中北大学《信号与系统》实验报告
信号与系统实验报告
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信号与系统实验报告一、实验目的(1) 理解周期信号的傅里叶分解,掌握傅里叶系数的计算方法; (2) 深刻理解和掌握非周期信号的傅里叶变换及其计算方法; (3) 熟悉傅里叶变换的性质,并能应用其性质实现信号的幅度调制;(4) 理解连续时间系统的频域分析原理和方法,掌握连续系统的频率响应求解方法,并画出相应的幅频、相频响应曲线。
二、实验原理、原理图及电路图(1) 周期信号的傅里叶分解设有连续时间周期信号()f t ,它的周期为T ,角频率22f TππΩ==,且满足狄里赫利条件,则该周期信号可以展开成傅里叶级数,即可表示为一系列不同频率的正弦或复指数信号之和。
傅里叶级数有三角形式和指数形式两种。
1) 三角形式的傅里叶级数:1212011()cos()cos(2)sin()sin(2)2cos()sin()2n n n n a f t a t a t b t b t a a n t b n t ∞∞===+Ω+Ω++Ω+Ω+=+Ω+Ω∑∑ 式中系数n a ,n b 称为傅里叶系数,可由下式求得:222222()cos(),()sin()TTT T n n a f t n t dt b f t n t dt T T --=Ω=Ω⎰⎰2) 指数形式的傅里叶级数:()jn t n n f t F e ∞Ω=-∞=∑式中系数n F 称为傅里叶复系数,可由下式求得:221()Tjn t T n F f t e dt T -Ω-=⎰周期信号的傅里叶分解用Matlab 进行计算时,本质上是对信号进行数值积分运算。
Matlab 中进行数值积分运算的函数有quad 函数和int 函数。
其中int 函数主要用于符号运算,而quad 函数(包括quad8,quadl )可以直接对信号进行积分运算。
因此利用Matlab 进行周期信号的傅里叶分解可以直接对信号进行运算,也可以采用符号运算方法。
quadl 函数(quad 系)的调用形式为:y =quadl(‘func ’,a,b)或y =quadl(@myfun,a,b)。
中北大学《信号与系统》实验报告汇总
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信号与系统实验报告班级:姓名:信息与通信工程学院实验一 系统的卷积响应实验性质:提高性 实验级别:必做开课单位:信息与通信工程学院 学 时:2一、实验目的:深刻理解卷积运算,利用离散卷积实现连续卷积运算;深刻理解信号与系统的关系,学习MATLAB 语言实现信号通过系统的仿真方法。
二、实验设备:计算机,MATLAB 软件三、实验原理:1、 离散卷积和:调用函数:conv ()∑∞-∞=-==i i k f i f f f conv S )()(1)2,1(为离散卷积和, 其中,f1(k), f2 (k) 为离散序列,K=…-2, -1, 0 , 1, 2, …。
但是,conv 函数只给出纵轴的序列值的大小,而不能给出卷积的X 轴序号。
为得到该值,进行以下分析:对任意输入:设)(1k f 非零区间n1~n2,长度L1=n2-n1+1;)(2k f 非零区间m1~m2,长度L2=m2-m1+1。
则:)(*)()(21k f k f k s =非零区间从n1+m1开始,长度为L=L1+L2-1,所以S (K )的非零区间为:n1+m1~ n1+m1+L-1。
2、 连续卷积和离散卷积的关系:计算机本身不能直接处理连续信号,只能由离散信号进行近似:设一系统(LTI )输入为)(t P ∆,输出为)(t h ∆,如图所示。
)t)()(t h t P ∆∆→)()(lim )(lim )(00t h t h t P t =→=∆→∆∆→∆δ 若输入为f(t):∆∆-∆=≈∑∞-∞=∆∆)()()()(k t P k f t f t f k 得输出: ∆∆-∆=∑∞-∞=∆∆)()()(k t h k f t y k当0→∆时:⎰∑∞∞-∞-∞=∆→∆∆→∆-=∆∆-∆==ττδτd t f k t P k f t f t f k )()()()(lim )(lim )(00⎰∑∞∞-∞-∞=∆→∆∆→∆-=∆∆-∆==τττd t h f k t h k f t y t y k )()()()(lim )(lim )(00所以:∆∆-∆=-==∑⎰→∆)()(lim )()()(*)()(2102121k t f k f d t f f t f t f t s τττ 如果只求离散点上的f 值)(n f ∆])[()()()()(2121∑∑∞-∞=∞-∞=∆-∆∆=∆∆-∆∆=∆k k k n f k f k n f k f n f所以,可以用离散卷积和CONV ()求连续卷积,只需∆足够小以及在卷积和的基础上乘以∆。
信号与系统实验实验报告
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信号与系统实验实验报告一、实验目的本次信号与系统实验的主要目的是通过实际操作和观察,深入理解信号与系统的基本概念、原理和分析方法。
具体而言,包括以下几个方面:1、掌握常见信号的产生和表示方法,如正弦信号、方波信号、脉冲信号等。
2、熟悉线性时不变系统的特性,如叠加性、时不变性等,并通过实验进行验证。
3、学会使用基本的信号处理工具和仪器,如示波器、信号发生器等,进行信号的观测和分析。
4、理解卷积运算在信号处理中的作用,并通过实验计算和观察卷积结果。
二、实验设备1、信号发生器:用于产生各种类型的信号,如正弦波、方波、脉冲等。
2、示波器:用于观测输入和输出信号的波形、幅度、频率等参数。
3、计算机及相关软件:用于进行数据处理和分析。
三、实验原理1、信号的分类信号可以分为连续时间信号和离散时间信号。
连续时间信号在时间上是连续的,其数学表示通常为函数形式;离散时间信号在时间上是离散的,通常用序列来表示。
常见的信号类型包括正弦信号、方波信号、脉冲信号等。
