信号与系统课程实践方案及要求

信号与系统课程实践方案基础类（验证性）：基础实验以验证性实验为主，旨在加强基本理论知识的学习、理解和掌握。形式上以计算机仿真实验为主。实验前先由指导教师讲述实验目的和内容等，然后学生根据具体的实验步骤,完成实验,并进行实验结果分析,达到在实验过程中掌握所学理论知识的目的。内容上包括：信号的产生、表示与变换，信号的频谱分析、系统的频率响应、卷积计算、信号的合成与分解等。1、利用matlab表示各种不同信号及其信号变换：正弦信号、指数信号、指数正弦信号、不同频率的声音信号、灰度和彩色图像信号。（ch1）2、策划银行借贷问题（ch2课本2.63）3、连续系统的响应（ch2）4、离散系统的响应和卷积计算（ch2）5、利用傅立叶级数综合的方法产生连续时间周期信号，方波信号，三角波信号，分析Gibbs现象。（ch3练习P52）综合类（设计性）：综合实验以学生自主设计为主，是指涉及若干知识点或几种实验研究方法的非单一内容的实验。强调学生实验过程的自主性,即给定实验目的、内容和实验要求，由学生自行设计实验方案、写程序，拟订实验步骤及过程，并加以实施。通常在理论课上老师会公布实验题目，学生可根据任务提前查阅资料，拟定方案，撰写报告，这种面向任务的教学方法给予学生发挥的空间,培养了学生分析问题与解决问题的能力。实验内容可包括：系统的模拟、调制与解调、回波的产生与消除、模拟滤波器的设计、数字滤波器的设计、信号的抽样及重建和信号的去噪等。1、语音信号处理综合实验(ch4，ch6，ch7，ch10)（ch8课本8.2）（ch8练习P66，4-6）2、滤波器设计在图像处理中的应用：边缘检测、锐化、平滑，去噪（ch6练习P85,6-2）3、回波系统的建立分析及回声抵消系统的设计与实现（ch2，ch3,ch9课本2.64练习P35）4、汽车减震系统的设计与实现(ch6ch9练习P83，6-1)探索类（研究性）：探索实验以学生自主研究为主，其目的是提高学生查阅文献、运用知识、自我设计的能力,开发他们的创新性思维。实验中不会给出设计的原理和步骤,只给学生提供选题和一些简单的提示,学生不仅要根据“信号与系统”所学的知识,还要查阅相关文献,设计出所需要的系统。学生最后要提交实验报告,说明自己所设计实验的目的、原理、方法和结果。授课老师应该根据学生的实验目的,分析其原理和方法的对错,并对他们所设计实验的创新性进行评估。1、简易数字音乐合成器的设计(ch3)2、简易语音识别系统的设计（ch4）3、取样示波器的设计(ch7)4、多径干扰信道均衡器的设计（ch8）5、汽车速度自动控制系统的设计（ch9）实验一信号的产生与表示1、设信号()(1)((3)(1))3tfttt，用matlab求(2)ft，(2)ft，()ft，(2)ft，()ft及()sin(2)ftt，并画出信号的时域波形2、试用matlab分别画出下列信号在[0,1]t的波形1）1()sin(2440)ftt，2）2()exp(10)sin(2440)fttt3）3()exp(10)sin(2440)fttt若采样率为8000次/秒，利用matlab函数（sound）听上述信号，感觉有何不同？3、试用matlab产生一段6秒长的声音信号()exp(10)sin(2)fttFt，采样率为8000次/秒，F依次取频率494，440，392，440，494，494，且每种不同频率的信号持续1秒，听该声音信号，有何特点，可否区分各个音调4、试用matlab产生如下一幅200×200个象素的灰度图片，其灰度在垂直方向按正弦信号规律变化另外，请用matlab产生灰度在水平方向按正弦信号规律变化的图片，灰度在水平和垂直方向都按正弦信号规律变化的图片。实验二银行借贷问题考虑差分方程()(1)(1)pnpnrpnX，其中()pn是在时间n的还贷本金，r是还贷周期的利率，X是周期贷款还款额。1、假定你想要买一幢房子，需要向银行贷款50万人民币，在60,72,...,360n个月，年利率分别为5％，6％，……,12％，试用matlab求得X对N的趋势图形，并计算在30年内总共付给银行的金额是多少？2、假定你想要一笔与1中相同的贷款额，若打算在15年内还清贷款，年利率为8％，每月应该还贷多少？总共付给银行的金额是多少？实验三连续系统的响应已知某二阶电路如图所示：若令2GC，01LC，以()sut为输入，电容电压()cut为输出，列写该系统的微分方程。