信号与系统实验2
信号与系统实验一、二
chapter1实验内容：1、画出以下连续时间信号的波形1-0)f(t)=cos(2πt)代码如下：pi=3.14159;t=0:0.01:8;fa=cos(2*pi*t);plot(t,fa);1-1)f (t)=sin(2πt)代码如下：pi=3.14159;t=0:0.01:8;fa=sin(2*t*pi); plot(t,fa);2-0)f (t)=Sa(t/π) 代码如下：pi=3.14159;t=0:0.01:8;fa=sinc(t/pi); plot(t,fa);3-0)f (t)=2[u(t 3)- u(t 5)] 代码如下：t=-1:0.01:10;ft=2*((t>=3)-(t>=5)); plot(t,ft);axis([-1,10,0,3]);4-1)f (t)=e t 代码如下：t=0:0.01:10; ft=exp(t); plot(t,ft);4-2)f (t)=e-t u(t) 代码如下：t=0:0.01:10;f1=(t>=0);f2=exp(-t); plot(t,f1.*f2);5-0）f(t)=2e j(π/4)t，画出实部、虚部、模和相角的波形代码如下：t=0:0.01:10;ft=2*exp(j*(pi/4)*t);h=real(ft); %实部g=imag(ft); %虚部r=abs(ft); %模a=angle(ft); %相角subplot(2,2,1),plot(t,h),title('实部') subplot(2,2,3),plot(t,g),title('虚部') subplot(2,2,2),plot(t,r),title('模')subplot(2,2,4),plot(t,a),title('相角')7）f (t) = u(t)代码如下：t=-1:0.01:5ft=(t>=0);plot(t,ft);axis([-1,5,0,1.5]);8）f (t) =δ(t)代码如下：t=-1:0.01:5;ft=(t>=0)-(t>=0.1); plot(t,ft);axis([-1,1,0,1.1]);9)f9为周期矩形信号，其幅度从-1 到1，占空比为75% 代码如下：pi=3.14159;t=-10:0.01/pi:10;ft=square(t,75);plot(t,ft);2、信号本身运算画出f1(t)为宽度是4，高为1，斜度为0.5 的三角脉冲，然后画出f1(-t)，f1(2t)，f1(2-2t)的波形以及f1(t)的微分和积分波形。
电路、信号与系统(2)实验指导书
描述线性时不变离散系统的差分方程为
编写求解上述方程的通用程序。
[建模]
将方程变形可得（用MATLAB语言表示）
a(1)*y(n)= b(1)*u(n)+…+ b(nb)*u(n-nb+1)- a(2)*y(n-1)-…- a(na)*y(n-na+1)
令us== [u(n),…, u(n-nb+1)]; ys=[y(n-1),…, y(n-na+1)]
x(n)={2,1,-1,3,1,4,3,7}（其中加下划线的元素为第0个采样点）在MATLAB中表示为：
n=[-3,-2,-1,0,1,2,3,4]; x=[2,1,-1,3,1,4,3,7]；
当不需要采样位置信息或这个信息是多余的时候，可以只用x向量来表示。
（一）离散信号的MATLAB表述
[问题]
实验一连续时间信号与系统分析
一、实验目的
1、了解连续时间信号的特点；
2、掌握连续时间信号的MATLAB描述；
3、掌握连续LTI系统单位冲激响应的求解方法；
4、掌握连续LTI系统的零状态响应的求解方法。
二、实验内容
严格说来，只有用符号推理的方法才能分析连续系统，用数值方法是不能表示连续信号的，因为它给出的是各个样点的数据。只有当样本点取得很密时才可看成连续信号。所谓很密，是相对于信号变化的快慢而言的。以下均假定相对于采样点密度而言，信号变化足够慢。
elseif lu<lh nh=0; nu=lh-lu;
else nu=0; nh=0;
end
dt=0.1;
lt=lmax;
u=[zeros(1, lt), uls, zeros(1, nu), zeros(1, lt)];
信号与系统实验实验2常用离散时间信号的实现
信号与系统实验实验2常用离散时间信号的实现信号与系统是电子信息类专业的一门基础课程，是理论与实践相结合的一门课程。
离散时间信号与系统是信号与系统理论的一个重要分支，是实际工程应用中的基础。
本实验主要目的是通过实际操作，实现常用离散时间信号的生成和处理，加深对离散时间信号与系统的理解。
实验一：离散时间单位阶跃信号的生成和显示实验介绍：离散时间单位阶跃信号是离散时间系统的基本信号之一，表示时间从0开始，幅值从0突变到1的信号。
本实验通过编写Matlab程序，实现离散时间单位阶跃信号的生成和显示。
