信号与线性系统实验指导书v0.2

《信号与线性系统》实验指导书

东华大学信息学院

通信与电子信息工程系

实验要求及说明

一、实验报告内容

实验报告包括原理分析、源程序、执行结果分析及实验总结，其中原理分析和实验总结需要手写,其他可打印。

二、实验成绩

实验成绩包括出勤（10％）、实验表现（10％）、编程（30％）和实验报告（50％）几部分。

三、其他说明

缺席3次及以上取消考试成绩。

目录

实验一连续信号的时域分析 1 实验二连续时间系统的时域分析 3 实验三连续信号的频域分析 9 实验四连续系统的频域分析 12 实验五信号采样与重建 15 实验六离散时间信号和系统分析 17 附录 MATLAB主要命令函数表 20

实验一连续信号的时域分析

一、实验目的

1、熟悉MATLAB软件。

2、掌握常用连续信号与离散信号的MA TLAB表示方法。

二、实验设备

安装有matlab6.5以上版本的PC机一台。

三、MATLAB使用说明

1、在MATLAB可视化绘图中，对于以t为自变量的连续信号，在绘图时统一用plot函数。

例题：绘出t从-10到10的sin(t)的波形。

t=-10:0.05:10;

f=sin(t);

plot(t,f);

title('f(t)=sin(t)');

xlabel('t') ;

axis([-10,10,-1,1])

grid on

可得图1所示图形。

图1

2、此外也可以利用MATLAB的ezplot函数对连续信号画图。

例题：绘出t从-10到10的sin(t)的波形。

clc

clear all

close all

syms t

f=sin(t)

ezplot(f, [-10 10]);

xlabel('t');

title ('f(t)=sin(t)') ;

grid on

图2

四、实验内容

1、用MATLAB表示连续信号：t

Aeα，

cos()

A t

ωϕ

+，0

sin()

A t

ωϕ

+。

2、用MATLAB表示抽样信号(sinc(t))、矩形脉冲信号(rectpuls(t, width))及三角脉冲信号(tripuls(t, width, skew))。

3、编写如图3的函数并用MATLAB绘出满足下面要求的图形。

(1)();(2)(2);(3)(12);(4)(0.51)

f t f t f t f t

- - - +

04812

4

7

t

f(t)

图3

实验二 连续时间系统的时域分析

一、实验目的

1、掌握卷积计算方法。

2、掌握函数lsim ，impulse ，step 的用法，lsim 为求取零状态响应，impulse 为求取单位脉冲响应，step 为求取单位阶跃响应。

3、运用课堂上学到的理论知识，从RC 、RL 一阶电路的响应中正确区分零输入响应、零状态响应、自由响应与受迫响应。

二、实验设备

安装有matlab6.5以上版本的PC 机一台。

三、MATLAB 使用说明

1、MATLAB 求取系统响应的方法

MATLAB 的内部函数impulse()，step()，initial()，lsim() 可以用来计算并绘制连续时间LTI 系统的单位冲激响应，单位阶跃响应，零输入响应和任意信号作用于系统的零状态响应。

在调用这些函数时，需要用向量来对连续系统进行表示，设描述连续系统的微分方程为：

1111011011()()...()()()()...()()n n m m n n m m n n m m d d d d d d a r t a r t a r t a r t b e t b e t b e t b e t dt dt dt dt dt dt

------++++=++++，则可以用向量a 和b 来表示该系统，即：

1,10[,,],n n a a a a a -=1,10[,,]n n b b b b b -=, 例如对微分方程'''2()3()()()r t r t r t e t ++=，则用MATLAB 表示该系统的对应向量应为：a=[2 3 6];b=[1]。

这些函数的用法描述如下：

1) impulse （）函数

函数impulse （）将绘出由向量a 和b 表示的连续系统在指定时间内的冲激响应h(t)的时域波形图，并能求出指定时间范围内冲激响应的数值解。impulse （）函数有如下几种调用格式：

①impulse （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。

例题，求'''''()3()2()()()r t r t r t e t e t ++=+冲击响应的时域波形

运行如下Matalb 命令：

a=[1 3 2];

b=[1 0 1];

impulse(b,a);

则绘出系统的冲激响应波形，如图4所示。

图4

②impulse （b,a,t ）

该调用格式绘出向量a 和b 定义的连续系统在0~t 时间范围内冲激响应

的时域波形。对上例，运行如下命令：

impulse(b,a,10)

则绘出系统在0~10秒范围内冲激响应的时域波形。

③impulse（b,a,t1:p:t2）

该调用格式绘出向量a和b定义的连续系统在t1~t2时间范围内,且以时间间隔p均匀取样的冲激响应的时域波形。对上例，运行如下命令：impulse(b,a,1:0.1:2)

则绘出系统在1~2秒范围内, 且以时间间隔0.1秒均匀取样的冲激响应的时域波形。

④y=impulse（b,a,t1:p:t2）

该调用格式并不绘出系统的冲激响应波形，而是求出向量a和b定义的连续系统在t1~t2时间范围内,且以时间间隔p均匀取样的冲激响应的

数值解。如下命令：

y=impulse(b,a,0:0.2:2)

则计算出系统在0~2秒范围内, 且以时间间隔0.2秒均匀取样的冲激响应的数值解。

2) step（）函数

函数step（）将绘出由向量a和b定义的连续系统的阶跃响应g(t)在指定时间范围内的波形图，并能求出其数值解。和impulse（）函数一样，step（）函数也有四种调用格式：

step(b,a)

step(b,a,t)