATLAB仿真连续时间信号和离散时间信号2.1连续时间信号的仿真2.2离散时间信号的仿真2.3信号的时域变换2.3.1 信号的时移2.3.2 信号的时域反褶2.3.3 信号的时域尺度变换2.3.4周期信号3 LTI系统的时域描述3.1线性时不变系统3.2 LTI系统的单位冲激响应和卷积模型3.3卷积的计算3.4 用线性常系数微分方程描述LTI系统三、实验内容及步骤实验前，必须首先阅读本实验原理，读懂所给出的全部范例程序。
实验开始时，先在计算机上运行这些范例程序，观察所得到的信号的波形图。
并结合范例程序应该完成的工作，进一步分析程序中各个语句的作用，从而真正理解这些程序。
实验前，一定要针对下面的实验项目做好相应的实验准备工作，包括事先编写好相应的实验程序等事项。
Q1-1：修改程序Program1_1，将dt改为0.2，再执行该程序，保存图形，看看所得图形的效果如何？dt = 0.01时的信号波形-2-1.5-1-0.500.51 1.52-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81Sinusoidal signal x(t)Time t (sec)dt = 0.2时的信号波形-2-1.5-1-0.500.511.52-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81Sinusoidal signal x(t)Time t (sec)这两幅图形有什么区别，哪一幅图形看起来与实际信号波形更像？答：两种图形的平滑程度不同。
第一幅图形更接近实际信号波形。
Q1-2：修改程序Program1_1，并以Q1_2为文件名存盘，使之能够仿真从键盘上任意输入的一个连续时间信号，并利用该程序仿真信号x(t)=e -2t 。
修改Program1_1后得到的程序Q1_2如下：clear, close all , dt = 0.2; t = -2:dt:2;x = input('请任意输入一个连续的时间函数:') plot(t,x)title('Sinusoidal signal x(t)') xlabel('Time t (sec)')信号x(t)=e -2t 的波形图-2-1.5-1-0.500.51 1.520102030405060Sinusoidal signal x(t)Time t (sec)Q1-3：仿照前面的示例程序的编写方法，编写一个MATLAB 程序，以Q1_3为文件名存盘，使之能够在同一个图形窗口中的两个子图中分别绘制信号x[n]=0.5|n| 和x(t)=cos(2πt)[u(t)-u(t-3)]。
要求选择的时间窗能够表现出信号的主要部分（或特征）。
修写的程序Q1_3如下： clear, close all, n = -10:10; x =0.5.^abs(n); subplot(221)stem (n,x,'.','g') title ('Sinusoidal signal x[n]') xlabel('Time n (sec)') dt=0.01; t=-4:dt:4;x1=(u(t)-u(t-3));h= cos(2*pi*t).*(u(t)-u(t-3)); subplot(222)plot(t,h) title('Sinusoidal signal x1(t)') xlabel('Time t (sec)')在另一个名为u.m 的子程序中写上代码： function y=u(t) y=(t>=0)信号x[n]=0.5|n| 的波形图和信号x(t)=cos(2πt)[u(t)-u(t-3)]的波形图-10-8-6-4-2024681000.51Sinusoidal signal x[n]Time n (sec)-4-3-2-11234-1-0.500.51Sinusoidal signal x1(t)Time t (sec)Q1-4已知一个序列为⎩⎨⎧≤≤=o t h e r w i s en n n x ,040,][编写MATLAB 程序Q1_4，能够将x[n]以N = 8为周期进行周期延拓得到一个周期为N =8的周期序列y[n]，并分别绘制x[n]和y[n]图形。
编写的程序Q1_4如下： clear, close all, dn=0.5; dt=0.5;n=-16:dn:16; t=-16:dt:16;x=n.*(u(t)-u(t-4)); subplot(211) stem(n,x,'r','.')title ('A discrete-time sequence x[n]') xlabel ('Time index n') N =8; y=0;for k = -2:2;y= y+((n-k*N).*(u(t-k*N)-u(t-(k+1/2)*N))); endsubplot(212) stem(n,y,'r','.')title ('A discrete-time sequence y[n]') xlabel ('Time index n')信号x[n]的波形图和信号y[n]的波形图-20-15-10-50510152001234 A discrete-time sequence x[n]Time index n-20-15-10-5510152001234 A discrete-time sequence y[n]Time index nQ1-5 仿照范例程序Program1_7，编写程序Q1_5，计算并绘制由如下微分方程表示的系统在输入信号为x(t) = (e -2t - e -3t )u(t)时的零状态响应和你手工计算得到的系统零状态响应曲线。
)(8)(2)(3)(22t x t y dt t dy dtt y d =++手工计算得到的系统零状态响应的数学表达式是：y=（4e-t - 8te-2t - 4e-3t）u(t)编写的程序Q1_5如下：1.由微分方程表示的系统在输入信号为x(t) = (e-2t - e-3t)u(t)时的零状态响应曲线程序：clear,close all;num = input('微分方程右边的系数：');den = input('微分方程左边的系数：');t = 0:0.01:8;x = input('表达式的输入信号x（t）：');subplot(221),impulse(num,den,8)subplot(222),step(num,den,8)subplot(223),plot(t,x)subplot(224),y=lsim(num,den,x,t)plot(t,y)2.手工计算得到的系统零状态响应曲线程序：clear,close all,dt=0.01;t=-10:dt:10;y=(4*exp(-t)-8*t.*exp(-2*t)-4*exp(-3*t)).*u(t);plot(t,y)title ('微分方程解的图像:')xlabel ('Time index t')执行手工计算得到的解的系统响应-10-8-6-4-2024681000.050.10.150.20.250.30.35微分方程解的图像:Time index t执行程序Q1_12得到的系统响应24680.511.52Impulse ResponseTime (sec)A m p l i t u d e024681234Step ResponseTime (sec)A m p l i t u d e0246800.050.10.150.2024680.10.20.30.4四、实验体会在做了《连续时间信号与系统的时域分析》这个试验后，我懂得了要做好这个实验，必须得学好《信号与系统》这门课程，以及要懂得MATLAB这门语言的编程使用。