实验步骤：1. 打开Matlab软件，创建一个新的脚本文件。
2.在脚本文件中编写以下程序代码：```matlab%生成离散时间单位阶跃信号n=0:10;%离散时间序列u = ones(1,11); % 生成11个单位阶跃信号的幅值stem(n, u); % 显示离散时间单位阶跃信号title('Unit Step Signal'); % 设置图像标题```3.运行程序，得到离散时间单位阶跃信号的图像及其数值序列。
4.分析实验结果，比较离散时间单位阶跃信号与连续时间单位阶跃信号的区别。
实验二：离散时间指数信号的生成和显示实验介绍：离散时间指数信号是离散时间系统中常见的信号之一，表示时间以指数形式变化的信号。
本实验通过编写Matlab程序，实现离散时间指数信号的生成和显示。
实验步骤：1. 打开Matlab软件，创建一个新的脚本文件。
2.在脚本文件中编写以下程序代码：```matlab%生成离散时间指数信号n=0:10;%离散时间序列a=0.8;%指数信号的衰减系数x=a.^n;%生成离散时间指数信号的幅值stem(n, x); % 显示离散时间指数信号title('Exponential Signal'); % 设置图像标题```3.运行程序，得到离散时间指数信号的图像及其数值序列。
实验二 抽样定理
实验二抽样定理一、实验目的1. 了解电信号的采样方法与过程以及信号恢复的方法。
2．验证抽样定理。
二、原理说明1．离散时间信号可以从离散信号源获得，也可以从连续时间信号经抽样而获得。
抽样信号f S（t）可以看成是连续信号f（t）和一组开关函数s（t）的乘积。
即：f S（t）= f（t）×s（t）如图8-1所示。
T S为抽样周期，其倒数f S =1/T S称为抽样频率。
图2-1 对连续时间信号进行的抽样对抽样信号进行傅里叶分析可知，抽样信号的频谱包含了原连续信号以及无限多个经过平移的原信号频谱。
平移后的频率等于抽样频率f S及其各次谐波频率2 f S、3f S、4f S、5f S ……。
当抽样信号是周期性窄脉冲时，平移后的频谱幅度按sin()axS xx规律衰减。
抽样信号的频谱是原信号频谱周期性的延拓，它占有的频带要比原信号频谱宽得多。
2. 正如测得了足够的实验数据以后，我们可以在坐标纸上把一系列数据点连接起来，得到一条光滑的曲线一样，抽样信号在一定条件下也可以恢复到原信号。
只要用一截止频率等于原信号频谱中最高频率maxf的低通滤波器，滤除高频分量，经滤波后得到的信号包含了原信号频谱的全部内容，故在低通滤波器的输出可以得到恢复后的原信号。
(a)连续信号的频谱(b)高抽样频率时的抽样信号及频谱（不混叠）(c)低抽样频率时的抽样信号及频谱（混叠）图2-2冲激抽样信号的频谱图3. 信号得以恢复的条件是f S >2B,其中f S为抽样频率，B为原信号占有的频带宽度。
而f min =2B为最低的抽样频率，又称为“奈奎斯特抽样率”。
当f S <2B时，抽样信号的频谱会了生混叠，从发生混迭后的频谱中，我们无法用低通滤波器获胜者得原信号频谱的全部内容。
在实际使用中，仅包含有限频谱的信号是极少的，因此即使f S=2B，恢复后的信号失真还是难免的。
图2-2画出了当抽样频率f S>2B（不混迭时）及f S<2B（混迭时）两种情况下冲激抽样信号的频谱图。
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。
实验2连续时间系统的模拟
信号与系统实验指导书编写：高玉芹、丁洪影、朱永红信电工程学院2014-7-11前言“信号与系统”是无线电技术、自动控制、通信工程、生物医学电子工程、信号图象处理、空间技术等专业的一门重要的专业基础课，也是国内各院校相应专业的主干课程。
当前，科学技术的发展趋势既高度综合又高度分化，这要求高等院校培养的大学生，既要有坚实的理论基础，又要有严格的工程技术训练，不断提高实验研究能力、分析计算能力、总结归纳能力和解决各种实际问题的能力。
21世纪要求培养“创造型、开发型、应用型”人才，即要求培养智力高、能力强、素质好的人才。
由于该课程核心的基本概念、基本理论和分析方法都非常重要，而且系统性、理论性很强，为此在学习本课程时，开设必要的实验，对学生加深理解深入掌握基本理论和分析方法，培养学生分析问题和解决问题的能力，以及使抽象的概念和理论形象化、具体化，对增强学习的兴趣有极大的好处，做好本课程的实验，是学好本课程的重要教学辅助环节。
目录实验一信号的时域表示及变换 (1)实验二连续信号的卷积 (4)实验三阶跃响应与冲激响应 (8)实验四连续系统的频域分析 (12)实验五抽样定理与信号恢复 (23)实验六连续系统的s域分析 (30)实验七连续系统零极点分析 (33)实验一信号的时域表示及变换一、实验目的1. 掌握用matlab软件产生基本信号的方法。
2. 应用matlab软件实现信号的加、减、乘、反褶、移位、尺度变换及卷积运算。
