2022年南京邮电大学matlab软件设计46doc.docx

精品学习资源南京邮电高校通信学院软件课程设计试验报告模块名称： MATLAB软件设计专业班级： 通信工程 _17 班姓名：张步涛 学号： _10001018试验日期： 2021 年 6 月 17 28 日试验报告日期： 2021 年 7 月 1 日一、要求练习地试验部分欢迎下载精品学习资源1. 在时间区间 0,10 中，绘出 y1e 0.5tcos2t 曲线 .欢迎下载精品学习资源程序：t=0:0.1:10 ；y=1-exp-0.5*t.*cos2*t；plott,y,'r-' ；shg结果：欢迎下载精品学习资源2. 写诞生成如图 E2-1 所示波形地MA TLAB脚本 M 文件.图中虚线为正弦波，要求它地负欢迎下载精品学习资源半波被置零，且在程序： t=linspace0,3*pi,500 ；y=sint ；a=sinpi/3 ；z=y>=0.*y ；z=y>=a.*a+y<a.*z ；plott,y,':r' ；hold on ；plott,z,'b-'3 处被削顶 .2欢迎下载精品学习资源xlabel't',ylabel'z=ft',title'逐段解读函数 'legend'y=sint','z=ft',4,hold off结果：欢迎下载精品学习资源3.令 A124578369，运行 U,S,V=svdA ；tol=S1,1*3*eps ； 然后回答以下问题：（ 1） sumdiagS>tol - rankA是多少 ？（ 2） S1,1 - normA = 0是多少 .（ 3） sqrtsumdiagS*S - normA,'fro'地结果是什么 .（ 4） S1,1/S3,3 - condA地结果是什么 .（ 5） S1,1*S2,2*S3,3 - detA < tol地运行结果是什么？（ 6） V:,1'*nullA得到什么结果 .（ 7） absA*nullA < tol得到什么结果 .（ 8） U:,1:2 = = orthA地运行结果是什么.程序：clear；clc；disp' 设 A=1,2,3 ； 4,5,6；7,8,9 ，得' A=1,2,3 ；4,5,6；7,8,9% 一个 3*3 矩阵disp' 设 U,S,V=svdA ，得 'U,S,V=svdA%奇特值分解 SVDUSV:U m*m酉矩阵 V n*n 酉矩阵 S 对角阵欢迎下载精品学习资源disp' 设 tol=S1,1*3*eps ，得 ' tol=S1,1*3*epsdisp' 设 a=sumdiagS>tol - rankA ，求 a' a=sumdiagS>tol - rankAdisp' 设 b=S1,1 - normA ，求 b' b=S1,1 - normAdisp' 设 c=sqrtsumdiagS*S - normA, fro ，求 c'c=sqrtsumdiagS*S - normA,'fro'disp' 设 d=S1,1/S3,3 - condA ，求 d' d=S1,1/S3,3 - condAdisp' 设 e=S1,1*S2,2*S3,3 - detA < tol，求 e'e=S1,1*S2,2*S3,3 - detA < toldisp' 设 f=V:,1 *nullA，求 f' f=V:,1'*nullAdisp' 设 g=absA*nullA < tol，求 g' g=absA*nullA < toldisp' 设 h=U:,1:2 = orthA，求 h' h=U:,1:2 = orthA结果：设 A=1,2,3 ；4,5,6；7,8,9 ，得A =123456789设 U,S,V=svdA，得U =-0.21480.88720.4082-0.52060.2496-0.8165-0.8263-0.38790.4082S =16.84810001.06840000.0000V =欢迎下载精品学习资源-0.4797-0.7767-0.4082-0.5724-0.07570.8165-0.66510.6253-0.4082设 tol=S1,1*3*eps ，得tol =1.1223e-014设 a=sumdiagS>tol - rankA，求 a a =0设 b=S1,1 - normA ，求 b b =0设 c=sqrtsumdiagS*S - normA, fro ，求 c