2、线性时不变系统线性时不变系统具有叠加性和时不变性。
叠加性意味着多个输入信号的线性组合产生的输出等于各个输入单独作用产生的输出的线性组合;时不变性表示系统的特性不随时间变化,即输入信号的时移对应输出信号的相同时移。
3、卷积运算卷积是信号处理中一种重要的运算,用于描述线性时不变系统对输入信号的作用。
对于两个信号 f(t) 和 g(t),它们的卷积定义为:\(f g)(t) =\int_{\infty}^{\infty} f(\tau) g(t \tau) d\tau \在离散时间情况下,卷积运算为:\(f g)n =\sum_{m =\infty}^{\infty} fm gn m \四、实验内容及步骤实验一:常见信号的产生与观测1、连接信号发生器和示波器。
2、设置信号发生器分别产生正弦波、方波和脉冲信号,调整频率、幅度和占空比等参数。
3、在示波器上观察并记录不同信号的波形、频率和幅度。
《信号与系统》课程设计实验报告
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《信号与系统》课程设计实验报告选题名称:数字通信信号的传输和处理一.设计题目:数字通信信号的传输和处理二.设计目标:尝试对数字语音信号进行传输和处理的方法三.设计工具:Matlab四.设计原理:1.读取一个语音信号‘Q2.wav’,存入向量中,还原归一化后,转换成16位的二进制序列。
在数字信道传输中,会产生随机噪声,使得高低电平受到干扰,产生错误,使用An*randn() 函数产生一组噪声信号,其中An 是一个常数,代表了噪声信号的强度。
在接收端的再生过程中,若电平强度大于0.5,则判断为高电平1,否则判为低电平0。
然后再将接收到的二进制序列转换到十进制下,比较原信号,并统计得到误码率。
再生过程示意图如下:2.如果增加噪声信号的强度,将导致通信中更多的比特位发生错误,从而影响恢复的语音信号。
3. 信号的压缩:若要降低数据传速率的要求,可以改变语音信号的采样频率,或者降低其量化精度,从而减小其数据大小。
I. 将信号的采样率Fs=44100HZ分别降低为原先1/2,1/5,1/10。
II. 将16位的量化精度降低为8位、4位、2位。
五. Matlab仿真代码I.文件名singal.mclear all; %添加信道噪声,并统计其误码率clc;An=input('请输入噪声信号强度\nAn= ');In=wavread('Q2.wav');Int=In*2^16+2^16;N=length(Int);InBin=dec2bin(Int,16);InN=zeros(size(InBin));InN=InBin-'0';No=An*randn(size(InBin));Mix=InN+No;OutBin=char(zeros(size(InBin)));OutN=zeros(size(InBin));Out=zeros(size(In));k=0;for i=1:Nfor j=1:16if Mix(i,j)>=0.5OutBin(i,j)='1';else OutBin(i,j)='0';if InBin(i,j)~=OutBin(i,j) k=k+1;endendendOut(i,1)=bin2dec(OutBin(i,:));endBER=k/(16*N);fprintf('误码率= %2.5f%%',BER*100);Out=(Out-32768)/32768;wavwrite(Out,44100,'Q2Q.wav');wavplay(In,44100);wavplay(Out,44100);仿真结果:II.文件名compress.mclear all; %对语音文件进行压缩,降低码率,满足低传输速率要求clc;In=wavread('Q2.wav');channel=size(In);Int=In*2^16+2^16;In_Comt=In*2^16+2^16;N=length(Int);f=[2,5,10]; %降低采样率SizeIn=N*16*channel(2)/8/1024/1024;fprintf('保持原有采样率,量化精度16Bit,数据大小:%5.2f MB\n',SizeIn); fprintf('降低采样率\n');for i=1:3In_Com=In(1:f(i):length(In));N1=length(In_Com);size=N1*channel(2)*16/8/1024/1024;fprintf('采样速率降低为1/%d后,数据大小:%5.2f MB\n',f(i),size); %wavplay(In_Com,44100/f(i));if i==1wavwrite(In_Com,44100/f(i),'Q2_1.wav');elseif i==2wavwrite(In_Com,44100/f(i),'Q2_2.wav');elseif i==3wavwrite(In_Com,44100/f(i),'Q2_3.wav');endendfprintf('改变量化精度\n'); %改变量化精度b=[2,4,8];for i=1:3In_Bt=In*2^b(i)+2^b(i);In_B=(fix(In_Bt)-2^b(i))/2^b(i);N=length(In_Bt)*b(i);size=N*channel(2)/8/1024/1024;fprintf('经%dBit量化后,数据大小:%5.2f MB\n',b(i),size); %wavplay(In_B,44100);End仿真结果:六. 实验结论I.噪声强度An越小时,误码率越低,当An强度在0.5以内,回复后的信号还可以接受,当其大于1之后,恢复信号中,人声已很难分辨。
信号与系统实验报告
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信号与系统实验报告
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》课程实验报告材料