二、实验原理(一)产生信号波形的方法利用Matlab软件的信号处理工具箱(Signal Processing Toolbox)中的专用函数产生信号并绘出波形。
1.产生正弦波t=0:0.01:3*pi;y=sin(2*t);plot(t,y)图1-1 图1-22.产生叠加随机噪声的正弦波t=0:0.01:3*pi;y=10*sin(2*t);s=y+randn(size(t));plot(t,s)3. 产生周期方波t=0:0.01:1;y=square(4*pi*t);plot(t,y)4. 产生周期锯齿波t=(0:0.001:2.5);y=sawtooth(2*pi*30*t);plot(t,y),axis([0 0.2 -1 1])图1－3 图1－45.产生Sinc函数x=linspace(-5,5);y=sinc(x);plot(x,y)图1－5 图1－6 6.产生指数函数波形x=linspace(0,1,100);(或x=0:0.01:1;)y=exp(-x);plot(x,y)(二)信号的运算1．加(减)、乘运算：要求二个信号序列长度相同例1－1t=0:0.01:2;f1=exp(-3*t);f2=0.2*sin(4*pi*t);f3=f1+f2;f4=f1.*f2;subplot(2,2,1);plot(t,f1);title('f1(t)');subplot(2,2,2);plot(t,f2);title('f2(t)');subplot(2,2,3);plot(t,f3);title('f1+f2');subplot(2,2,4);plot(t,f4);title('f1*f2');图1－72．用matlab的符号函数实现信号的反褶、移位、尺度变换由f(t)到f(-at+b)(a>0)步骤：b)atf(b)f(atb)f(tf(t)反褶尺度移位+-−−→−+−−→−+−−→−例1－2：已知f(t)=sin(t)/t,试通过反褶、移位、尺度变换由f(t)的波形得到f(-2t+3) 的波形。
信号与系统 (2)
Re[s]>aσ0 σ
15
e s s s 如图信号f(t)的拉氏变换 的拉氏变换F(s) = 2 (1 e s e ) 例：如图信号 的拉氏变换 s
求图中信号y(t)的拉氏变换 的拉氏变换Y(s)。 求图中信号 的拉氏变换 。
f(t)
解：
y(t)= 4f(0.5t)
0 1 y(t) 2
1 t 4
令t = t + nT
=
∑e
n =0
∞
nsT∫TFra bibliotek01 f T (t ) e d t = 1 e sT
st
∫
T
0
f T (t ) e st d t
特例： 特例：δT(t) ←→ 1/(1 – e-sT)
12
五、单边拉氏变换与傅里叶变换的关系
F ( s) = ∫ f (t ) e st d t
解: 其双边拉普拉斯变换 Fb(s)=Fb1(s)+Fb2(s)
jω
仅当β α 仅当β>α时，其收敛域为 α<Re[s]<β的一个带状区域， β的一个带状区域， 如图所示。 如图所示。
α 0 β σ
8
求下列信号的双边拉氏变换 信号的双边拉氏变换。 例4 求下列信号的双边拉氏变换。 f1(t)= e-3t U(t) + e-2t U(t) f2(t)= – e -3t U(–t) – e-2t U(–t) f3(t)= e -3t U(t) – e-2t U(– t) 解
5
因果信号f 求其拉普拉斯变换。 例1 因果信号 1(t)= eαt U(t) ，求其拉普拉斯变换。 解
F1b ( s) = ∫ e e
0 ∞
αt
信号与系统 (2)
0 1
t0 t0
u(t)
t
(
t0 )d
u(t
t0
)
23
2.3 阶跃信号和冲激信号
u(t)与 (t)的关系：
t
( )d u(t)
d u(t) (t)
dt
t
(
t0 )d
u(t
t0 )
d dt
u(t
t0
)
(t
t0
)
(t)
（1）
0
t
u(t)
1
0
t
24
2.3 阶跃信号和冲激信号
即：
0 t 0
vc (t) 1
u(t) t 0
如果开关S在t = t0 时闭合， 则电容上的电压为u（t - t0) 。 u（t - t0）波形如下图所示：
u（t- t0 ） 1
0
t0
t
14
2.3 阶跃信号和冲激信号
u(t)与R(t)的关系：
u(t) dR(t) dt
t
R(t) u( )d
t
波形如图：
9
2.2 常用连续信号
Sat 的性质：
（1）Sat 是偶函数，在 t 正负两方向振幅都逐渐
衰减。
（2）
Sa(t)dt
0
2
Sa(t)dt
10
2.2 常用连续信号
4. 复指数信号 如果指数信号的指数因子为复数，则称为复指数信号，
其表达式为 f (t) Kest Ke( j )t Ket cos t jKet sin t 复指数信号概括了多种情况，可以利用复指数信号来
1