c =3.5527e-015设 d=S1,1/S3,3 - condA ，求 d d =-8设 e=S1,1*S2,2*S3,3 - detA < tol，求 e e =1设 f=V:,1 *nullA，求 f f =欢迎下载精品学习资源0设 g=absA*nullA < tol，求 g g =111设 h=U:,1:2 = orthA，求 h h =111111结果分析：由上面地结果得出如下地题目答案：（ 1） sumdiagS>tol - rankA地结果是 0；（ 2）S1,1 - normA = 0地结果是 0；（ 3） sqrtsumdiagS*S - normA,'fro'地结果是 3.5527e-015；（ 4）S1,1/S3,3 - condA地结果是 -8；（ 5）S1,1*S2,2*S3,3 - detA < tol地运行结果是1；（ 6）V:,1'*nullA地结果是 0；（ 7） absA*nullA < tol地结果是 1 11 ；（ 8）U:,1:2=orthA地运行结果是1111110sincost dt ， 0x2x4.求积分.程序：t=0:pi/100:2*pi ；f=abssincost ；F=cumsumf*pi/100 ；plott,F ；xlabel'x 轴'；ylabel'y 轴'；title' 描画 y=abssincost 在0,x 间积分曲线 x 0,2 ' grid on ；欢迎下载精品学习资源结果：5.求方程 x 2y21, xy2 地解.程序： clear；clc；disp' 运算方程组 x2+y2=1 x*y=2 地根 x y'x,y = solve'x2+y2 = 1','x*y = 2'结果：运算方程组 x2+y2=1 x*y=2地根 x y x = -1/2*1/2*51/2+1/2*i*31/23+1/4*51/2+1/4*i*31/2 -1/2*1/2*51/2-1/2*i*31/23+1/4*51/2-1/4*i*31/2 -1/2*-1/2*51/2+1/2*i*31/23-1/4*51/2+1/4*i*31/2 -1/2*-1/2*51/2-1/2*i*31/23-1/4*51/2-1/4*i*31/2y =欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源 1/2*51/2+1/2*i*31/2 1/2*51/2-1/2*i*31/2 -1/2*51/2+1/2*i*31/2 -1/2*51/2-1/2*i*31/26. 在某鼓励条件下，二阶系统归一化响应可表示为y t11 etsint ，其中欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源为阻尼系数，12 ，1arctg 2 .请用不同地颜色或线型，在同一欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源张图上，绘制0.2 : 0.2 : 2.0 取值下系统在 t 0,18 区间内地响应曲线，并要求用欢迎下载精品学习资源0.2 和2.0 对它们相应地两条曲线进行醒目地文字标志.程序：b=0.2:0.2:2.0 ；t=0:0.1:18 ；color='r','g.','bo','cx','m+','y*','kv','r-','g:','b-.'；for i=1:10pi=sqrt1-bi.*bi；qi=atansqrt1-bi.*bi./bi；y=1-1./pi.*exp-bi.*t.*sinpi.*t+qi；if i=1 plott,y,colori欢迎下载精品学习资源hold on else if i=10leftarrow =0.2','FontSize',18欢迎下载精品学习资源plott,y,colorihold on elseplott,y,colori hold onend endend结果：leftarrow =2.0','FontSize',18欢迎下载精品学习资源7. 构建一个简洁地全波整流模型，并用示波器分两路同时观看原信号和整流后地信号波形.要求：信源模块被重新命名为“输入正弦波 ”；信宿模块被重新命名为“示波器 ”；连接到信宿地信号线上分别标注“原信号 ”和“整流信号 ”；在模型窗中添加注释文本.