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工业大学校区《信号与系统》课程实验报告专业班级学生《信号与系统》课程实验报告一实验名称一阶系统的阶跃响应姓名系院专业班级学号实验日期指导教师成绩一、实验目的1.熟悉一阶系统的无源和有源电路;2.研究一阶系统时间常数T的变化对系统性能的影响;3.研究一阶系统的零点对系统响应的影响。
二、实验原理1.无零点的一阶系统无零点一阶系统的有源和无源电路图如图2-1的(a)和(b)所示。
它们的传递函数均为:10.2s1G(s)=+(a) 有源(b) 无源图2-1 无零点一阶系统有源、无源电路图2.有零点的一阶系统(|Z|<|P|)图2-2的(a)和(b)分别为有零点一阶系统的有源和无源电路图,它们的传递函数为:10.2s1)0.2(sG(s)++=,⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛++=S611S161G(s)(a) 有源(b) 无源图2-2 有零点(|Z|<|P|)一阶系统有源、无源电路图3.有零点的一阶系统(|Z|>|P|)图2-3的(a)和(b)分别为有零点一阶系统的有源和无源电路图,它们的传递函数为:1s10.1sG(s)=++(a) 有源(b) 无源图2-3 有零点(|Z|>|P|)一阶系统有源、无源电路图三、实验步骤1.打开THKSS-A/B/C/D/E型信号与系统实验箱,将实验模块SS02插入实验箱的固定孔中,利用该模块上的单元组成图2-1(a)(或(b))所示的一阶系统模拟电路。
2.实验线路检查无误后,打开实验箱右侧总电源开关。
3.将“阶跃信号发生器”的输出拨到“正输出”,按下“阶跃按键”按钮,调节电位器RP1,使之输出电压幅值为1V,并将“阶跃信号发生器”的“输出”端与电路的输入端“Ui”相连,电路的输出端“Uo”接到双踪示波器的输入端,然后用示波器观测系统的阶跃响应,并由曲线实测一阶系统的时间常数T。
4.再依次利用实验模块上相关的单元分别组成图2-2(a)(或(b))、2-3(a)(或(b))所示的一阶系统模拟电路,重复实验步骤3,观察并记录实验曲线。
信号与系统实验报告
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信号与系统实验报告目录1. 内容概要 (2)1.1 研究背景 (3)1.2 研究目的 (4)1.3 研究意义 (4)2. 实验原理 (5)2.1 信号与系统基本概念 (7)2.2 信号的分类与表示 (8)2.3 系统的分类与表示 (9)2.4 信号与系统的运算法则 (11)3. 实验内容及步骤 (12)3.1 实验一 (13)3.1.1 实验目的 (14)3.1.2 实验仪器和设备 (15)3.1.4 实验数据记录与分析 (16)3.2 实验二 (16)3.2.1 实验目的 (17)3.2.2 实验仪器和设备 (18)3.2.3 实验步骤 (19)3.2.4 实验数据记录与分析 (19)3.3 实验三 (20)3.3.1 实验目的 (21)3.3.2 实验仪器和设备 (22)3.3.3 实验步骤 (23)3.3.4 实验数据记录与分析 (24)3.4 实验四 (26)3.4.1 实验目的 (27)3.4.2 实验仪器和设备 (27)3.4.4 实验数据记录与分析 (29)4. 结果与讨论 (29)4.1 实验结果汇总 (31)4.2 结果分析与讨论 (32)4.3 结果与理论知识的对比与验证 (33)1. 内容概要本实验报告旨在总结和回顾在信号与系统课程中所进行的实验内容,通过实践操作加深对理论知识的理解和应用能力。
实验涵盖了信号分析、信号处理方法以及系统响应等多个方面。
实验一:信号的基本特性与运算。
学生掌握了信号的表示方法,包括连续时间信号和离散时间信号,以及信号的基本运算规则,如加法、减法、乘法和除法。
实验二:信号的时间域分析。
在本实验中,学生学习了信号的波形变换、信号的卷积以及信号的频谱分析等基本概念和方法,利用MATLAB工具进行了实际的信号处理。
实验三:系统的时域分析。
学生了解了线性时不变系统的动态响应特性,包括零状态响应、阶跃响应以及脉冲响应,并学会了利用MATLAB进行系统响应的计算和分析。
中北大学《信号与系统》实验报告汇总
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设微分方程:
均为降幂顺序。
则:1)、冲激响应为:impulse(b,a)
impulse(b,a,t)
impulse(b,a,t1:p:t2)
y=impulse( )
2)、阶跃响应为:step( )
3)、零状态响应:lism(b,a,x,t)
例如,编写程序,计算并绘制由下面的微分方程表示的系统的单位冲激响应h(t),单位阶跃响应s(t)。
1、根据示例程序的编程方法,编写一个MATLAB程序,,由给定信号x(t) = e-0.5tu(t)
求信号y(t) = x(1.5t+3),并绘制出x(t)和y(t)的图形。
编写的程序如下:
信号x(t)的波形图和信号y(t) = x(1.5t+3)的波形图
此处粘贴图形此处粘贴图形
2、计算并用MATLAB实现下列信号的卷积
MATLAB范例程序如下:
% Program2
% This program is used to compute the impulse response h(t)andthe step responses(t)of a
% continuous-time LTI system
clear, close all;
subplot(222)
plot(t,h),grid on,title('Signal h(t)'),axis([t0,t1,-0.2,1.2])
subplot(212)
t=2*t0:dt:2*t1;% Again specify the time range to be suitable to the
% convolution of x and h.