2t 3 1及 2t 3 1
t
1
2010信号与系统实验2
实验二：连续和离散系统的频域分析一：实验目的1：学习傅里叶正变换和逆变换，理解频谱图形的物理含义2：了解连续和离散时间系统的单位脉冲响应3：掌握连续时间系统的频率特性二：实验原理1. 傅里叶正变换和逆变换公式 正变换：()()j t F f t e dt ωω∞--∞=⎰逆变换：1()()2j t f t F e d ωωωπ∞-∞=⎰2. 频域分析t j tj e d d e t e ωωωπωωωπ⎰⎰∞∞-∞∞-E =E =)(21)(21)(将激励信号分解为无穷多个正弦分量的和。
⎰∞∞-H E =ωωωπωd e t r tj zs )()(21)(，R(ω)为)(t r zs 傅里叶变换;πωωd )(E 各频率分量的复数振幅 激励单位冲激响应时的零状态响应→ )(t δ)(t h单位阶跃响应时的零状态响应激励→)(t u )(t g3 各函数说明：(1)impulse 冲激响应函数：[Y ,X,T]=impulse(num,den);)1()2()1()1()2()1()()()(11++++++++==--n a s a s a m b s b s b s A s B s H n n m m num 分子多项式系数； num=[b(1) b(2) … b(n+1)]; den 分母多项式系数； den=[a(1) a(2) … a(n+1)];Y ,X,T 分别表示输出响应，中间状态变量和时间变量； 如：352)(2+++=s s s s H ，等价于)(2)()(3)(5)(t e t e t r t r t r +=++ 定义den=[1 5 3];num=[1 2]; [Y ,X,T]=impulse(num,den);(2)step 阶跃响应函数：[Y,X,T]=step(num,den);num 分子多项式；den 分母多项式 Y ,X,T 分别表示输出响应，中间状态变量和时间变量；如：352)(2+++=s s s s H ，den=[1 5 3];num=[1 2];[Y ,X,T]= step (num,den);（3）impz 数字滤波器的冲激响应 [h,t] = impz(b,a,n) b 分子多项式系数；a 分母多项式系数；n 采样样本h 离散系统冲激响应；t 冲激时间，其中t=[0:n-1]', n=length(t)时间样本数（4）freqs 频域响应 [h,w] = freqs(b,a,f) b,a 定义同上，f 频率点个数 h 频域响应，w 频域变量)1()2()1()1()2()1()()()(11++++++++==--m a s a s a n b s b s b s A s B s H m m n n三．实验内容1 周期信号傅里叶级数 已知连续时间信号()()2/8cos 3/4coscos )(321ππ++++=t A t A wt A t x ，其中321,,A A A 取值如下：（X 为学号的后两位）]10,1[,5.02321∈⎪⎩⎪⎨⎧===X X A X A X A ]20,11[,55321∈⎪⎩⎪⎨⎧+==-=X X A XA X A ⎪⎩⎪⎨⎧=-=-=X A X A X A 32151020,>X 要求画出信号的时域波形和频域波形（幅度谱和相位谱）。
信号与系统实验2：信号与卷积
Matlab 的函数 conv 函数计算卷积积分 x(t) h(t) ，并画出图形。
(2) 画出函数 f1(t) eatu(t) 和 f2 (t) sin tu(t) 的图形，并利用 Matlab 的函数 conv 函数计算卷积 积分 f1(t) f2 (t) ，并画出图形。
(3) 画出教材 P131 例 3-45 中 x[k] 1, 2,3, 4;k 0,1, 2,3, y[k] 1,1,1,1,1;k 0,1, 2,3, 4 的图形，
4.3 step 函数： 计算并画出系统阶跃响应曲线 调用格式：该函数与函数 impulse() 一样，也有相似的调用格式。
三、实验内容及步骤 对书中的例题进行仿真：
1、连续时间系统的冲激响应、阶跃响应
(1)
利用 impulse 函数画出教材 P127 例 3-42:
LTI
系统
d
2
yzs dt
(t
)
stem(f1,'fill'); title('f1=[1 2 3 4];'); xlabel('t'); ylabel('f1(t)'); subplot(1,3,2); stem(f2,'fill') title('f2=[1 1 1 1]'); xlabel('t'); ylabel('f2(t)'); subplot(1,3,3); stem(f,'fill') title('卷积结果'); xlabel('t(sec)'); ylabel('f1(t)');
