信号与系统实验.doc

PAGE PAGE 1 信 号 与 系 统 实 验 2019 目 录 实验一 连续系统的时域、频域分析 实验二 连续系统的复频域分析 实验三 信号的调制与解调 PAGE 1 实验一 连续系统的时域、频域分析 一、目的： 1、掌握利用Matlab产生基本连续时间信号及时域系统分析方法； 2、利用Matlab研究信号的傅里叶变换，分析信号频谱。 二、内容及要求： 编制Matlab程序，实现以下内容 1、利用Matlab生成 单位冲激函数、单位阶跃函数、三角波、方波并绘制图形。 2、已知描述系统的微分方程和初始状态如下，求其零输入响应。 y```(t)+4y``(t)+5y`(t)+2y(t)=f(t)，y(0-)=0，y`(0-)= -1，y``(0-)= -1 3、某LTI系统的微分方程为，求冲激响应； 若输入为x(t)=cos(0.1t)，求其零状态响应。 4、利用Matlab分析矩形脉冲信号f(t)=u(t+0.5)-u(t-0.5)的傅立叶变换。 三、步骤： 打开电脑，双击桌面Matlab程序图标，打开文件菜单，点击新建M文件，在M文件编辑器中编写程序，编写完毕后按F5键运行调试。 四、原理： 1、时域分析： 系统完全响应=零输入响应+零状态响应，即。 零输入响应：没有外加激励信号的作用，只由起始状态(t=0-)产生的响应，满足： ，及起始状态r(k)(0-)的解；由于没有外界激励，系统状态不会发生变化，即：r(k)(0-)= r(k)(0+) 零状态响应：不考虑起始时刻系统储能的作用，仅由系统的外加激励信号产生响应，满足： 及起始状态r(k)(0-)=0的解；；零状态响应也可由卷积的方法得出：。 2、频域分析： 傅立叶变换对：——傅立叶正变换； ——傅立叶逆变换 傅立叶变换的物理意义在于信号可分解为无穷多个幅度为无穷小的连续指数信号之和，整个频域-∞→∞，由于幅度无穷小，所以频谱不能再用幅度表示，而改用密度函数表示。 五、实验报告： 实验报告应包含以下内容 1、实验目的 2、实验内容 3、实验步骤 4、实验原理 5、实验程序（可打印） 6、结果图形（可打印）等。 实验二 连续系统的复频域分析 一、目的 1、观察系统的零极点分布对系统稳定性的影响以及系统的串并联。 2、练习建立Simulink模型。 二、内容及要求： 1、编制Matlab程序，实现以下内容： 系统的串、并联及反馈：两个单入单出系统、，绘制出构成串联、并联及反馈系统后的零极点分布图，并判断稳定性。 2、试用Simulink建立上题两系统串联、并联的模型； 设输入信号为阶跃信号，用示波器观察输出。 三、步骤： 打开电脑，双击桌面Matlab程序图标，打开文件菜单，点击新建M文件，在M文件编辑器中编写程序，编写完毕后按F5键运行调试。 点击Simulink图标，运行仿真工具箱，在对话框中拖拽各模块建立系统模型，完成之后按F5键运行调试 四、原理： 系统极点为一阶极点时，极点位于s平面左侧，h(t)收敛，系统稳定；极点位于s平面右侧，h(t)发散，系统不稳定；极点位于s平面虚轴上，h(t)等幅振荡，系统处于临界稳定状态。 系统极点为二阶极点时，极点位于s平面左侧，h(t)收敛，系统稳定；极点位于s平面右侧或虚轴上，h(t)发散，系统不稳定。 LTI系统的并联： LTI系统的级联： LTI系统的反馈连接： 建立Simulink仿真框图参见下图例 示波器传递函数信号源（双击模块可更改参数） 示波器 传递函数 信号源 五、实验报告： 实验报告应包含以下内容 1、实验目的 2、实验内容 3、实验步骤 4、实验原理 5、实验程序（可打印） 6、结果图形（可打印）等。 实验三 信号的调制与解调 一、目的： 1、了解用Matlab实现信号调制与解调的方法。 2、利用仿真工具箱实现调制与解调系统的框图。 二、内容： 1、编制Matlab程序，实现信号的调制： 将一低频信号g(t)=cos5t进行调制， 载波频率?0＝100，并绘制频谱图。 相乘 相乘 g(t) f(t)=g(t)cos?0t cos?0t 2、利用Simulink建立内容1中所示框图的调制与解调模型（同步解调），并用示波器观察各点的时域波形，绘制频谱图。 三、步骤： 打开电脑，双击桌面Matlab程序图标，打开文件菜单，点击新建M文件，在M文件编辑器中编写程序，编写完毕后按F5键运行调试。 点击Simulink图标，运行仿真工具箱，在对话框中拖拽各模块建立系统模型，完成之后按F5键运行调试 四、原理： 调制：根据傅氏变换性质知时域相乘，频域卷积可求出已调信号f(t)的频谱，这样就将调制信号g(t)的频谱G(ω)搬移到了比较高的一个频段上。 解调：解调