1、若0.5,3,1LHGSCF，请用MATLAB中的impulse（）函数和step（）函数分别绘出该系统的冲激响应和阶跃响应的波形2、若0.4,0.6,0.1LHGSCF，请用MATLAB中的impulse（）函数和step（）函数分别绘出该系统的冲激响应和阶跃响应的波形3、若1,4,4LHGSCF，请用MATLAB中的impulse（）函数和step（）函数分别绘出该系统的冲激响应和阶跃响应的波形4、分析你的实验结果。实验四离散系统的响应及卷积运算1、已知某LTI离散系统的单位序列响应()()(3)hkkk，试用MATLAB中的函数conv()求解该系统在激励()()(4)fkkk时的零状态响应()yk，绘出其时域波形图，并说明序列()fk和()hk的时域宽度与()yk的时域宽度的关系。2、已知某LTI离散系统的差分方程如下：2()(1)3(2)()2(2)ykykykfkfk，试用MATLAB中的impz（）函数绘出该系统0～60时间范围内的单位序列响应波形。3、已知某离散系统的差分方程为()0.5(1)(2)()(1)ykykykfkfk，若输入信号为2()()kfkek，试用MATLAB中的filter()和stem()函数绘出该系统在020k时间间隔内的零状态响应。实验五信号的合成与分解1、如图所示的周期矩形脉冲函数()ft和周期三角波函数()gt()ft()gt请：1）利用定义分别确定上述信号的复指数函数傅立叶展开系数2）根据周期信号傅立叶展开的定义，可以得到：()()jntnftFne，()()jntngtGne若用有限项复指数函数之和来近似，可以表示为：()()MjntMnMftFne，()()MjntMnMgtGne试用MATLAB分别画出当M等于1，7，29，99时，函数()Mft和()Mgt的波形。3）在12t时，()Mft的值为多少？这个值随着M增加而变化吗？4）在不求()Mft的情况下，对每个M值估计一下超量误差值，这个误差值随着N增加而减小吗？随着M趋于无穷大，这个误差值将如何变化？5）增大M，在t=0时，()Mgt如何收敛？呈现的最大误差()()Mgtgt随着M增大而减小吗？这与()Mft比较情况怎样？t01111t1012121语音信号处理综合实验一、实验目的通过利用matlab设计仿真实验，理解如下知识点：1、信号的采样及混迭2、信号的频谱分析3、信号的幅度调制解调的方法4、理想滤波器的时频域特性5、数字滤波器的设计二、实验内容：1、录制一段个人自己的语音信号2、采用合适的频率，对录制的信号进行采样，画出采样后语音信号的时域波形和频谱图3、给原始语音信号加噪声，画出加噪声后的语音信号和频谱图4、设计一个频域的理想带通信道5、对这语音信号进行幅度调制，画出调制后的语音信号和频谱图6、利用理想带通信道对信号进行传输7、对接受到的信号进行解调，画出解调后的语音信号和频谱图8、设计性能良好的滤波器对信号进行滤波9、对语音进行回放，并与滤波后的语音信号进行对比三、实验要求1、学生根据实验内容自主查找相关资料，设计方案，实现系统2、滤波器的性能指标可根据实际情况进行调整3、对设计结果进行独立思考和分析4、设计完成，提交相关资料（实验报告和可运行源码）5、在基本要求的基础上，学生可根据自己情况添加一些新的实验内容四、实验思考1、如果有两段语音信号，经由上述过程进行处理，应该如何设计系统，使得两段语音信号在传输过程中不相互干扰？2、如果信道不是理想的，而是具有多径干扰的通信信道，会对系统产生怎样的影响？回波产生与消除综合实验一、实验目的1、系统的设计模拟2、系统特性的分析3、可逆滤波器的设计二、实验内容1、录制一段个人自己的语音信号2、设计回波产生器对原始语音信号进行处理，使其产生回声3、根据现有的回波产生器的参数，设计一个回波消除系统，对语音信号进行处理4、对语音进行回放，并与处理后的语音信号进行对比5、调整参数，使回波消除效果达到最佳6、如果回波产生系统的参数未知，如何消除回波？三、实验要求1、学生根据实验内容自主查找相关资料，设计方案，实现系统2、对设计结果进行独立思考和分析3、设计完成，提交相关资料（实验报告和可运行源码）4、在基本要求的基础上，学生可根据自己情况添加一些新的实验内容四、实验思考1、如果回波产生系统的参数未知，如何建立回波产生模型，如何消除回波？