调用格式： impulse(b,a) 该调用格式以默认方式绘出向量 a 和 b 定义的连续系统的冲激响应的时域波形。
信号与系统实验实验2常用离散时间信号的实现_OK
信号与系统实验实验2常用离散时间信号的实现_OK实验2:常用离散时间信号的实现实验目的：1.掌握离散时间信号的生成方法；2.学习利用MATLAB进行常用离散时间信号的绘制；3.了解常用离散时间信号的特点。
实验原理：离散时间信号是在离散时间点上取值的信号。
常用离散时间信号包括单位冲激函数(δ[n]), 阶跃函数(u[n]), 单位斜坡函数(ramp[n]), 正弦函数(sin[n]), 余弦函数(cos[n])等。
其中，单位冲激函数是一类特殊的信号，它在n=0时取值为1，其余时刻取值为0。
阶跃函数是另一类重要的信号，它在n>=0时取值为1，n<0时取值为0。
单位斜坡函数是一个连续递增的线性函数。
正弦函数和余弦函数是一类周期性信号，它们的周期为2π。
实验步骤：1.打开MATLAB软件，并新建一个空白的脚本文件；2.定义一个离散时间变量n，并确定它的取值范围；3.根据离散时间变量n生成不同的离散时间信号；4.利用MATLAB的绘图函数绘制离散时间信号的图像；5.对比、分析绘制的不同离散时间信号的特点。
以下是对常用离散时间信号的实现代码和绘制方法的介绍：1.单位冲激函数(δ[n]):单位冲激函数在n=0时取值为1，其余时刻取值为0。
可以使用MATLAB的脉冲函数`dirac(n)`来生成单位冲激函数。
绘制单位冲激函数的图像可以使用MATLAB的`stem(n, dirac(n))`函数。
示例代码：```MATLABn=-10:10;%离散时间变量n的取值范围x = dirac(n); % 生成单位冲激函数stem(n, x); % 绘制单位冲激函数的图像title('单位冲激函数');xlabel('离散时间变量n');ylabel('幅值');```2.阶跃函数(u[n]):阶跃函数在n>=0时取值为1，n<0时取值为0。
可以使用MATLAB的阶跃函数`heaviside(n)`来生成阶跃函数。
郑君里信号与系统习题解答第二章
第二章 连续时间系统的时域分析经典法：双零法卷积积分法：求零状态响应求解系统响应→定初始条件满足换路定则起始点有跳变：求跳变量零输入响应：用经典法求解零状态响应：卷积积分法求解()()()()⎩⎨⎧==-+-+0000L L c c i i u u例题•例题1：连续时间系统求解（经典法，双零法） •例题2：求冲激响应（n >m ） •例题3：求冲激响应（n ＜m ） •例题4：求系统的零状态响应 •例题5：卷积 •例题6：系统互联例2-1分析在求解系统的完全响应时，要用到有关的三个量是： ：起始状态，它决定零输入响应；()()()()()()()()()强迫响应。
状态响应，自由响应，并指出零输入响应，零，求系统的全响应，已知 系统的微分方程为描述某t u t e r r t e t t e t r t t r t t r =='=+=++--,00,206d d 22d d 3d d LTI 22()-0)(k r ⎩⎨⎧状态变量描述法输出描述法—输入建立系统的数学模型：跳变量，它决定零状态响应； ：初始条件，它决定完全响应；这三个量之间的关系是 分别利用 求零状态响应和完全响应，需先确定微分方程的特解。
解：方法一：利用 先来求完全响应，再求零输入响应，零状态响应等于完全响应减去零输入响应。
方法二：用方法一求零输入响应后，利用跳变量 来求零状态响应，零状态响应加上零输入响应等于完全响应。
本题也可以用卷积积分求系统的零状态响应。
方法一1. 完全响应 该完全响应是方程 （1）方程（1）的特征方程为 特征根为 方程（1）的齐次解为因为方程（1）在t >0时，可写为 （2）显然，方程（1）的特解可设为常数D ，把D 代入方程（2）求得 所以方程（1）的解为下面由冲激函数匹配法定初始条件 由冲激函数匹配法定初始条件 据方程（1）可设代入方程（1），得匹配方程两端的 ，及其各阶导数项，得 所以，所以系统的完全响应为()+0)(k zsr ()+0)(k r ()()()+-+=-000)()()(k zs k k r r r ()()++00)()(k k zs r r ，()()代入原方程有将t u t e =()()()()()t u t t r t t r t t r 622d d 3d d 22+=++δ()()++'0,0r r ()()++''0,0zs zs r r ()()()()()t u t t r t t r t t r 622d d 3d d 22+=++δ()()的解且满足00,20='=--r r 0232=++αα2121-=-=αα，()t t e A e A t r 221--+=()()()()t u t r t t r tt r 62d d 3d d 22=++3=D ()3221++=--tt e A e A t r ()()()t u b t a t t r ∆+=δ22d d ()()t u a t t r ∆=d d ()无跳变t r ()()()()()()t u t t r t u a t u b t a 6223+=+∆+∆+δδ2=a ()t δ()()22000=+=+'='-+a r r ()()200==-+r r ()()代入把20,20=='++r r ()3221++=--t t e A e A t r 1,021-==A A 得()0 32≥+-=-t e t r t ()t r zi 再求零输入响应2.