海南大学MATLAB第1章习题解答

习 题

1. 熟悉MATLAB窗口,了解New M-File、Toolboxes、Simulink、GUIDE、Profiler等按钮的用法。 解:略,请自行练习。

2. 什么是命令行输入方式?它有什么特点?

解:命令行输入方式即在Command Window窗口中直接输入所需命令。其特点是无须执行编译和链接即可一次执行一个或一组命令,也即以即时交互的方式编写程序。

3. 什么是M文件?它有哪两种形式?分别有什么特点?

解:将一行行的MATLAB命令写在文件中,即M文件。MATLAB是一门解释性的语言,因而M文件本身不能运行,必须有MATLAB环境的支持。单击MATLAB窗口中的New M-File按钮,即可进入M文件的编辑器中。

M文件分为脚本(Script)和函数(Function)两种。脚本文件是用户在Command Window窗口中输入的命令的简单集合,它的运行效果和用户在Command Window窗口中逐一的输入命令完全相同。函数文件可以自带参数和返回值,一般比脚本文件复杂。

4. 建立三路信号FDMA系统的Simulink仿真模型。输入信号分三路,分别是正弦波、方波和锯齿波,

经不同频率的双边带调制,送入加性高斯白噪声信道进行传输。在接收端,用三个双边带解调器分别为三路信号解调。通过示波器对原信号和解调后的信号进行比较观察。 解:

1) 系统仿真图

输入信号分三路,分别是正弦波、方波和锯齿波,经不同频率的双边带调制,送入加性高斯白噪声信道进行传输。在接收端,用三个双边带解调器分别为三路信号解调。通过示波器对原信号和解调后的信号进行比较观察。系统框图如图1.1所示。

butterDSB AMSignalGenerator 1Zero-OrderHold1DSB AMModulatorPassband1DSB AMSignalGenerator 2Zero-OrderHold2DSB AMModulatorPassband2Zero-OrderHold5AddAnalogFilter Design2butterDSB AMSignalGenerator 3Zero-OrderHold3DSB AMModulatorPassband3Zero-OrderHold6AWGNChannelZero-OrderHold4butterDSB AMZero-OrderHold7Scope1DSB AMDemodulatorPassbandDSB AMZero-OrderHold8Scope2DSB AMDemodulatorPassband1AnalogFilter Design1butterAWGNAnalogFilter Design4butterAnalogFilter Design5butterDSB AMZero-OrderHold9Scope3DSB AMDemodulatorPassband2AnalogFilter DesignAnalogFilter Design3 图1.1 FDMA系统框图

图1.1中,Signal Generator1产生4Hz正弦波信号,Signal Generator2产生0.5Hz方波信号,Signal Generator3产生1Hz锯齿波信号。Scope1中的波形如下:

图1.2 正弦信号和解调后的波形

经放大的波形图表明,由于经零阶抽样保持,信号的局部呈现阶梯状;另外,解调后的正弦波幅度变小。Scope2中的波形如下:

图1.3方波信号和调制解调后的波形

图1.1 中,Analog Filter中采用Butterworth滤波器。由于它有一定的带限,故解调后的波形中表现出吉布斯现象。另外,幅度也有所减小。Scope3中的波形如下:

图1.4 锯齿波信号和解调后的波形

在图1.4中的Port2中,同样可以观察到吉布斯现象。另外,在图1.2、图1.3和图1.4中,由于模拟滤波器的传输时延,解调后的信号相比原信号都有一定的滞后。下面,将运用Spectrum Scope观察系统各处的频谱,并分析系统中模拟滤波器的作用。

2) Analog Filter Design滤波器的作用

发送端的三个滤波器是为了消除由零阶抽样保持产生的高频分量,并保证了信号在一定的通带内传输,彼此不发生干扰。各滤波器的上下限截止频率计算方法是:

正弦波:频率4Hz,带宽即4Hz,所以

矩形波:频率0.5Hz,周期2s,频域为Sa函数包络的冲激序列,带宽4**0.5(取第三个零点为界),取为10,所以

锯齿波:频率1Hz,频域为Sa函数的平方包络的冲激序列,带宽为4**0.5(取第一个零点为界),同样取为10,所以

接收端的三个滤波器是为了滤除信道中的高频噪声,并根据信号所处的频带,从信道中提取出相应的信号,以向解调器输出、进行解调。三个滤波器的上下限截止频率和发送端对应滤波器

相等。发送端和接收端滤波器参数经过如上设置后,三路输出的波形图如图1.2到图1.4所示。

3)用Spectrum Scope对各路信号进行频谱分析

让待观察信号先通过零阶抽样保持,再输入buffer size为512、buffer overlap为256的Spectrum Scope,仿真时Simulink自动显示出频谱图。首先列出未经调制的正弦信号的频谱图(图1.5),然后是经调制的(图1.6),最后是解调的(图1.7)。

图1.5正弦信号频谱图 图1.6已调正弦信号频谱图 图1.7解调后正弦信号频谱图

以上三图是由切比雪夫窗显示的频谱图。从图1.6和图1.7可以看出,在进行调制时,频谱中引入了直流分量,这是DSB AM Modulator Passband中引入的Input offset造成的。接下来观察方波和锯齿波的情况:图1.8中的各图分别是方波和锯齿波其本身、经调制和解调后的频谱图。

图1.8 方波和锯齿波在调制解调过程中的频谱图

上图反映了整个频谱搬移、还原的过程。另外,上图表明,模拟滤波器在解调前滤去了频谱中大部分旁瓣(尤其是对于方波的频谱),这正是时域上波形产生吉布斯现象的原因。

?1 3 5?5.利用直接输入法和矩阵编辑器创建矩阵:A???

2 4 6??解:1)直接输入法,在Command Window窗口中直接输入: >>A=[1,3,5;2,4,6]

回车后,屏幕显示出:

A =

1 3 5 2 4 6

2)矩阵编辑器创建法,操作步骤如下: (1)点击窗口左下角start按钮,在出现的菜单中选择Desktop Tools,在出现的子菜单中选择Workspace,如图1.9所示。

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