(1) 、原理图：各模块参量设置： 示波器 Parameters Number of axes: 2 其他默认其余模块 默认选项欢迎下载精品学习资源结果(2) 、原理图：各模块参数设定GainGain: -1其他默认 其余模块 默认选项欢迎下载精品学习资源结果欢迎下载精品学习资源8. 利用 SIMULINK及其标准模块设计一个低通滤波器，从受噪声干扰地多频率混合信号欢迎下载精品学习资源xt中 猎取 10Hz地 信号 . 在此xtsin 210 t cos 2100 t n t ， 而欢迎下载精品学习资源nt N 0,0.2各模块参量设置：Sine WaveFrequency rad/sec: 10其他默认Sine Wave1Frequency rad/sec: 100欢迎下载精品学习资源Phase rad: pi/2其他默认Random NumberVariance: 0.2Sample time: 100其他默认SumList of signs: |+其他默认Analog Filter DesignPassband edge frequency rad/s: 10其他默认其余模块 默认选项结果：欢迎下载精品学习资源9.已知系统地状态方程为：y1y2y11y1y2 2y2，其中 y1 00.25, y2 00.25 ，欢迎下载精品学习资源请构建该系统地仿真模型，并用XY Graph 模块观看y1 , y2 相轨迹 .欢迎下载精品学习资源原理图： 参数配置；SumList of signs: |-+其他默认integratorInitialcondition:0.2integrator1Initial condition:0.2欢迎下载精品学习资源结果：10. CD74HC00 仿真（数字电路）欢迎下载精品学习资源实现方法：这里就是四个与非门地实现，利用Logical Operator 模块做出四个与非门，仍要再和 Vcc 和 Gnd 相与，再输出 .然后用 Subsystem封装成子系统即可；原理图：(1) 、封装前地原理图欢迎下载精品学习资源（ 2）、分装后地测试原理图欢迎下载精品学习资源结果：分析：前两路分别为产生“1100”和 “0101”地脉冲发生器地波形，后四路波形就分别为四个与非门地输出；可以看到，四路输出信号与输入信号均符合与非规律地关系，符合7400 地真值欢迎下载精品学习资源表，设计正确！11. 2FSK 信号地生成与接收滤波要求：1) 产生二进制 0 ， 1 随机信号波，信号波特率为1000B2) 对此信号进行 2FSK 调制， f1=1500Hz, f2=3050Hz3) 加入高斯白噪声4) 在接收端进行带通滤波5) 抽样速率为 20KHz.6) 观看滤波前后信号地波形和频谱.实现方法：利用 Bernoulli Binary Generator模块产生随机信号；利用 Sine Wave 模块产生 f1=1500Hz,f2=3050Hz地载波，结合Switch 模块进行2FSK 调制；利用 AWGN Channel 模块构建高斯白噪声信道，其参数设置为：信噪比：10dB ， 输入信号功率： 1W ；利用 Digital Filter Design设计带通滤波器，分别为1500Hz 和 3050Hz 滤波然后利用相干解调，在将两个载波相加，用符号函数判决出原信号.原理图：（ zoushuSimulink11.mdl 、zoushuSimulink11b.mdl ）参数设计：Sine Wave:Frequency:1500 Hz其他：默认Sine Wave 1:Frequency:3050 Hz其他：默认Bernoulli Binary Generator Sample time:1/1000 其他：默认Switch:Threshoid:1/2其他：默认AWGN ChannelSNR:10 dbPower:1W其他：默认Digital Filter Design Bandpass；Fs:20kHz Fstop1:0.8KHz Fpass1:1.2KHz: Fstop2:2KHz Fpass:2.2.5KHz: 其他：默认Digital Filter Design 1 欢迎下载精品学习资源调制地原理图：Bandpass；Fs:20kHz Fstop1:2.5KHz Fpass2:2.8KHz: Fstop2:3.5KHz Fpass2:4KHz: 其他：默认欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源调制加解调地原理图：结果： 频谱图：欢迎下载精品学习资源调制、解调地波形图：欢迎下载精品学习资源结果分析：原信号经过2FSK 调制，经过噪声信道，再进行滤波、相干解调，最终又复原出原信号，结果符合题目要求，系统设计正确！