求零输入响应 （3）（3）式的特征根为 方程（3）的齐次解即系统的零输入响应为所以，系统的零输入响应为 下面求零状态响应零状态响应=完全响应—零输入响应，即 因为特解为3，所以强迫响应是3，自由响应是方法二（5）以上分析可用下面的数学过程描述 代入（5）式 根据在t =0时刻，微分方程两端的 及其各阶导数应该平衡相等，得 于是t >0时，方程为 齐次解为 ，特解为3，于是有所以，系统的零状态响应为方法一求出系统的零输入响应为()是方程响应因为激励为零，零输入t r zi ()()()02d 3d d 22=++t r dt t r t t r ()()()()()()的解．，且满足 0000 2000='='='===--+--+r r r r r r zi zi zi zi 2121-=-=αα，()t t zi e B e B t r 221--+=()()式解得，代入，由)4(0020='=++zi zi r r 2,421-==B B ()0 242≥-=--t e e t r t t zi ()0 342≥++-=--t e e t r t t zs t t e e 24--+-()是方程零状态响应t r zs ()()()()()t u t t r t t r t t r 622d d 3d d 22+=++δ()()的解且满足000='=--zs zs r r ()项由于上式等号右边有t δ()应含有冲激函数，，故t r zs "()将发生跳变，即从而t r zs '()()-+'≠'00zs zs r r ()处是连续的．在而0=t t r zs ()()()()()t u a t r t t u b t a t r tzs zs∆=+∆+=+d d ,d d 22δ()()()()()()t u t t r t u a t u b t a 6223+=+∆+∆+δδ()t δ2=a ()()()()002000===+'='-+-+zs zs zs zs r r a r r ()()()()t u t r t t r t t r 62d d 3d d 22=++ 221t t e D e D --+()3221++=--t t zi e D e D t r ()()得由初始条件0,200=='++zs zs r r 1,421=-=D D ()0) ( 342≥++-=--t e e t r t t zs ()0 242≥-=--t e e t r t t zi完全响应=零状态响应+零输入响应，即例2-2冲激响应是系统对单位冲激信号激励时的零状态响应。
信号与系统的实验报告（2）
信号与系统实验报告——连续时间系统的复频域分析班级：05911101学号：**********姓名：***实验五连续时间系统的复频域分析——1120111487 信息工程（实验班）蒋志科一、实验目的①掌握拉普拉斯变换及其反变换的定义，并掌握MA TLAB 实现方法 ②学习和掌握连续时间系统系统函数的定义及其复频域分析方法③掌握系统零极点的定义，加深理解系统零极点分布与系统特性的关系。
二、实验原理与方法 1、拉普拉斯变换连续时间信号x(t)的拉普拉斯变换定义为：X s =x (t )e −st dt +∞−∞拉普拉斯反变换为：x t =12πj X (s )e st ds σ+j ∞σ−j ∞在MA TLAB 中可以采用符号数学工具箱中的laplace 函数和ilaplace 函数进行拉氏变换和拉氏反变换。
L=laplace(F)符号表达式F 的拉氏变换，F 中时间变量为t ，返回变量为s 的结果表达式。
L=laplace(F,t)用t 替换结果中的变量s 。
F=ilaplace(L)以s 为变量的符号表达式L 的拉氏反变换，返回时间变量t 的结果表达式。
F=ilaplace(L,x)用x 替换结果中的变量t 。
2、连续时间系统的系统函数连续时间系统的系统函数是系统单位冲激响应的拉氏变换H s =ℎ(t )e −st dt +∞−∞此外，连续时间系统的系统函数还可以由系统输入和输出信号的拉氏变换之比得到H s =Y(s)/X(s) 单位冲激响应h(t)反映了系统的固有性质，而H(s)从复频域反映了系统的固有性质。
