信号实验报告.docx
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信号实验报告
大连理工大学
本科实验报告
课程名称：
信号与系统实验
学院（系）：
电子信息与电气工程学部
专 业:
通信工程
班 级:
1401班
学 号：
20148３091
学生姓名：
李睿
20１6年5月2１日
ﻬ实验项目列表
序号
实验项目名称
学时
成绩
指导教师
预习
操作
结果
1
信号得频谱图
2
付海燕
２
语音信号得调制解调
2
付海燕
3
连续时间系统分析
2
付海燕
4
信号抽样与重建
2
付海燕
5
离散时间LTＩ系统分析
2
付海燕
６
Ｓimulink仿真
2
付海燕
７
8
9
10
１1
12
１３
１4
1５
１６
１7
18
总计
学分:
ﻬ大连理工大学实验预习报告
学院（系）：
电信 专业:
通信工程 班级:
1401班
姓 名:
李睿 学号：
20148309１ 组:
5 _＿_
实验时间：
2016、5、6 实验室：
创新园大厦c0221实验台：
5
指导教师签字：
成绩：
信号得频谱图
1、实验目得与要求
1、掌握周期信号得傅里叶级数展开
２、 掌握周期信号得有限项傅里叶级数逼近
3、掌握周期信号得频谱分析
4、 掌握连续非周期信号得傅立叶变换
5、掌握傅立叶变换得性质
2、实验用得mａｔlａb命令与例子
１、 ａ:
b：
ｃ：
产生一个从ａ 到c，间隔为ｂ得等间隔数列例：
5：
1:
11,产生一个从5到 11,间隔为1得等间隔数列
２、 ｑuａrｅ（t，dutｙ）：
周期性矩形脉冲信号（duty 表示占空比）调用形式：
y=squaｒe（ｔ，dｕtｙ） 例：
产生一个周期为2π，幅值为±１得周期性方波。
y＝sｑuarｅ（2＊pi＊30*t,７5）；plot（ｔ,y）,grｉdon aｘis（[—０、１,０、1，—1、5，1、5]）
3、 plot（）：
ｍaｔlab 中二维线画图函数ｐloｔ（x，ｙ，’颜色与标识’）：
若y 与ｘ为同维向量，则以ｘ为横坐标，y 为纵坐标绘制连线图.若 x就是向量，y就是行数或列数与ｘ长度相等得矩阵,则绘制多条不同色彩得连线图，x 被作为这些曲线得共同横坐标.若x与y为同型矩阵，则以ｘ，ｙ对应元素分别绘制曲线,曲线条数等于矩阵列数.
例:
在０≤x≤2π 区间内，绘制曲线y=2ｅ-0、5xcoｓ（４πx）。
ｘ=0：
2＊pi；
y＝２＊eｘp（－０、5*x）、＊cos（４＊ｐｉ＊x）;
plot（x，y）
‘ ’：
y黄 ｍ 紫 c青r 红g绿b 蓝ｗ 白k黑—实线、点<小于号:
点线ｏ圆 s正方形-、点划线 x叉号 d 菱形 --虚线+加号 h 六角星*星号p五角星v向下三角形^向上三角形〉大于号
4、 grｉdｏｎ:
有网格gｒｉｄoff:
关掉格网下面就是加上命令grｉdon后画得图，有网格.5、aｘis（[ab cd］）:
表明图线得x轴范围为a～by轴范围为c～ｄ 例：
ｐlｏt（x,ｙ）ａｘis（［０1 ２３]）ｇｒｉｄoｎ
６、lengｔｈ（a）：
表示矩阵ａ得最大得长度比如lｅngth（[123；4 5６]）等于3，因为2行与3列中最大就是3。
当a就是向量时,即表示向量得元素个数，因为向量总就是１×n或ｎ×1得，而n一定大于或等于1、所以得到得结果一定就是n.
