信号与系统实验指导书通信教研室辽宁工业大学2009年8月目录实验一时域卷积积分- 1 - 实验二连续系统时域分析- 10 - 实验三离散系统时域分析- 13 - 实验四二阶低通滤波器的响应- 16 -1 MATLAB 在信号与系统中的应用1.1.1 实验目的(1) 练习连续信号的产生。
(2) 练习傅里叶变换的分析。
(3) 练习连续系统分析。
1.1.2 实验仪器计算机、MATLAB 软件环境。
1.1.3 实验内容在下面的实验操作中，认真保存、记录每项操作的作用和目的。
（一） 练习连续信号的产生已知连续信号()()sin()j t x t e t αω+=+。
要求编写程序文件siggen.m ，完成以下功能： (1) 在0≤t ≤5之间，产生该信号。
其中0.6,5αω=-=。
(2) 在3个子图上分别画出该信号、信号的实部和虚部，并对图形进行标注。
此外，(3) 将(2)中产生的图形文件以bmp 格式保存到桌面。
（二） 练习连续傅里叶变换的分析已知信号12()sin(2)2cos(2)s t f t f t ππ=+，其中f 1=47Hz ，f 2=88Hz 。
要求：(1) 在0≤t ≤5范围内，步长增量为0.001，求出该信号的傅里叶变换； (2) 在2个子图上，分别绘制该信号的波形和幅频、相频响应曲线图。
（三） 练习连续系统分析某LTI 系统输入信号为信号1110()0t u t ≤≤⎧=⎨⎩其它，系统的冲激响应为0.2()th t e-=，长度为15。
要求：(1) 在时间间隔为0.5前提下，完成系统的卷积计算；(2) 在2个子图上，绘出输入信号和输出信号曲线，并进行标注。
1.1.4 实验预习(1) 读懂各例题实验程序，了解MA TLAB基本操作方法。
(2) 根据实验内容预先编写实验程序。
1.1.5 实验报告(1) 列写实验内容和已调试通过的实验程序，并按实验记录完成实验报告，打印实验程序产生的曲线图形。
(2) 思考题①若通信信号由有用信号和信道噪声组成，该信号该如何产生？②连续系统分析的方法2 MATLAB 工具箱及Simulink 仿真2.1.1 实验目的(1) 练习离散信号的产生。
(2) 练习离散系统的频域分析。
(3) 学习应用Simulink 建模与仿真方法。
2.1.2 实验仪器计算机、MATLAB 软件环境。
2.1.3 实验内容及步骤（一） 练习离散信号的产生已知离散信号13()0[1,10],3n x n n n =⎧=⎨∈≠⎩，要求：(1) 产生该离散信号；(2) 绘制出该信号，并对图进行标注。
（二） 练习离散系统的频域分析已知离散系统的频率响应函数为232(j )3(j )5(j )2(j )4(j )6(j )8H ωωωωωω++=+-+要求：(1) 在离散频率[0,10]ω=之间，求出系统的频率响应。
(2) 绘出该系统的幅频响应和相频响应曲线。
(3) 当该系统的输入信号为12,3,4,5()0[1,10],2,3,4,5n x n n n =⎧=⎨∈≠⎩时，系统对该信号的滤波结果。
（三）学习应用Simulink建模与仿真方法浏览Simulink模块库，记录主要模块（不少于10个）。
利用Scope（示波器）观察Source（信号源）中的各种信号并画出波形（不少于5个）。
用Simulink仿真正弦信号和余弦信号相加与相乘，即计算x(t)=2sin(2t)+3cos(5t)和x(t)=sin(t)*cos(10t)。
（四）数字滤波器设计方法(选做)用窗函数法设计FIR带通滤波器，指标如下：(1) 低端阻带截至频率为0.2π；(2) 低端通带截至频率为0.35π；(3) 高端通带截至频率为0.65π；(4) 高端阻带截至频率为0.35π；此外，通带最大衰减为1dB，阻带最小衰减为60dB。
要求：(1) 设计该滤波器；(2) 绘出该滤波器的时域波形；(3) 绘出该滤波器的幅频和相频特性曲线。
2.1.4实验预习(1) 读懂各例题实验程序，了解MA TLAB基本操作方法。
(2) 根据实验内容预先编写实验程序。
2.1.5实验报告(1) 列写实验内容和已调试通过的实验程序，并按实验记录完成实验报告，打印实验程序产生的曲线图形。
(2) 思考题①仿真参数的设置都包括哪些？②用户可以自行定义模块嘛，具体应包括哪些步骤？参考文献[1] 陈怀琛, 吴大正, 高西全. MA TLAB及在电子信息课程中的应用.北京：电子工业出版社，2007[2] 李贺冰. Simulink通信仿真教程. 北京：国防工业出版社，2006实验一 时域卷积积分一、实验目的1． 学习用MA TLAB 语言编写程序。
2． 了解时域卷积积分原理及应用。
3． 观察仿真波形。
4． 熟悉实验系统软件的使用方法。
二、预习内容1． 编制MATLAB 源程序 2．熟悉时域卷积积分原理三、实验原理及方法1、 时域卷积的定义 1212()()()()()f t f t f t f f t d τττ∞-∞=*=-⎰2、 已知两连续时间信号如下图所示，试用MA TLAB 求，)()()(21t f t f t f *=，并绘出f(t)的时域波形图。