滤波器等相关设备地参数也设置恰当！实验胜利！12. 创建一个简洁地离散多速率系统：单位阶跃信号经过具有不同速率地采样后分别用作欢迎下载精品学习资源两个离散传递函数地输入.这两个离散传递函数有相同地有理分式z0.1 ，但采样时z0.2欢迎下载精品学习资源间和时间偏置二元对分别设为1 , 0.1 和0.7 , 0. 要求：观看这两个离散传递函数地输出有什么不同；用不同地颜色标帜不同采样速率系统.（通信系统）原理图：欢迎下载精品学习资源结果二、模拟数字电路仿真试验一 数字规律电路基础熟识常用规律单元地特性，学会运用基本规律单元（与、或、非、异或、R-S 触发器、 D 触发器、 J-K 触发器等），修改参数、增减输入/输出端 .二 组合规律电路仿真1、设计二 /四线译码器欢迎下载精品学习资源实现方法：利用 Logic Operator 模块实现非门和与非门；利用 Pulse Generator 模块产生 0101 和 0011 序列码，用来检验设计出地子系统.原理图：封装前原理图：欢迎下载精品学习资源结果及分析欢迎下载精品学习资源分析：当 .EN端置0 时，此时，随着其次、三两路信号输入地不同，作为输出端地Y0,Y1,Y2,Y3依次输出低电平，符合真值表要求，证明设计地子系统工作正常.欢迎下载精品学习资源分析：当 .EN 端置 1 时，子系统没有被使能.此时，作为输出端地Y0,Y1,Y2,Y3没有随着输入 A0 ，A1 作出相应变化，而是始终输出高电平，证明设计地子系统工作正常.设计正确！2、设计四选一数据挑选器能仿真测试，并设计成子系统元件实现方法：利用地模块同上；地址信号用 Pulse Generator产生；D0 到 D3 也由 Pulse Generator 模块产生，为了区分各路信号，将其信号周期依次设置为 0.0625s, 0.125s, 0.25s 和 0.5 秒.欢迎下载精品学习资源原理图结果及分析：欢迎下载精品学习资源前两路分别为输入信号，组合产生00， 01， 10， 11 地地址信号；第四到第七这四路信号为 D0 到 D1 ，它们地频率各不相同；最终一路为输出信号；可以看出，随着输入地地址信号地变化，输入一次输出该地址信号对应地信号.子系统设计胜利！三 时序规律电路仿真1、设计四位二进制计数器（带置位和清零）实现方法： 利用 JK 触发器和规律门构成之.利用比较系数地方法可得电路地驱动方程为检验电路将 P, T, LD, CR 置为 1，然后观看示波器输出.欢迎下载精品学习资源原理图：封装前地原理图：封装后：结果：欢迎下载精品学习资源从图中可以看出，脉冲在上升沿有效，计数器按00001111 方式进行计数 .当 P、T、 L（置数）、 CR （清零）有一个为低电平常地输出为全零.P、T 为0 时，计数器不能工作； L 为 0 置数， D3D0 全零，输出也全零.CR 为零时清零， 所以输出也全零 .三、数字信号处理仿真试验（一）、利用Kaiser 窗函数设计地 FIR 低通滤波器进行数字滤波利用 Kaiser 窗函数，设计具有如下指标地FIR 低通滤波器： fs=20KHz,fpass=4kHz, fstop= 5KHz, Apass=0.1dB, Astop=80dB.归一化低通滤波器地主要性能指标有：肯定指标： 0, wp 为滤波器地通带， p为可容许地通带波动；ws, 为滤波器地阻带， s为阻带波动 .相对指标： Ap 为用 dB 表示地通带波动；As 为用 dB 表示地阻带波动相对指标与肯定指标地关系为：Ap=-20lg1- p/1+ p As=- 20lg s设计基本思路：第一挑选一个符合要求地抱负滤波器（这里是抱负低通滤波器）；由于理想滤波器地冲击响应是非因果地且无限长，为了能用FIR 滤波器实现，必需用适当地窗函数来截取，从而得到线性相位和因果地FIR 滤波器 .而滤波器地特性与窗函数地长度（也就打算了 FIR 滤波器地长度）亲密相关.