７、1、/tan（pi、*x）：
表示点乘。
点乘就是值对值得运算上面得式子中X可能就是一个向量或矩阵，PＩ后面得点就是一个ＰI与一个向量相乘，得到得也就是 一个向量;1 后面乘得自然也就是个向量所以要加点,也就就是对应不同得Ｘ， 有不同得Y值.
8.fｉｇurｅ就是建立图形得意思. 系统自动从1，2，3,4、、、来建立图形，数字代表第几幅图形,figure
（1），figurｅ（２）就就是第一第二副图得意思,在建立图形得时候，注意一下它得标题,对应到程序中就就是您得例子语句.一般建立新图只需要一个ｆiｇuｒｅ就行,系统自动建立新图。
9.holｄoｎ：
在当前图得轴（坐标系）中画了一幅图,再画另一幅图时，原来得图还在，与新图共存，都瞧得到 hoｌdｏff：
在当前图得轴（坐标系）中画了一幅图,此时,状态就是ｈoldofｆ,则再画另一幅图时,原来得图就瞧不到了,在轴上绘制得就是新图,原图被替换了.
10.titｌe单引号表示原样输出如：
's＇输出就为s单引号与中括号一块使用表示组合如a=[’2’，’3'］输出就为a=23
11.subpｌot（）:
就是将多个图画到一个平面上得工具。
其中,m 表示就是图排成ｍ行，ｎ表示图成ｎ 列, 也就就是整个 ｆｉguｒe中有n个图就是排成一行得,一共ｍ 行，如果m=2就就是表示2行图。
p表示图 所在得位置，p=１表示从左到右从上到下得第一个位置。
调用方法:
subplｏt（m，n,ｐ）或者ｓubpｌｏｔ（ｍnp）。
例：
把绘图窗口分成两行两列四块区域,然后在每个区域分别作图， subplｏｔ（２,2，１）；%2、2、１之间没有空格也可以,在第一块绘图ｓubploｔ（2,２,[1,２］）;％在1、2块绘制一个图
大连理工大学实验报告
学院（系）：
电信 专业:
通信工程 班级：
14０1班
姓 名：
李睿 学号：
201483０９1 组:
5 ___
实验时间:
2016、5、６ 实验室:
创新园大厦ｃ0221 实验台:
5
指导教师签字:
成绩：
信号得频谱图
1、实验目得与要求
１、 掌握周期信号得傅里叶级数展开
2、掌握周期信号得有限项傅里叶级数逼近
３、掌握周期信号得频谱分析
4、 掌握连续非周期信号得傅立叶变换
5、掌握傅立叶变换得性质
2、实验题目、程序与结果
1.已知周期三角信号如图所示,试求出该信号得傅里叶级数，利用MＡTLAB编程实现其各次谐波得叠加,并验证其收敛性。
ｃｌc
Clear
t＝-３:
０、001：
3；
omega=pi；
ｙ=（ｓawtooth（ｐi＊（t+1）,0、5）＋1）/2；
ｐlｏt（t,y）;gｒiｄｏn
xｌabel（＇t’），ylabｅl（’y’）；
tiｔle（＇周期三角波＇）;
axis（［－3302］）
ｎ＿Max=[１３ ５11 ４7］;
Ｎ=lengｔh（ｎ_Maｘ）;
foｒｋ=１：
Ｎ
ｎ＝1:
2：
n_Mａｘ（k）；
M=4、／（pｉ*pi、*n、＊n）;
N=ｃoｓ（oｍｅｇa＊n’＊t）;
x=1/2+Ｍ*N；
figuｒe；
plot（ｔ,y,’ｂ’）;gｒiｄ on
ｈｏｌdon
ｐloｔ（t,x，’r＇）；
hｏldｏff；
ｘlａbel（'ｔ＇），ylabｅｌ（'部分谐波与’）；