对于H(s)描述的连续时间系统，其系统函数s 的有理函数H s =b M s M +b M−1s M−1+⋯+b 0a n s n +a n −1s M−1+⋯+a 03、连续时间系统的零极点分析系统的零点指使式H s 的分子多项式为零的点，极点指使分母多项式为零的点，零点使系统的值为零，极点使系统函数的值无穷大。
信号与系统实验报告2连续时间信号在MATLAB中的运算
信息工程学院实验报告课程名称：实验项目名称：连续时间信号在MATLAB 中的表示 实验时间：班级：通信141 姓名：林志斌 学号： 一、实 验 目 的:1、学会运用进行连续信号的时移、反折和尺度变换；学会运用MATLAB 进行连续信号的相加、相乘运算；学会运用MATLAB 数值计算方法求连续信号的卷积。
二、实 验 设 备 与 器 件三、实 验 原 理1信号的时移、反折和尺度变换信号的时移、反折和尺度变换是针对自变量时间而言的，其数学表达式与波形变换之间存在一定的变换规律。
信号()f t 的时移就是将信号数学表达式中的t 用0t t ±替换，其中0t 为正实数。
因此，波形的时移变换是将原来的()f t 波形在时间轴上向左或者向右移动。
0()f t t +为()f t 波形向左移动0t ；0()f t t -为()f t 波形向右移动0t 。
信号()f t 的反折就是将表达式中的自变量t 用t -替换，即变换后的波形是原波形的y 轴镜像。
信号()f t 的尺度变换就是将表达式中的自变量t 用at 替换，其中，a 为正实数。
对应于波形的变换，则是将原来的()f t 的波形以原点为基准压缩（1a >）至原来的1/a ，或者扩展（01a <<）至原来的1/a 。
上述可以推广到0()f at t ±的情况。
2 MATLAB 数值计算法求连续时间信号的卷积用MATLAB 分析连续时间信号，可以通过时间间隔取足够小的离散时间信号的数值计算方法来实现。
可调用MATLAB 中的conv( )函数近似地数值求解连续信号的卷积积分。
如果对连续时间信号1()f t 和2()f t 进行等时间间隔t ∆均匀抽样，则1()f t 和2()f t 分别变为离散序列1()f m t ∆和2()f m t ∆。
其中m 为整数。
当t ∆足够小时，1()f m t ∆和2()f m t ∆即为连续时间信号1()f t 和2()f t 。
信号与系统实验(MATLAB 西电版)实验2 常用离散时间
实验2 常用离散时间信号的实现 图 2.3 数值法生成的单位阶跃序列
实验2 常用离散时间信号的实现
4) MATLAB
clf; c=-(1/12)+(pi/6)*i; K=2; n=0：40; x=K*exp(c*n); subplot(2，1，1);
实验2 常用离散时间信号的实现
stem(n，real(x)); ylabel(′幅值f(k)′); title(′实部′); subplot(2，1，2); stem(n，imag(x)); xlabel(′时间(k)′); ylabel(′幅值f(k)′); title(′虚部′); 用数值法生成的复指数序列如图2.4
实验2 常用离散时间信号的实现 图 2.6 数值法生成的正弦序列
实验2 常用离散时间信号的实现
7) 单位斜坡序列 MATLAB
clf; k1=-1; k2=20; k0=0; n=［k1：k2］; if k0>=k2 x=zeros(1，length(n)); elseif (k0<k2)&(k0>k1)
实验2 常用离散时间信号的实现 图 2.10 数值法生成的幅值调制序列
实验2 常用离散时间信号的实现
11) MATLAB clf; R=51; d=0.8*(rand(1，R)-0.5); % m=0：R-1; s=2*m.*(0.9.^m); % x=s+d; %
实验2 常用离散时间信号的实现
实验2 常用离散时间信号的实现 图 2.8 数值法生成的随机序列
实验2 常用离散时间信号的实现
9) 扫频正弦序列 MATLAB
n=0：100; a=pi/2/100; b=0; arg=a*n.*n + b*n; x=cos(arg); clf; stem(n，x); axis(［0，100，-1.5，1.5］); grid; axis; title(′扫频正弦序列′) xlabel(′k′); ylabel(′f(k)′); 用数值法生成的扫频正弦序列如图2.9
离散信号与系统的频谱分析实验报告
实验二 离散信号与系统的频谱分析一、实验目的1.掌握离散傅里叶变换（DFT ）及快速傅里叶变换（FFT ）的计算机实现方法。
2.检验序列DFT 的性质。
3.掌握利用DFT （FFT ）计算序列线性卷积的方法。
4.学习用DFT 对连续信号和时域离散信号进行谱分析的方法，了解可能出现的分析误差，以便在实际中正确应用DFT 。
5.了解采样频率对谱分析的影响。
6.了解利用FFT 进行语音信号分析的方法。