信号与系统实验报告
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信号与系统实验报告实验报告: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和性质;2.掌握离散信号、连续信号的采样过程;3.理解信号的基本操作和系统的基本特性。
二、实验原理1.信号的分类:(1)连续时间信号:在每个时间点上都有定义;(2)离散时间信号:只在一些时间点上有定义。
2.信号的基本操作:(1)加法运算:将两个信号相加;(2)乘法运算:将两个信号相乘;(3)位移运算:将信号移动到不同的时间点;(4)缩放运算:对信号进行放大或缩小。
3.系统的基本特性:(1)时域特性:包括冲击响应、阶跃响应和频率特性等;(2)频域特性:包括幅频特性和相频特性等。
三、实验器材1.信号发生器2.示波器3.示波器探头4.计算机四、实验步骤1.连续信号采样(1)将信号发生器输出设置为正弦波信号;(2)通过示波器探头将信号输入计算机;(3)在计算机上设置适当的采样频率,对信号进行采样;(4)在示波器上观察到采样后的信号。
2.离散信号生成(1)在计算机上用MATLAB生成一个离散信号;(2)通过示波器探头将信号输入示波器;(3)在示波器上观察到生成的离散信号。
3.信号加法运算(1)选择两个不同的信号并输入计算机;(2)在计算机上进行信号的加法运算;(3)通过示波器探头将加法运算后的信号输入示波器,观察信号的叠加效果。
4.信号乘法运算(1)选择两个不同的信号并输入计算机;(2)在计算机上进行信号的乘法运算;(3)通过示波器探头将乘法运算后的信号输入示波器,观察信号的相乘效果。
五、实验结果与分析1.连续信号采样在设置适当的采样频率后,可以观察到信号在示波器上的采样图像。
信号的采样率过低会导致信号的失真,采样率过高则会造成资源的浪费。
2.离散信号生成通过MATLAB生成的离散信号能够在示波器上直观地观察到信号的序列和数值。
3.信号加法运算通过将两个信号进行加法运算后,可以观察到信号在示波器上的叠加效果。
加法运算能够实现信号的混合和增强等效果。
信号与系统实验报告(2)
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实验三:连续时间信号的卷积计算
一、实验目的
● ● ● 学会运用 MATLAB 实现时间信号的卷积; 学会运用 MATLAB 符号运算法求连续时间信号的卷积; 学会运用 MATLAB 数值计算法连续时间信号的卷积。
二、实验原理 卷积积分是信号与系统时域分析中重要方法之一。连续时间信号的卷积积分定义为
f (t ) f1 (t ) f 2 (t )
t=-2:0.01:4;
ft1=funct1(t-2); ft2=funct1(3*t);
图 3-1
ft3=funct1(-t); subplot(221)
ft4=funct1(-3*t-2); plot(t,ft1);grid on; title('f(t-2)'); subplot(222) axis([-2 4 -0.5 2]) plot(t,ft2);grid on; title('f(3t)'); subplot(223) axis([-2 4 -0.5 2]) ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱlot(t,ft3);grid on; title('f(-t)'); subplot(224) axis([-2 4 -0.5 2]) plot(t,ft4);grid on; title('f(-3t-2)'); axis([-2 4 -0.5 2]) 运行结果:
f ( n )
1
m
f ( m ) f
1 2
2
( n m )
m
f (m) f [(n m)]
其中, 实际上就是离散序列 f1(m )和 f2(m )的卷积和。 当 足够小时,f(n )就时卷积的结果,即对连续时间信号 f(t)的较好数值近似。当 足够 小时
信号与系统实验报告5
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信号与系统实验报告5信号与系统实验报告5引言信号与系统是电子工程领域中的重要学科,它研究信号的产生、传输和处理过程,以及系统对信号的响应和影响。
在本次实验中,我们将探索信号与系统的一些基本概念和实际应用。
一、信号的分类与特性信号是信息的载体,可以是连续的或离散的。
根据信号的性质,我们可以将其分为模拟信号和数字信号。
模拟信号是连续变化的,可以用连续函数表示;而数字信号是离散的,以数字的形式表示。
在实验中,我们使用了示波器观察了不同类型的信号。
通过观察信号的波形、频谱和功率谱密度等特性,我们能够了解信号的频率、幅度和相位等信息。
二、系统的响应与特性系统是对信号进行处理或传输的装置或环境。
系统可以是线性的或非线性的,可以是时不变的或时变的。
在实验中,我们使用了滤波器作为系统模型来研究系统的响应和特性。
通过改变滤波器的截止频率,我们观察到不同频率的信号在系统中的响应差异。
我们还通过调整系统参数,如增益和相位延迟,来研究系统的线性性质和时不变性质。
三、信号与系统的应用信号与系统在现实生活中有着广泛的应用。
在通信领域,我们可以利用信号与系统的知识来设计和优化无线电、光纤通信和卫星通信等系统。
在音频处理领域,我们可以利用信号与系统的方法来实现音频的降噪、音效增强和语音识别等功能。
此外,信号与系统在图像处理、生物医学工程和控制系统等领域也有着重要的应用。
通过对信号的采集、处理和分析,我们能够从中提取有用的信息,并对系统进行建模和控制。
结论通过本次实验,我们深入了解了信号与系统的基本概念和实际应用。
我们学习了信号的分类与特性,系统的响应与特性,以及信号与系统在各个领域的应用。