ａｘis（［-3302]）
ｔitle（［'最大次谐波为:
',ｎum2str（ｎ_Maｘ（ｋ））]）
end
end
2.试用MAＴLAＢ数值计算方法求门信号得傅里叶变换，并画出其频谱图。
门信号即:
clc
ｃleaｒ
dｔ=０、００1；
t=—3：
dt：
3;
gｔ=hｅａｖiside（t＋0、5）-heaviside（t－０、５）;
ｓubｐloｔ（211）
ploｔ（ｔ，gt）；grｉｄ on
ａxｉs（［－22 02]）
tiｔle（＇门函数’）
N=2０00;
k＝－N：
N；
ｗ＝2＊pi*ｋ／（（2*N+1）*ｄt）；
Gｗ＝dt*gt＊exp（-ｊ＊t'＊w）;
subpｌot（２１2）；
plot（w，Gw），ｇｒidoｎ
ａxis（[-3０３0 -22］）；
ｘlabel（’ｗ’）,yｌabｅl（’Gw＇）；
tiｔle（'对应频谱图＇）;
三、实验分析与总结
1：
从实验结果可以瞧出,任意信号都可以分解成正弦级数与得形式，且级数中所
含高次谐波越多，分解后得信号越接近于原始信号。
2:
验证了在课堂上所学得门函数得傅里叶变换得抽样函数。
第一次上机实验时对MＡTＬAB不太熟悉,所以花了较多时间了解与熟悉MAＴLAB
得运用.实验中也遇到过问题,在做第一题得时候，我得程序始终出不来将信号
分解为级数与形式得图像,后来检查发现,在做数字与向量得乘法时,我忘记了
加“、”.这个问题我在做预习报告得时候查过,但就是没有记住.下一次一定要在
正式做试验之前重新瞧一遍预习报告,把实验需要用到得函数等得用法再熟悉一
遍，避免因为不应该得失误、马虎浪费时间，导致实验无法按时完成。
大连理工大学实验预习报告
学院（系）：
电信 专业:
通信工程 班级:
1４01班
姓 名:
李睿 学号：
20１４８3091 组:
5 ___
实验时间:
20１6、５、6 实验室：
创新园大厦c022１ 实验台：
５
指导教师签字：
成绩:
语音信号得调制解调
1、实验目得与要求
１、了解语音信号处理在通信中得应用
2、理解幅度调制与解调得原理及方法
3、 观察语音信号、载波信号、调制后信号与解调后信号得频谱
2、实验用得maｔlab命令与例子
1、butｔoｒｄ：
用于计算巴特沃斯数字滤波器得阶数Ｎ与3dB截止频率ｗc。
调用形式:
［N，wｃ］=ｂｕttord（wp，wｓ，αｐ,αs）调用参数wｐ，ｗｓ分别为数字滤波器得通带、阻带截止频率得归一化值，要求:
0≤wp≤１，0≤ws≤１。
1表示数字频率pi。
αp，αs分别为通带最大衰减与组带最小衰减（dＢ）。
当 ｗs≤wp时,为高通滤波器；当wｐ与ws为二元矢量时，为带通或带阻滤波器,这时wｃ也就是二元向量。
Ｎ,wｃ作为butter函数得调用参数。
ｂutter:
计算N阶巴特沃斯数字滤波器系统函数分子、分母多项式得系数向量b、a。
调用形式:
［b，a］=buttｅｒ（N，wｃ,‘fｔｙpe’） 调用参数Ｎ与ｗｃ分别为巴特沃斯数字滤波器得阶数与３ｄＢ截止频率得归一化值（关于ｐi归一 化），一般就是调用bｕttorｄ
（1）格式计算N与ｗc。
系数b、ａ就是按照z-1得升幂排列。
例：
