new-信号与系统分析实验报告

2018年信号与系统分析实验报告班级：通信1604姓名：杨浩思学号：201610022成绩：================================================================实验1:MATLAB中信号的表示与运算实验目的：1.掌握运用MATLAB表示常用连续和离散时间信号的方法；2.学会使用MATLAB进行信号的时移、翻转和尺度变换等操作；3.学会使用MATLAB进行信号卷积运算；4.学会使用MATALAB进行信号频谱分析。实验内容：1.完成预习PPT中MATLAB信号产生语句的练习；2.已知x(t)波形如下图所示，使用利用MATLAB画出的4个由x(t)位移、尺度、翻转结合产生的波形。X(2t-3)的波形X(-2t-3)的波形X(t-1)的波形X(-t-1)的波形-4-3-2-10123400.20.40.60.81tx(t)3.已知x=[3265]，h=[20-34]，使用MATALAB画出x，h以及y=x*h的序列。（使用stem语句）序列x波形序列h波形序列y=x*h波形04.通过MATALAB观察课本P66例3.2.4周期方波傅里叶级数展开效果。谐波数为n=0时的合成波形谐波数为n=4时的合成波形查阅资料了解并简述吉布斯效应吉布斯效应:用傅里叶级数展开有间断点的函数时，取任意有限项合成，在原信号间断点处都会有震荡的峰起。当取的项数足够大时，该峰起值趋近于一个常数，约等于该点跳变值的9%5.周期三角波信号傅里叶级数展开式如下所示，分析其频谱并通过MATLAB验证。0T0At……f(t)由对称性知0nb，可得：00220024()2()cosd/20TTnAnnaftnttTAn，为奇数，其中002/T，所以02241()cos,1,3,5,2nAAftntnn可得f(t)幅度谱为：224,1,3,5,02nAnnAAn利用MATLAB分析幅度为1v，频率为1KHz周期三角波的幅度谱和谐波合成波形；n=1时的合成波形n=2时的合成波形n=10时的合成波形n=10时的幅度谱实验2:MATLAB中系统的分析方法实验目的：1.学会运用MATLAB求解连续LTI系统的单位冲激响应和零状态响应；2.学会使用MATLAB完成系统频率响应函数的对数幅频特性和相频特性的绘制；3.学会使用MATLAB进行连续LTI系统分析实验内容：1.RLC串联电路系统如图所示，R=3Ω，L=1H，C=0.5F，输入x(t)=sin(t)+sin(20t)，可自选激励信号x(t)，使用MATLAB求系统的零状态响应yzs(t)。x(t)R=3ΩL=1HC=0.5Fyzs(t)由电路可得描述系统输入输出关系的微分方程为'''zszszs()()()()LCytRCytytxt可得：'''zszszs()3()2()2()ytytytxt。运用MATLAB画出下列波形(1)系统的单位冲激响应波形(2)输入信号x(t)的波形(3)x(t)激励下零状态响应yzs(t)的波形2.二阶无源低通滤波器电路如下所示UiUoRC2K0.01FR2KC0.01FTP401P401其传输函数为2221()31HsRCsRCs令sj，可得系统的频率响应2221()13HjRCjRC从而可得滤波器幅度频率特性为：222221()19HjRCRC令()0.7Hj求解该滤波器的3dB带宽为：3.04KHz使用利用MATLAB画出的以下波形。(1)系统零极点图(2)滤波器的幅度频率特性（线性坐标）(3)滤波器的幅度频率特性（指数坐标）实验3:抽样定理与波形重建实验目的：1.了解低通滤波器的结构与特性，学会测量滤波器幅频特性的方法；2.验证抽样定理，并了解波形重建的过程。实验设备：1.信号与系统分析实验箱；2.双通道示波器。实验内容：1.使用逐点测量法低通滤波器幅频特性测试。二阶无源低通滤波器结构如下图所示：UiUoRC2K0.01FR2KC0.01FTP401P401二阶有源低通滤波器结构如下图所示：CR4.7K+-R18K0.01FC3300pF+12V-12VP402TP402测量步骤：①连接P04与P401（无源低通）；②调节信号源，使P04端输出f=100Hz的正弦波，调节W701使信号幅度为1V；③保持信号输入幅度不变，将调节频率档选到100Hz，调节SS701改变信号频率（增加）；④测量不同频率下，输出信号的幅度值，并将数据填入表1中。