这些知识不仅对我们理解和应用电子工程学科具有重要意义,也为我们今后的学习和研究提供了坚实的基础。
信号与系统是一门复杂而又有趣的学科,它涉及了数学、物理和工程等多个领域的知识。
通过不断学习和实践,我们能够更好地理解和应用信号与系统的理论,为解决实际问题提供有效的方法和工具。
信号与系统的实验报告
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信号与系统的实验报告信号与系统的实验报告引言:信号与系统是电子工程、通信工程等领域中的重要基础学科,它研究的是信号的传输、处理和变换过程,以及系统对信号的响应和特性。
在本次实验中,我们将通过实际操作和数据分析,深入了解信号与系统的相关概念和实际应用。
实验一:信号的采集与重构在这个实验中,我们使用了示波器和函数发生器来采集和重构信号。
首先,我们通过函数发生器产生了一个正弦信号,并将其连接到示波器上进行观测。
通过调整函数发生器的频率和幅度,我们可以观察到信号的不同特性,比如频率、振幅和相位等。
然后,我们将示波器上的信号通过数据采集卡进行采集,并使用计算机软件对采集到的数据进行处理和重构。
通过对比原始信号和重构信号,我们可以验证信号的采集和重构过程是否准确。
实验二:信号的时域分析在这个实验中,我们使用了示波器和频谱分析仪来对信号进行时域分析。
首先,我们通过函数发生器产生了一个方波信号,并将其连接到示波器上进行观测。
通过调整函数发生器的频率和占空比,我们可以观察到方波信号的周期和占空比等特性。
然后,我们使用频谱分析仪对方波信号进行频谱分析,得到信号的频谱图。
通过分析频谱图,我们可以了解信号的频率成分和能量分布情况,进而对信号的特性进行深入研究。
实验三:系统的时域响应在这个实验中,我们使用了函数发生器、示波器和滤波器来研究系统的时域响应。
首先,我们通过函数发生器产生了一个正弦信号,并将其连接到滤波器上进行输入。
然后,我们通过示波器观测滤波器的输出信号,并记录下其时域波形。
通过改变滤波器的参数,比如截止频率和增益等,我们可以观察到系统对信号的响应和滤波效果。
通过对比输入信号和输出信号的波形,我们可以分析系统的时域特性和频率响应。
实验四:系统的频域响应在这个实验中,我们使用了函数发生器、示波器和频谱分析仪来研究系统的频域响应。
首先,我们通过函数发生器产生了一个正弦信号,并将其连接到系统中进行输入。
然后,我们通过示波器观测系统的输出信号,并记录下其时域波形。
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,连续时间信号和离散时间信号的时域分析。
本实验旨在通过对连续时间信号和离散时间信号的时域分析,加深对信号与系统的理解。
首先我们将连续时间信号和离散时间信号分别进行采样和重构,然后进行时域分析,得出相应的结论。
实验步骤:1. 连续时间信号的采样和重构。
我们选取了一段正弦信号作为连续时间信号,通过模拟采样和重构的过程,我们得到了采样后的离散时间信号,并将其进行重构,得到了重构后的连续时间信号。
2. 离散时间信号的采样和重构。
同样地,我们选取了一段离散时间信号,进行了模拟采样和重构的过程,得到了采样后的离散时间信号,并将其进行重构,得到了重构后的离散时间信号。
实验结果与分析:1. 连续时间信号的时域分析。
通过对连续时间信号的采样和重构,我们发现在一定条件下,采样后的离散时间信号能够完美地重构成原始的连续时间信号。
这说明连续时间信号的信息是完整的,没有丢失。
2. 离散时间信号的时域分析。
对于离散时间信号的采样和重构,我们也得到了类似的结论,即在一定条件下,采样后的离散时间信号能够完美地重构成原始的离散时间信号。
结论与总结:通过本次实验,我们对连续时间信号和离散时间信号的时域分析有了更深入的了解。
我们明白了采样和重构的过程,并且得出了结论,在一定条件下,采样后的信号能够完美地重构成原始信号。
这对于我们理解信号与系统的基本原理具有重要的意义。
实验二,信号的傅里叶变换。
本实验旨在通过对信号的傅里叶变换,了解信号在频域上的特性,并掌握信号的频谱分析方法。
实验步骤:1. 连续时间信号的傅里叶变换。
我们选取了不同类型的连续时间信号,进行了傅里叶变换,观察并记录了其频谱特性。
2. 离散时间信号的傅里叶变换。
同样地,我们选取了不同类型的离散时间信号,进行了傅里叶变换,观察并记录了其频谱特性。
实验结果与分析:1. 连续时间信号的频谱分析。
通过对连续时间信号的傅里叶变换,我们发现不同类型的信号在频域上有着不同的频谱特性,有些信号的频谱集中在低频段,而有些信号的频谱集中在高频段。
信号与系统实验报告一
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信号与系统实验报告一实验一:信号与系统实验报告实验目的:1. 了解信号与系统的基本概念和理论知识;2. 学习使用MATLAB 对信号进行分析和处理;3. 掌握系统的时域和频域分析方法。
实验内容:本次实验包括以下两个部分:1. 信号的生成与表示;2. 系统的时域和频域分析。
一、信号的生成与表示1. 在MATLAB 中生成并绘制以下信号的波形图:(1) 正弦信号:A*sin(2*pi*f*t);(2) 方波信号:sign(sin(2*pi*f*t));(3) 带噪声的正弦信号:(1+N)*sin(2*pi*f*t)。
2. 对以上生成的信号进行分析和处理:(1) 计算各种信号的幅值、频率和相位;(2) 绘制各种信号的功率谱密度图。
二、系统的时域和频域分析1. 在MATLAB 中定义以下信号系统的单位脉冲响应h(n):(1) 线性时不变系统:h(n) = (0.4)^n * u(n),其中,u(n) 表示单位阶跃函数;(2) 非线性时变系统:h(n) = n * u(n)。