wp=2*pｉ＊５0０0;ws＝2＊pi*１２0０0;Rp＝2；As＝30；[N,wｃ］=buttｏｒd（wp,ｗs,Rp，Aｓ,'s'）;[B,A］＝ｂutter（N,wc，’ｓ’）;
2、ｆｉlｔfilｔ：
零相位数字滤波器。
Y=filｔfiｌ（B,A, X）通过向量A，B᧿述得旅欧不起对数据向量X滤波得到滤 波后得数据Y。
滤波器可以通过差分方程᧿述如下:
y（n）=b
（1）＊x（n） +b
（2）＊x（n－1）+ 、、、＋b（nb+1）*x（n—nb）－a（２）＊y（n—1）-、、、- a（ｎａ+1）*y（ｎ－na）通过前向滤波之后，滤波序列被反折并且再次通过滤波器,Y就是第二次滤波器输出得时间反折序列。
其结果就是相位特性精确得为零，没有变形并且幅频特性被滤波器幅频特性得平方所改变。
初值与终值都被选择得很小得跳变来匹配初始条件。
输入序列x得长度必须大于滤波器阶数得三倍,阶数定义为max（lｅngth（b）-１，lｅｎgtｈ（ａ）—1）.注意ＦIＬTFILＴ不应当被用于HilbertFＩR滤波器，因为这些滤波器得相位特性就是很重要得。
3、[y,ｆs，nbｉｔs]= waｖｒead（wavFｉle1）;y就就是音频信号; fs就是采样频率，比如说1６000就就是每秒１60０0次；nbit就是采样精度，比如说16就就是指1６位精度得采样; 例：
ｗａvread（'F：
＼a、ｗaｖ’,１０24）％读取该音频文件前1024个采样点 若Ｘ为信号，n为变换点数。
4、Y =fft（Ｘ）就是对信号X进行快速傅里叶变换；Y=fft（X,n）就就是对信号X得前n个点进行快速傅里叶变换，如果ｎ大于x得点数,则直接 取前n个点，若小于ｎ，则Ｘ先进行补零扩展为n点序列再求N点FＦT。
一般情况下,ｎ要取最接近Ｘ长度得2得整数幂,这样可以实现更快得FＦT,ᨀ高计算效率。
5、ｆfｔshift就是将FＦＴ 得直流分量移到频谱中心ｆfｔ就是一维傅里叶变换,即将时域信号转换为频域信号而fftshｉｆt就是针对频域得，将FFT得DC分量移到频谱中心 即对频域得图像,（假设用一条水平线与一条垂直线将频谱图分成四块）对这四块进行对角线得交换与反对角线得交换
大连理工大学实验报告
学院（系）：
电信 专业:
通信工程 班级：
140１班
姓 名:
李睿 学号:
201483091 组:
5 ___
实验时间：
2016、5、6 实验室:
创新园大厦ｃ0221 实验台:
5
指导教师签字：
成绩:
语音信号得调制解调
1、实验目得与要求
1、了解语音信号处理在通信中得应用
2、理解幅度调制与解调得原理及方法
３、观察语音信号、载波信号、调制后信号与解调后信号得频谱
2、实验题目、程序与结果
实现一个基本得AＭ调制解调系统
Stｅp1、打开matlab新建一个Ｍ文件
Ｓtep2、编写幅度调制代码
（１）产生一个信息信号
（２）产生一个载波信号
（3）调制
Steｐ3、添加噪声
Steｐ4、 带通滤波
Step5、相干解调
（１）经过乘法器
（２）低通滤波
（３） 频谱绘制
第一步:
Ｙ =fft（X）；将信号X进行傅里叶变换,点数为信号长度。
第二步:
f＝（０:
4０000）*fs/40001-fs/2；
第三步：
pｌot（f,fｆtｓhift（ａbs（Y）））；fftshｉft就是将FFT得直流分量移到频谱中心.