f 2(t)12()()()f t f t f t =*[][]11()(2)()(2)22t t t t t t εεεε=--*--111()()()(2)(2)(2)424t t t t t t t t t t t t εεεεεε=*-*-+-*-33311()(1216)(2)(2432)(4)241224tt t t t t t t εεε=--+-+-+-33000224()1(2432)242404t tt f t t t t t <⎧⎪⎪<<⎪=⎨⎪-+-<<⎪⎪>⎩四、实验仪器及材料计算机及随机配置的MATLAB 编程系统软件；五、实验步骤1．启动计算机，运行MATLAB编程软件；2．新建M文件。
3．输入编制好的源文件；4．编译M文件，检查是否有错误，有则更正；5．进行功能仿真，验证波形是否与计算所得一致；6．按要求填写实验报告。
六、实验所需函数实现上述的MA TLAB函数如下：线性系统的时域分析—卷积%计算连续信号卷积积分%f：卷积积分对应的非零样值向量%k：f(t)的对应时间向量%f1：f2(t)非零样值向量%f2：f2(t)的非零样值向量%k1：f1(t)的对应时间向量%k2：序列的对应时间向量%p：取样时间间隔subplot() 图形窗口分割plot(x,y) 以折线方式绘制二维图形title() 设置图形标题xlabel() 设置横坐标标题ylabel() 设置纵坐标标题get() 获取对象属性set() 设置对象属性七、实验要求⒈复习时域卷积积分定义2.会用MATLAB语言,独立编写程序，调试程序。
3.分别设定取样时间间隔p=0.01和p=0.5观察、记录仿真波形。
4.分析整理实验数据，写出实验报告。
八、思考题1、什么情况下仿真效果较好？2、说明相关程序的实现功能。
实验二 连续系统时域分析一、实验目的1． 学习用MA TLAB 语言编写程序。
2． 了解连续系统时域分析方法及应用。
3． 观察仿真波形。
4． 熟悉实验系统软件的使用方法。
二、预习内容1.编制MATLAB 源程序2.熟悉连续系统分析方法，会求系统的零状态响应三、实验原理及要求1、零状态响应的计算方法：)](,0[)(t f T t Y zs =)0()0('=-=-zs zs y y2、描述某连续系统的微分方程为： )(2)()()(2)(t f t f t y t y t y +'=+'+'' 若要求当输入信号为)()(2t et f tε-= 时该系统的零状态响应)(t y 。
1,012212-===++λλλλ 设 ],0[)(21t zs e T t y -=有tzs zs zs e t y t y t y 2111)()(2)(-=+'+''ttf tp eec t c t y p pet y 20112)()(1,)(---++===由微分方程可知)0()0(0)0()0('1'111=-=+=-=+zs zs zs zs y y y y所以有)(][)(;1,12101t e e te t y c c t t t zs ε---+-=-==所以系统的零状态响应为：)()(2)()(1'1t te t y t y t y t zs zs zs ε-=+=四、实验仪器及材料计算机及随机配置的MATLAB 编程软件；五、实验步骤1.启动计算机，运行MATLAB 编程软件；2.新建M 文件。
3．输入编制好的源文件；4．编译M 文件，检查是否有错误，有则更正； 5．进行功能仿真，验证波形是否与计算所得一致 6．按要求填写实验报告。
六、实验所需函数用到的MA TLAB 函数：lsim(b,a,x,t) 连续系统响应仿真七、实验要求⒈复习连续系统时域分析方法。
2.会用MATLAB语言，独立编写程序，调试程序。
3.记录仿真波形。
4.分析整理实验数据，写出实验报告。
八、思考题改变p=0.5，0.3，0.01。
分别观察、记录仿真波形。
说明什么情况下仿真效果好？实验三 离散系统时域分析一、实验目的1.学习用MATLAB 语言编写程序。
2.了解离散系统时域分析方法及应用。
3. 观察仿真波形。
4. 熟悉实验系统软件的使用方法。
二、预习内容1.编制MATLAB 源程序2.熟悉离散系统时域分析方法，会求系统的零状态响应三、实验原理及要求1、 离散系统零状态响应的计算方法：)](,0[)(k f T k Y zs = 0)2()1(=-=-f f y y2、已知描述离散系统的差分方程为：)1()()2(5.0)1(25.0)(-+=-+--k f k f k y k y k y且知该系统输入序列为)()21()(k k f kε=,试用MA TLAB 实现下列分析过程：画出输入序列的实域波形：求出系统零状态响应在0-20区间的样值： 画出系统零状态响应波形图。
491,20.718j eπλ±==4()(0.71)cos()9kc y k A k πθ=-设])21(,0[)(1k f T k y=，则kf f f k y k y k y )21()2(5.0)1(25.0)(111=-+-- 得)(]94cos[)71.0()(1k y k A k y p k f +-=θπ，设y p (k)=(0.5)k ，将y p (k)、y p (k-1)、y p (k-2)代入差分方程，求出y p (k)利用75.0)1(,1)0(11==f f y y ，求出A ，θ。