2. 对定义的信号系统进行时域和频域分析:(1) 绘制并分析系统的单位脉冲响应;(2) 计算系统的单位脉冲响应的离散时间傅里叶变换;(3) 绘制系统的幅频响应函数。
实验结果:1. 信号的生成与表示:(1) 正弦信号:根据给定的振幅A、频率f 和时间t,在MATLAB 中生成相应的正弦信号,并绘制出波形图。
根据波形图可以观察到正弦信号的周期性和振幅。
(2) 方波信号:根据给定的频率f 和时间t,在MATLAB 中生成相应的方波信号,并绘制出波形图。
方波信号由正负两个幅值相等的部分组成,可以通过绘制图形来观察到。
(3) 带噪声的正弦信号:根据给定的振幅A、频率f、时间t 和噪声系数N,在MATLAB 中生成带噪声的正弦信号,并绘制出波形图。
可以通过观察波形图来分析噪声对信号的影响。
2. 系统的时域和频域分析:(1) 线性时不变系统的单位脉冲响应:根据给定的线性时不变系统的单位脉冲响应函数,计算并绘制出相应的单位脉冲响应图。
信号与系统 实验报告
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信号与系统实验报告信号与系统实验报告一、引言信号与系统是电子信息工程领域中的重要基础课程,通过实验可以加深对于信号与系统理论的理解和掌握。
本次实验旨在通过实际操作,验证信号与系统的基本原理和性质,并对实验结果进行分析和解释。
二、实验目的本次实验的主要目的是:1. 了解信号与系统的基本概念和性质;2. 掌握信号与系统的采样、重建、滤波等基本操作;3. 验证信号与系统的时域和频域特性。
三、实验仪器与原理1. 实验仪器本次实验所需的主要仪器有:信号发生器、示波器、计算机等。
其中,信号发生器用于产生不同类型的信号,示波器用于观测信号波形,计算机用于数据处理和分析。
2. 实验原理信号与系统的基本原理包括采样定理、重建定理、线性时不变系统等。
采样定理指出,对于带限信号,为了能够完全恢复原始信号,采样频率必须大于信号最高频率的两倍。
重建定理则是指出,通过理想低通滤波器可以将采样得到的离散信号重建为连续信号。
四、实验步骤与结果1. 采样与重建实验首先,将信号发生器输出的正弦信号连接到示波器上,观察信号的波形。
然后,将示波器的输出信号连接到计算机上,进行采样,并通过计算机对采样信号进行重建。
最后,将重建得到的信号与原始信号进行对比,分析重建误差。
实验结果显示,当采样频率满足采样定理时,重建误差较小,重建信号与原始信号基本一致。
而当采样频率不满足采样定理时,重建信号存在失真和混叠现象。
2. 系统特性实验接下来,通过调节示波器和信号发生器的参数,观察不同系统对信号的影响。
例如,将示波器设置为高通滤波器,通过改变截止频率,观察信号的低频衰减情况。
同样地,将示波器设置为低通滤波器,观察信号的高频衰减情况。
实验结果表明,不同系统对信号的频率特性有着明显的影响。
高通滤波器会使低频信号衰减,而低通滤波器则会使高频信号衰减。
通过调节滤波器的参数,可以实现对信号频率的选择性衰减。
五、实验分析与讨论通过本次实验,我们对信号与系统的基本原理和性质有了更深入的理解。
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《信号与系统》实验报告目录一、实验概述 (2)1. 实验目的 (2)2. 实验原理 (3)3. 实验设备与工具 (4)二、实验内容与步骤 (5)1. 实验一 (6)1.1 实验目的 (7)1.2 实验原理 (7)1.3 实验内容与步骤 (8)1.4 实验结果与分析 (9)2. 实验二 (10)2.1 实验目的 (12)2.2 实验原理 (12)2.3 实验内容与步骤 (13)2.4 实验结果与分析 (14)3. 实验三 (15)3.1 实验目的 (16)3.2 实验原理 (16)3.3 实验内容与步骤 (17)3.4 实验结果与分析 (19)4. 实验四 (20)4.1 实验目的 (20)4.2 实验原理 (21)4.3 实验内容与步骤 (22)4.4 实验结果与分析 (22)三、实验总结与体会 (24)1. 实验成果总结 (25)2. 实验中的问题与解决方法 (26)3. 对信号与系统课程的理解与认识 (27)4. 对未来学习与研究的展望 (28)一、实验概述本实验主要围绕信号与系统的相关知识展开,旨在帮助学生更好地理解信号与系统的基本概念、性质和应用。
通过本实验,学生将能够掌握信号与系统的基本操作,如傅里叶变换、拉普拉斯变换等,并能够运用这些方法分析和处理实际问题。
本实验还将培养学生的动手能力和团队协作能力,使学生能够在实际工程中灵活运用所学知识。
本实验共分为五个子实验,分别是:信号的基本属性测量、信号的频谱分析、信号的时域分析、信号的频域分析以及信号的采样与重构。
每个子实验都有明确的目标和要求,学生需要根据实验要求完成相应的实验内容,并撰写实验报告。
在实验过程中,学生将通过理论学习和实际操作相结合的方式,逐步深入了解信号与系统的知识体系,提高自己的综合素质。
1. 实验目的本次实验旨在通过实践操作,使学生深入理解信号与系统的基本原理和概念。
通过具体的实验操作和数据分析,掌握信号与系统分析的基本方法,提高解决实际问题的能力。
信号与系统实验报告1
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信号与系统实验实验一:常见信号分类与观察实验实验组号:【实验目的】1. 了解连续信号、离散信号的波形特点;2. 掌握连续信号、离散信号的Matlab 实现;3. 熟悉Matlab 中plot、stem 等函数的应用;4. 掌握利用matlab 函数表示常见信号波形。
【实验原理】信号可以表示为一个或多个变量的函数,在信号与系统这门课程里仅对一维信号进行研究,自变量为时间。
因此狭义的讲信号是随时间变化的物理量,信号的本质是时间的函数。