二、实验设备1.计算机2.Matlab 软件7.0以上版本。
三、实验内容1.对不同序列进行离散傅里叶变换并进行分析；DFT 共轭对称性质的应用（通过1次N 点FFT 计算2个N 点实序列的DFT ）。
2.线性卷积及循环卷积的关系，以及利用DFT （FFT ）进行线性卷积的方法。
3.比较计算序列的DFT 和FFT 的运算时间。
4.利用FFT 实现带噪信号检测。
5.利用FFT 计算信号频谱及功率谱。
6.扩展部分主要是关于离散系统采样频率、时域持续时间、谱分辨率等参数之间的关系，频谱的内插恢复，对语音信号进行简单分析。
四、实验原理1.序列的离散傅里叶变换及性质离散傅里叶变换的定义：10, )()]([)(102-≤≤==∑-=-N k en x n x DFT k X N n nk Nj π离散傅里叶变换的性质：（1）DFT 的共轭对称性。
若)()()(n x n x n x op ep +=，[])()(n x DFT k X =，则：)()]([k X n x DFT R ep =， )()]([k jX n x DFT I op =。
（2）实序列DFT 的性质。
若)(n x 为实序列，则其离散傅里叶变换)(k X 为共轭对称，即10),()(*-≤≤-=N k k N X k X 。
（3）实偶序列DFT 的性质。
若)(n x 为实偶序列，则其离散傅里叶变换)(k X 为实偶对称，即10),()(-≤≤-=N k k N X k X 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验报告
实验二连续时间系统的时域分析
一、实验目的：
1、掌握用Matlab进行卷积运算的数值方法和解析方法,加深对卷积积分的理解。
2、学习利用Matlab实现LTI系统的冲激响应、阶跃响应和零状态响应。
二、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。
1、 编写程序Q2_1，完成)(1t f 与)(2t f 两函数的卷积运算。
2、 编写程序Q2_2，完成)(1t f 与)(2t f 两函数的卷积运算。
3、编写程序Q2_3。
利用程序Q2_1，验证卷积的相关性质。
(a) 验证性质：)()(*)(t x t t x =δ (b) 验证性质：
)()(*)(00t t x t t t x -=-δ
4、编写程序Q2_4。
某线性时不变系统的方程为 )(8)(2)(6)(5)(t f t f t y t y t y +'=+'+''，
(a)系统的冲激响应和阶跃响应。
(b)输入()()t f t e u t -=，求系统的零状态响应)(t y zs 。
三. 实验结果
一： dt=0.01 t1=0:dt:2 f1=0.5*t1 t2=0:dt:2 f2=0.5*t2
f=dt*conv(f1,f2) t=0:0.01:4
plot(t,f);axis([-1 5 0 0.8])
二：
dt=0.01
t=-3:dt:3
t1=-6:dt:6
ft1=2*rectpuls(t,2)
ft2=rectpuls(t,4)
y=dt*conv(ft1,ft2)
plot(t1,y)
axis([-4 4 0 5])
以上两题出现错误点：（1）最开始模仿例1的写法用function [f,k]=sconv，总提示出现
错误
（2）t0+t2 ≤ t ≤ t1+t3 不大能理解的运用个特点，在编写的时候总是被忽略。
导致t和t1设置的长度总出错。
三：
（a）
dt=0.01
t=0:dt:2
t0=0
t1=0:dt:2t2=0:dt:2
t3=0:dt:6
f1=0.5*t1
f2=0.5*t2
f=dt*conv(f1,f2)
n=length(t)
x=zeros(1,n)
x(1,(t0-0)/dt+1)=1/dt
m=dt*conv(f,x)
plot(t3,m)
(b)
将（a）程序中的t0=0改为t0=2则可。
心得：有书本的P67中“与冲击函数或阶跃函数的卷积”性质和以上的仿真可以验证题目的性质成立。
出现的错误：（1）时间设置出现不合理（2）x=zeros(1,n)
x(1,(t0-0)/p+1)=1/p的编写曾
出现错误
四：
a=[1 5 6];
b=[0 2 8];
impulse(b,a,10) ; grid on
b=[0 2 8];
step(b,a,10); grid on
a=[1 5 6]
b=[2 8]
t=0:0.01:6
f=exp(-t)
y=lsim(b,a,f,t)
plot(t,y)
axis([0 6 0 1])
心得：根据实验指导，编写运算一次通过，
初步掌握了利用软件求线性时不变系统的
方程基本方法
（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）。