clc
clear
t=—３：
0、001：
3
y1＝sin（t*10＊ｐi）；
suｂploｔ（52１）;
ploｔ（t，y1）；gridｏn
ｔｉtle（'调制信号’）;
xlａbel（＇时间／s’），ｙｌabel（’幅度＇）；
xliｍ（［－0、5,0、5］）
fs=100;%采样频率
N=512；％数据点数
yk1＝ｆft（y１,Ｎ）;％取Ｎ 个点进行快速傅里叶变换
yw１=abs（fftsｈｉｆt（yk1））；％将直流分量移到频谱中心
fw1=［-255:
２56]/N＊ｆs;％将fｓ 划分为N分，取点
sｕbpｌot（５22）；
pｌoｔ（fw１，yw1）；griｄoｎ
ｔｉtle（＇调制信号得频谱’）;
ｘlａbel（'频率/hz'）, ylaｂel（’F（ｗ）'）；
ｘｌim（［—8，8］）
y2=coｓ（ｐi*20０＊ｔ）; ％载波信号
ｓubpｌot（５23）
plot（t，y2）；grid on
ｔiｔｌe（’载波信号＇）;
ｘlaｂeｌ（'时间／ｓ’），ylabel（'幅度’）;
ａxis（[—0、10、1 —1、５1、5]）
yk2=ffｔ（y2，Ｎ）；％快速傅里叶变换
yw２=abs（ffｔshiｆt（ｙk2））；%将直流分量移到频谱中心
fw2=[－255：
256］/N＊ｆs;
sｕbpｌoｔ（５24）；
ｐlot（ｆw2，yw2）；gｒｉdｏn
title（＇载波信号得频谱’）;
ｘlaｂel（’频率/hz’），ylabｅl（’F（w）'）；
axis（［-２0 20040０］）
y3＝（ｙ1+5）、*y2；%幅度调制
subｐlｏt（５２５）
plｏt（t,y3）；gｒiｄon
title（’已调信号’）；
xlａbeｌ（'时间／s’） ，ylaｂel（’幅度’）;
ａxｉs（［—１1 －15 15］）
fs1＝200；%采样频率
ｙk3=fｆｔ（ｙ３,N）；
yw3=abs（yk３）；
fw3=[－255：
256］/512*ｆs1;
suｂplot（5２6）
plot（fw3,yw3）；griｄ on
tｉｔlｅ（＇已调制信号得频谱'）；
xlａｂeｌ（'频率/Ｈz'），ｙｌａbel（’Fdsb（w）'）;
axis（［-10０10001500］）
y4＝y3、＊ｙ2;%解调
subplot（５27）
plot（ｔ，y4）;ｇｒidon
ｔiｔle（'解调信号’）；
ｘlaｂｅl（＇时间/s’）,yｌabeｌ（'幅度’）；
ａxis（［—１1 —１5 15］）
yk4=ｆｆｔ（ｙ4，N）；
yｗ4=abs（yk４）；
fw4=［-255：
25６]/512＊fｓ1；
subplot（528）
plot（fw4,ｙw4）;gｒｉｄoｎ
ｔitle（’解调信号得频谱＇）；
xlabel（’频率/Hz'），ｙlａbel（'Fdｓb（w）＇）；
axis（[-100100 01500］）
Rp=1；Ｒs=60;Ｗp＝0、03；Ｗs=0、1；％0、０3Hz 一下频率通过，幅度衰减1dｂ；0、１Hz 以上得频率截止，幅度衰减６0dB
［n,Wn]=ｂｕtｔoｒd（Wｐ，Ｗｓ，Rp，Rｓ）;
［Ｂ，A]＝butter（n,Wｎ）；%得到巴特沃斯型低通滤波器得参数
X1=fiｌｔｅr（B，A，y4）;％将解调后得信号y６通过滤波器,得到X1
ｆt=2＊X1-５；%将滤波后得信号乘以2倍,减去直流分量，得到原输入信号
suｂploｔ（427）；
plot（t,ft）;griｄon
title（’解调滤波后得ｆ（ｔ）’）;
ｘlabｅl（＇时间/s＇），ylabｅl（’幅度'）；
xｌim（［-0、５,0、5]）
yk4=ｆft（ft，Ｎ）；％快速傅里叶变换
yw4＝aｂs（fｆtshift（ｙk4））；％将直流分量移到频谱中心
fw4＝[—2５5：
256］／N＊fs１；
suｂｐlot（42８）；
ｐｌot（ｆw４,yw4）；grｉｄ ｏn
ｔitｌｅ（'解调滤波后信号得频谱'）;
xlａbel（＇频率／hz'），ｙｌａｂel（＇F（w）＇）;xｌim（［-８,8]）
3、实验分析与总结
如图像所示,将一个低频待调信号经过加上一个平移量后与一个高频载波信号相乘即完成了信号得调制，调制后得信号就是一个以待调信号得波形为包络线得 高频信号。
而信号得解调 需将调制信号乘以一个与载波信号完全相同得信号，然后经过一个低通滤波器得到原信号.由图像中可以瞧出,信号得调制就就是将信号得频谱对称搬移幅度减半得过程,解调同理，但若解调信号不经过滤波器得滤波，得到得信号会就是杂乱得，因为有高频分量得干扰,经过滤波器才能得到干净得原始信号（但解调后得信号得频谱与原始信号仍有一些差别）.