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,将对常见信号和特性进行分析、研究。
其中包括:正弦信号、指数信号和复指数信号、sinc 函数、单位阶跃信号、单位冲激信号等。
【实验内容】1. 常见连续信号和离散信号的Matlab 实现1.1 正弦信号正弦信号A sin(ω。
t+φ)和Acos(ω。
t+φ) 分别用Matlab内部函数cos和sin表示,调用形式为:A*cos(ω。
*t+phi)和A*sin(ω。
*t+phi)。
例如:A=1.5;w0=2*pi;phi=pi/6;n=0:40;f=0.1arg= w0*f*n+phi;y=A*sin(arg);stem(n,y);axis([0 40 -2 2]);grid;title(‘’正弦序列);xlabel(‘时间序号n’);ylabel(‘振幅’);图像如下:(1)该序列频率是多少?怎样可以改变?答:该序列频率为0.1,可以将0.1改为其他值即可改变此序列的频率。
(2)修改程序,产生一个长度为50,频率为0.08,振幅为2,相移为90 度的余弦序列,绘制图形。
答:(修改后的程序如下:)clf;clear;A=2;w0=2*pi;phi=pi/2;n=0:40;f=0.08;arg=w0*f*n+phi;y=A*sin(arg);axis([0 50 -2 2]);grid;title('正弦序列');xlabel('时间序号 n');ylabel('振幅');stem(n,y);图像如下:(3)axis 和grid 命令的作用是什么?答:axis的作用是规定图像显示的横纵坐标的范围;grid的作用是显示图像上的网格。
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信号与系统实验报告班级:姓名:信息与通信工程学院实验一 系统的卷积响应实验性质:提高性 实验级别:必做 开课单位:信息与通信工程学院 学 时:2一、实验目的:深刻理解卷积运算,利用离散卷积实现连续卷积运算;深刻理解信号与系统的关系,学习MATLAB 语言实现信号通过系统的仿真方法。
二、实验设备: 计算机,MATLAB 软件 三、实验原理: 1、 离散卷积和: 调用函数:conv ()∑∞-∞=-==i i k f i f f f conv S )()(1)2,1(为离散卷积和,其中,f1(k), f2 (k) 为离散序列,K=…-2, -1, 0 , 1, 2, …。
但是,conv 函数只给出纵轴的序列值的大小,而不能给出卷积的X 轴序号。
为得到该值,进行以下分析:对任意输入:设)(1k f 非零区间n1~n2,长度L1=n2-n1+1;)(2k f 非零区间m1~m2,长度L2=m2-m1+1。
则:)(*)()(21k f k f k s =非零区间从n1+m1开始,长度为L=L1+L2-1,所以S (K )的非零区间为:n1+m1~ n1+m1+L-1。
2、 连续卷积和离散卷积的关系:计算机本身不能直接处理连续信号,只能由离散信号进行近似: 设一系统(LTI )输入为)(t P ∆,输出为)(t h ∆,如图所示。
)t)()(t h t P ∆∆→)()(lim )(lim )(0t h t h t P t =→=∆→∆∆→∆δ若输入为f(t):∆∆-∆=≈∑∞-∞=∆∆)()()()(k t P k f t f t f k得输出:∆∆-∆=∑∞-∞=∆∆)()()(k t hk f t y k当0→∆时:⎰∑∞∞-∞-∞=∆→∆∆→∆-=∆∆-∆==ττδτd t f k t P k f t f t f k )()()()(lim)(lim )(0⎰∑∞∞-∞-∞=∆→∆∆→∆-=∆∆-∆==τττd t h f k t hk f t y t y k )()()()(lim)(lim )(0所以:∆∆-∆=-==∑⎰→∆)()(lim)()()(*)()(212121k t f k fd t f f t f t f t s τττ如果只求离散点上的f 值)(n f ∆])[()()()()(2121∑∑∞-∞=∞-∞=∆-∆∆=∆∆-∆∆=∆k k k n f k f k n f k fn f所以,可以用离散卷积和CONV ()求连续卷积,只需∆足够小以及在卷积和的基础上乘以∆。
3、 连续卷积坐标的确定:设)(1t f 非零值坐标范围:t1~t2,间隔P )(2t f 非零值坐标范围:tt1~tt2,间隔P)(*)()(21t f t f t s =非零值坐标:t1+tt1~t2+tt2+1根据给定的两个连续时间信号x(t) = t[u(t)-u(t-1)]和h(t) = u(t)-u(t-1),编写程序,完成这两个信号的卷积运算,并绘制它们的波形图。
范例程序如下:先编写单位阶跃函数u(t)function y=u(t)y=(t>=0);% Program1% This program computes the convolution of two continuou-time signalsclear;close all;t0 = -2; t1 = 4; dt = 0.01;t = t0:dt:t1;x = u(t)-u(t-1);h = t.*(u(t)-u(t-1));y = dt*conv(x,h); % Compute the convolution of x(t) and h(t)subplot(221)plot(t,x), grid on, title('Signal x(t)'), axis([t0,t1,-0.2,1.2])subplot(222)plot(t,h), grid on, title('Signal h(t)'), axis([t0,t1,-0.2,1.2])subplot(212)t = 2*t0:dt:2*t1; % Again specify the time range to be suitable to the% convolution of x and h.plot(t,y), grid on, title('The convolution of x(t) and h(t)'), axis([2*t0,2*t1,-0.1,0.6]),xlabel('Time t sec')在有些时候,做卷积和运算的两个序列中,可能有一个序列或者两个序列都非常长,甚至是无限长,MATLAB处理这样的序列时,总是把它看作是一个有限长序列,具体长度由编程者确定。