一个截止频率为 wc 地抱负低通滤波器地单位冲击响应为：hn=sinwcn- a/-ana 为采样推迟，对应地频谱特性为：Hw=exp-jaw,当|w|<wc 时.用一个窗函数wn 去截取后，得到：hdn=hn.wn欢迎下载精品学习资源窗函数满意在 0 ， M 内关于 a 对称，在其他区域为0.在频域， FIR 滤波器地频率响应由抱负滤波器地频响和窗函数地频响卷积得到.对给定地阻带衰减，Kaiser 窗供应了最大地主瓣宽度，从而供应最陡地过渡带.窗函数地表达式为：wn=I0 square-1-2n/M2其中 I0 为零阶 Bessel 函数 .Kaiser 窗地优点在于它可以通过转变参数和 M 来转变阻带衰减和过渡带宽 .在 MA TLAB地 SimLink中，有相关地模块供调用.题目：1 生成 2KHz 和 8KHz 地混合信号，使该信号通过上述滤波器，观看滤波前后地波形变化和频谱分布情形 .（基本要求）实现方法：第一用两个Sine Wave模块分别产生 2kHz 和 8kHz 地正弦信号，之后用 add 模块将二者混合 .用 Digital Filter Design设计低通滤波器，详细设置如下列图： 原理图：、结果、欢迎下载精品学习资源图为滤波之后和之前地信号频谱，可以观看到，滤波之后，处于通带之外地8kHz 地正弦重量消逝了.上图是示波器地波形，其中第一路为2kHz 和 8kHz 地混合信号，其次路为滤波之后地信号，可见低通滤波器符合要求！2 在改信号中加入高斯白噪声，观看滤波前后地波形变化和频谱分布情形.（基本要求） 实现方法：在上题基础上增加AWGN 信道，加入高斯白噪声.原理图：、欢迎下载精品学习资源结果：、分析：图为滤波之后和之前地信号频谱，可以观看到，滤波之后，处于通带之外地 8kHz 地正弦重量消逝了.欢迎下载精品学习资源分析：上图是加噪声后示波器地波形，其中第一路为2kHz 和 8kHz 和噪声地混合信号，其次路为滤波之后地信号（仍有低频地噪声）！3 、将上述滤波器改为中心频率为100KHz地带通滤波器，信号源为带外地90KHz 和带内地 100KHz 地混合正弦信号，重做1， 2 问.实现方法：利用 DigitalFilter Design 设计带通滤波器，详细设置为：Fs=1000kHz, Fstop1=99 kHz, Fpass1=99.5 kHz, Fpass2=100.5 kHz, Fstop2=101 kHz.原理图：、欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源结果：无噪声地频谱分析：无噪声地波形分析：欢迎下载精品学习资源加入噪声地频谱分析：加入噪声地波形分析：（二）、 DSB-SC 信号地生成与解调要求：1) 用离散（ DSP）地方法生成 DSB 信号2) 载波频率为 150KHz ，音频为 500Hz 和 2000Hz 地混合音 .3) 加入高斯白噪声欢迎下载精品学习资源4) 带通滤波，分别用正交解调和检波地方法实现解调.5) 抽样速率为 600Hz.6) 观看各点地信号波形和频谱.A. 正交解调法实现方法此题目要求用离散地方法生成DSB 信号，因此我们用编写M 文件方式而不是用Simulink 来实现 .生成正弦音频信号时，对时间t 用向量表示，可以实现离散化.DSB 调制与解调分别使用amod,ademod 函数 .加入高斯白噪声用awgn 函数 . 带通滤波用cheb1ord 和 fftfilt函数实现 .画频谱用 fft 函数实现 .程序代码（ zoushuCode3002.m）： t=0:1/600*1000-1:0.01 ；m1=sin500*2*pi*t；%500Hz 正弦信号m2=sin2*pi*2000*t；%2000Hz 正弦信号m=m1+m2 ；%混合信号figure1 ；subplot3,1,1 ；plott,m ；title' 原始信号 '；z=amod m,1.5*105,6*105 ；%调制subplot3,1,2,plott,z ；title'DSB-SC 信号图 '；y=awgnz,5 ； %加入高斯白噪声subplot3,1,3,plott,y ；title' 加入噪声后地 DSB-SC 图， SNR=5' ；figure2 ；f=0:lengthfftz-1*600*1000-1/lengthfftz；subplot3,1,1 ；plotf,absfftz ；title' 调制后地频谱图 '；%带通滤波器参数As=100 ； Ap=1 ；fs=6*105 ； %采样频率fp1=400 ； fp2=1.6*105 ； %通频带fs1=300； fs2=1.7*105 ； %截止带wp=fp1 fp2/fs/2 ；ws=fs1 fs2/fs/2 ；n,wn=cheb1ordwp,ws,Ap,As；b=fir1n,wn,chebwinn+1,As；x=fftfiltb,y；z1=ademodx,1.5*105,6*105 ；%滤波法解调subplot3,1,2 ；plott,z1 ；title' 解调后地波形 'f=0:lengthfftz1-1*600*1000-1/lengthfftz1；subplot3,1,3 ；plotf,absfftz1 ；欢迎下载精品学习资源axis0 6000 0 3500 ；title' 解调后地频谱图 '；结果及分析：欢迎下载精品学习资源加入高斯白噪声后对源信号干扰比较大，解调出来地波形失真较严峻，但解调后地频谱图是正确地.B. 检波法实现方法：此方法与正交解调方法类似，只不过在解调时加入了直流信号，以便取出包络， 取出包络后再减去直流信号得到源信号.取包络用取肯定值函数abs 实现.程序：（ zoushuCode300202.m）A=3 ；%包络解调加入直流信号t=0:1/600*1000-1:0.01 ；m1=sin500*2*pi*t；%500Hz 正弦信号m2=sin2*pi*2000*t；%2000Hz 正弦信号m=m1+m2+A ；% 包络解调加入直流信号figure1 ；subplot3,1,1 ；%混合信号plott,m ；title' 和直流信号叠加在一起地原始信号'；z=amodm,1.5*105,6*105,'amdsb-sc' ；%调制subplot3,1,2,plott,z ；title'DSB-SC 信号图 '；y=awgnz,5 ； %加入高斯白噪声subplot3,1,3,plott,y ；title' 加入噪声后地 DSB-SC 图， SNR=5' ；figure2 ；f=0:lengthfftz-1*600*1000-1/lengthfftz；subplot3,1,1 ；plotf,absfftz ；title' 调制后地频谱图 '；欢迎下载精品学习资源%带通滤波器参数As=100 ； Ap=1 ；fs=6*105 ； %采样频率fp1=400 ； fp2=1.6*105 ； %通频带fs1=300； fs2=1.7*105 ； %截止带wp=fp1 fp2/fs/2 ；ws=fs1 fs2/fs/2 ；n,wn=cheb1ordwp,ws,Ap,As；b=fir1n,wn,chebwinn+1,As；%fir 滤波器z1=pi/2*fftfiltb,absy；%找出包络并进行缩放subplot3,1,2 ；plott,z1 ；title' 包络图 'z1=z1-A ；%去除直流信号f=0:lengthfftz1-1*600*1000-1/lengthfftz1；subplot3,1,3 ；plotf,absfftz1 ；axis0 6000 0 3500 ；title' 解调后地频谱图 '；试验结果及分析欢迎下载精品学习资源四、通信系统试验四 模拟调制 -DSB 调制与解调要求：分别以五 正弦信号（ 300Hz ）六 语音信号（自行录制 .wav文件）进行 DSB 调制和解调 .信道采纳高斯白噪声信道.（ 1）正弦信号（ 300Hz ）欢迎下载精品学习资源结果：（图图 4001.jpg ）欢迎下载精品学习资源（ 2）语音信号（自行录制.wav文件） 实现方法：自己录制 xy.wav 文件放在 E 盘，用 wavread 读取语音文件 .详细做法为在命令窗输入： y=wavread'F:xy.wav',10001 ；t=0:0.001:10' ；运行，等到 y 为10001*2,t 为10001*1 地数据 .在 simulink 里调用 From Workspace 模块，将其 Data 属性设为： t y. 用一个 10KHz 地正弦信号相乘去调制和解调 .结果分析：欢迎下载精品学习资源结果分析：通过录制地声音，进过调制和解调，最终经过滤波，滤出原声音信号，但是由于录制地声音音量过小，最终滤出地波形没有那么精确，显现一混频.五、学习心得：为期两周地软件设计落下帷幕，这两种我从