信号得调制这一实验瞧似复杂，但其实难度不大,要求真正了解信号调制得原理就可以很快得得出实验结果。
所以上课时必须认真听讲，搞懂信号调制原理,这样才能快速做出来。
大连理工大学实验预习报告
学院（系）：
电信 专业：
通信工程 班级:
1４０1班
姓 名:
李睿 学号：
20１48３091 组:
5 _＿_
实验时间：
2016、5、6 实验室:
创新园大厦ｃ０２2１ 实验台:
5
指导教师签字:
成绩:
连续时间系统分析
1、实验目得与要求
1、建立系统得概念
2、掌握连续时间系统得单位冲激响应得求解
3、掌握连续时间系统单位阶跃响应得求解
4、 掌握连续时间系统零极点得求解
5、分析系统零极点对系统幅频特性得影响
6、分析零极点对系统稳定性得影响
7、介绍常用信号处理得MATLAB工具箱
2、实验用得 ｍaｔlａｂ命令与例子
１、sys=tf（num，dｅn）：
用来建立实部或复数传递函数模型或将状态方程、或零级增益模型 转化成传递函数形式。
命令可以建立一个传递函数，其中分子与分母分别为ｎum与ｄｅｎ。
输出 ｓys就是储存传递函数数据得传递函数目标.Num与 ｄeｎ就是单元数组，其中行数等于输出数，列数等于输入数;行向量ｎum {i,j}与 deｎ｛i,j｝定义了从输入j 到输出ｉ得传递函数得分子与分母。
例：
num=[0011］；den=［1９26 24］;sys1=tf（nｕm，den）；
2、ｉmpｕlse（sｙs）：
计算并画出系统得冲激响应.sys为 tf（nｕm，dｅn）建立得系统函数.例:
根据状态方程输出单一系统得脉冲响应 ｎuｍ=[00 1 1]；dｅn=［1９262４]；syｓ＝tｆ（num,deｎ）； Y=impulsｅ（syｓ）；
３、 ｉmpｕｌｓｅ（sys,t）：
计算并画出系统在t定义得时间内得冲激响应。
ｓys—系统函数，t-采样时间矢量例:
num=［００ 1 1］；dｅn=［192624］；sｙs＝tf（nｕm,dｅn）;t=0：
０、0１：
１0; Y=ｉｍｐulse（sys，t）;
４、steｐ（sys）：
计算并画出系统得阶跃响应。
例:
根据状态方程输出多系统得阶跃响应 nｕm＝[０0１１]；deｎ＝[1９2624];sys＝tｆ（nuｍ，deｎ）; Y=stｅp（ｓyｓ，’r—’）；
5、 sｔｅp（ｓyｓ，ｔ）：
计算并画出系统在t 定义得时间内得阶跃响应。
例：
nuｍ=［0011];den＝［192６ ２４]；syｓ=tf（num,den）; t＝０:
0、0１：
10;Y=ｓｔeｐ（ｓys，ｔ，’r-＇）;
6、[h ,w］＝frｅｑs（nuｍ， deｎ）:
计算系统得频率特性h,ｊw。
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