实际上,在信号与系统分析中所遇到的无限长序列,通常都是满足绝对可和或绝对可积条件的信号。
因此,对信号采取这种截短处理尽管存在误差,但是通过选择合理的信号长度,这种误差是能够减小到可以接受的程度的。
若这样的一个无限长序列可以用一个数学表达式表示的话,那么,它的长度可以由编程者通过指定时间变量n的范围来确定。
例如,对于一个单边实指数序列x[n] = 0.5n u[n],通过指定n的范围为0 ≤n ≤100,则对应的x[n]的长度为101点,虽然指定更宽的n的范围,x[n]将与实际情况更相符合,但是,注意到,当n 大于某一数时,x[n]之值已经非常接近于0了。
对于序列x[n] = 0.5nu[n],当n = 7时,x[7] = 0.0078,这已经是非常小了。
所以,对于这个单边实指数序列,指定更长的n 的范围是没有必要的。
当然,不同的无限长序列具有不同的特殊性,在指定n 的范围时,只要能够反映序列的主要特征就可以了。
4、 系统的响应: 设微分方程:)()()(0)(0t fb t ya j Mj j i Ni i ∑∑===][][01210121b b b b b b a a a a a a M M MN N N----== 均为降幂顺序。
则:1)、冲激响应为:impulse(b,a) impulse(b,a,t) impulse(b,a,t1:p:t2) y=impulse( ) 2)、阶跃响应为:step( )3)、零状态响应:lism(b,a,x,t)例如,编写程序,计算并绘制由下面的微分方程表示的系统的单位冲激响应h(t),单位阶跃响应s(t)。
)(8)(2)(3)(22t x t y dt t dy dtt y d =++ MATLAB 范例程序如下:% Program2% This program is used to compute the impulse response h(t) and the step response s(t) of a% continuous-time LTI system clear, close all;num = input('Type in the right coefficient vector of differential equation :'); den = input('Type in the left coefficient vector of differential equation :'); t = 0:0.01:8;x = input('Type in the expression of the input signal x(t):');subplot(221), impulse(num,den,8);subplot(222), step(num,den,8)四、预习要求:掌握MATLAB的使用。
五、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。
1、根据示例程序的编程方法,编写一个MATLAB程序,,由给定信号x(t) = e-0.5t u(t)求信号y(t) = x(1.5t+3),并绘制出x(t) 和y(t)的图形。
编写的程序如下:信号x(t)的波形图和信号y(t) = x(1.5t+3) 的波形图此处粘贴图形此处粘贴图形2、计算并用MATLAB实现下列信号的卷积编写的程序如下:信号x1(t)、x2(t)和x1(t)*x2(t)的波形图此处粘贴图形3、给定两个离散时间序列x[n] = 0.5n{u[n]-u[n-8]}h[n] = u[n]-u[n-8]编写程序、,计算它们的卷积,并分别绘制x[n]、h[n]和它们的卷积y[n]的图形。
编写的程序、如下:信号x[n]、h[n]和y[n]的波形图此处粘贴图形4 、仿照范例程序Program2,编写程序,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:())(484)(32t u e te e t y t t t-----=编写的程序如下:用MATLAB绘制的手工计算的系统响应粘帖用MA TLAB绘制的手工计算的系统响应执行程序得到的系统响应此处粘帖执行程序得到的系统响应思考题:MATLAB是如何表示一个由微分方程描述的连续时间LTI系统的?求解连续时间LTI系统的单位冲激响应、单位阶跃响应以及系统在某一个输入信号作用下的零状态响应的MATLAB函数有哪些?本实验完成时间:年月日实验二谐波特征及重构实验性质:设计性实验级别:必做开课单位:信息与通信工程学院学时:2一、实验目的1、利用示波器和信号与系统实验箱分析三角波和方波的谐波结构;2、掌握信号时域波形结构和谐波结构的关系。
二、实验设备1、信号与系统实验箱;2、双踪示波器。
三、实验原理1、一个非正弦周期函数可以用一系列频率成整数倍的正弦函数来表示,其中与非正弦具有相同频率的成分称为基波或一次谐波,其它成分则根据其频率为基波频率的2、3、4、…、n等倍数分别称二次、三次、四次、…、n次谐波,其幅度将随谐波次数的增加而减小,直至无穷小。
2、不同频率的谐波可以合成一个非正弦周期波,反过来,一个非正弦周期波也可以分解为无限个不同频率的谐波成分。