⑤连接P04与P402（有源低通）；⑥重复步骤②③⑦测量不同频率下，输出信号的幅度值，并将数据填入表2中。表1二阶无源低通逐点测量结果Ui(V)111111111f(KHz)11.51.82.02.12.22.32.42.5Uo(V)0.790.760.730.720.710.700.690.690.6820lgUo-2.04-2.38-2.73-2.85-2.97-3.09-3.22-3.22-3.34Ui(V)111111111f(KHz)2.62.72.82.93.03.13.23.33.4Uo(V)0.670.660.650.640.630.630.620.610.6020lgUo-3.47-3.60-3.74-3.87-4.03-4.03-4.15-4.29-4.43表2二阶有源低通逐点测量结果Ui(V)111111111f(KHz)11.51.82.02.32.52.62.72.8Uo(V)0.990.960.930.900.850.820.790.770.7520lgUo-0.08-0.35-0.63-0.91-1.41-1.72-2.04-2.27-2.49Ui(V)111111111f(KHz)2.93.03.13.23.33.43.53.63.7Uo(V)0.730.710.690.670.650.630.610.590.5720lgUo-2.73-2.97-3.22-3.47-3.74-4.01-4.29-4.58-4.88数据分析：分析测量值和理论值的误差，简述误差造成的原因；简述无源LPF和有源LPF的区别，简要分析两者性能差异的原因。因为电感电容都是非线性的，高频的分布参数影响特性从而无法实现理想化。1、有源滤波器是电子的，无源滤波器是机械的。2、有源滤波器是检测到某一设定好的谐波次数后抵消它，无源滤波器是通过电抗器与电容器的配合形成某次谐波通道吸收谐波。3、采用无源滤波器因为有电容器的原因，所以可提高功率因素。采用有源滤波器只是消除谐波与功率因素无关。4、有源滤波器用于小电流，无源滤波器可用于大电流。2.抽样定理及信号重建，实验框图如下所示：DDS信号源低通滤波器抽样脉冲K601控制P04P601P602P01抽样器TP603TP604F’(t)F(t)FS(t)S(t)(1)观察抽样信号波形①调整信号源，使P04输出1KHZ的三角波，调节电位器W701，使输出信号幅值为1Vpp；②连接P04与P601，输入三角波信号；连接P01与P602，输入抽样脉冲信号；③改变抽样脉冲的频率，用示波器观察TP603（Fs（t））的波形，此时需把拨动开关K601拨到“空”位置进行观察；④使用不同的抽样脉冲频率，观察信号的变化。(2)验证抽样定理与信号恢复①信号发生器输出f=1KHz，A=1V幅值的三角波接于P601，示波器CH1接于TP603观察抽样信号Fs(t)，CH2接于TP604观察恢复的信号波形。②拨动开关K601拨到“2K”位置，选择截止频率fc2=2KHz的滤波器；拨动开关K601拨到“4K”位置，选择截止频率fc2=4KHz的滤波器；此时在TP604可观察恢复的信号波形。③拨动开关K601拨到“空”位置，未接滤波器。利用上节分析过的二阶低通滤波器测量，观察信号恢复情况。④设1KHz的三角波信号的有效带宽为3KHz，Fs(t)信号分别通过截止频率为fc1和fc2低通滤波器，观察其原信号的恢复情况，并完成下列观察任务。(1)抽样频率为4KHz、LPF截止频率为2KHz时Fs(t)和F'(t)的波形F'(t)是否失真，原因分析：图像失真，抽样频率不满足奈奎斯特采样定理的条件，截止频率不满足信号恢复的条件(2)抽样频率为4KHz、LPF截止频率为4KHz时Fs(t)和F'(t)的波形F'(t)是否失真，原因分析：图像失真，抽样频率不满足奈奎斯特抽样定理，截止频率满足信号恢复的频率(3)抽样频率为8KHz、LPF截止频率为2KHz时Fs(t)和F'(t)的波形F'(t)是否失真，原因分析：图像不失真，抽样频率满足奈奎斯特抽样定理，截止频率不满足信号恢复的频率(4)抽样频率为8KHz、LPF截止频率为4KHz时Fs(t)和F'(t)的波形F'(t)是否失真，原因分析：图像不失真，抽样频率满足奈奎斯特抽样定理，截止频率满足信号恢复的频率