(完整word版)信号与系统matlab实验
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信号与系统MATLAB实验报告实验目的本实验旨在通过MATLAB软件进行信号与系统的相关实验,探究信号与系统的特性与应用。
实验步骤1. 准备工作在正式进行实验之前,我们需要做一些准备工作。
首先,确保已经安装好MATLAB软件,并且熟悉基本的操作方法。
其次,准备好实验所需的信号与系统数据,可以是已知的标准信号,也可以是自己采集的实际信号。
2. 信号的生成与显示使用MATLAB编写代码,生成不同类型的信号。
例如,可以生成正弦信号、方波信号、三角波信号等。
通过绘制信号波形图,观察不同信号的特点和变化。
t = 0:0.1:10; % 时间范围f = 1; % 信号频率s = sin(2*pi*f*t); % 正弦信号plot(t, s); % 绘制信号波形图3. 系统的建模与分析根据实验需求,建立相应的系统模型。
可以是线性时不变系统,也可以是非线性时变系统。
通过MATLAB进行模型的建立和分析,包括系统的时域特性、频域特性、稳定性等。
sys = tf([1, 2], [1, 3, 2]); % 系统传递函数模型step(sys); % 绘制系统的阶跃响应图4. 信号与系统的运算对于给定的信号和系统,进行信号与系统的运算。
例如,进行信号的卷积运算、系统的响应计算等。
通过MATLAB实现运算,并分析结果的意义与应用。
x = [1, 2, 3]; % 输入信号h = [4, 5, 6]; % 系统响应y = conv(x, h); % 信号的卷积运算plot(y); % 绘制卷积结果的波形图5. 实验结果分析根据实验数据和分析结果,对实验进行结果总结与分析。
可以从信号的特性、系统的特性、运算结果等方面进行综合性的讨论和分析。
实验总结通过本次实验,我们学习了如何在MATLAB中进行信号与系统的实验。
通过生成信号、建立系统模型、进行运算分析等步骤,我们深入理解了信号与系统的基本原理和应用方法。
通过实验数据和结果分析,我们对信号与系统有了更深刻的认识,并掌握了MATLAB在信号与系统实验中的应用技巧。
实验篇 信号与系统实验指导实验一、MATLAB 编程基础及典型实例一、实验目的(1) 熟悉MATLAB 软件平台的使用; (2) 熟悉MATLAB 编程方法及常用语句; (3) 掌握MATLAB 的可视化绘图技术;(4) 结合《信号与系统》的特点,编程实现常用信号及其运算。
二、实验原理连续信号是指自变量的取值范围是连续的,且对于一切自变量的取值,除了有若干个不连续点以外,信号都有确定的值与之对应。
严格来说,MATLAB 并不能处理连续信号,而是用等时间间隔点的样值来近似表示连续信号。
当取样时间间隔足够小时,这些离散的样值就能较好地近似连续信号。
矩阵是MATLAB 进行数据处理的基本单元,矩阵运算是MATLAB 最重要的运算。
通常意义上的数量(也称为标量)在MATLAB 系统中是作为1×1的矩阵来处理的,而向量实际上是仅有一行或者一列的矩阵。
通常用向量表示信号的时间取值范围,如n = -5:5,但信号x(n)、向量n 本身的下标都是从1开始的,因此必须用一个与向量x 等长的定位时间变量n ,以及向量x ,才能完整地表示序列x(n)。
这一点详情可参考预备篇示例7的程序说明。
三、实验内容与步骤(1) 新建一个文件夹,以自己的汉语名字命名,以后就用该文件夹专门存放自己所编制的M 文件和产生的图形;将该文件夹设置成当前工作目录。
(2) 绘制信号t)32sin(e x(t)t 2-=的曲线,t 的范围在0 ~ 30s ,取样时间间隔为0.1s.(3) 在n = [-10:10] 范围产生离散序列:⎩⎨⎧≤≤-=其余n0,3n 32n,x(n) ,并绘图。
四、实验报告要求整理并给出“实验内容与步骤”(2)、(3)的程序代码与产生的图形;并回答下面的问题。
(1) 在调用某一函数文件时,该文件中除了输入、输出变量外的其它变量在调用函数结束后是否还存在?这些变量是全局还是局部变量?(2) 设n = -10:0.2:20,你可以通过哪些方法查看向量n 的维数?经过关系运算y = (n >= 3)以后,y 的维数是多少?y 又等于什么?(3) 通过MATLAB 的帮助系统,学习fliplr 函数的功能和使用方法。
产生离散衰减正弦序列()π0.8sin 4n x n n ⎛⎫= ⎪⎝⎭, 010n ≤≤,并画出其波形图。
n=0:10;x=sin(pi/4*n).*0.8.^n;stem(n,x);xlabel( 'n' );ylabel( 'x(n)' );用MATLAB 生成信号()0sinc at t -, a 和0t 都是实数,410t -<<,画波形图。
观察并分析a 和0t 的变化对波形的影响。
t=linspace(-4,7); a=1;t0=2;y=sinc(a*t-t0); plot(t,y);t=linspace(-4,7); a=2;t0=2;y=sinc(a*t-t0); plot(t,y);t=linspace(-4,7); a=1;t0=2;y=sinc(a*t-t0); plot(t,y);三组对比可得a 越大最大值越小,t0越大图像对称轴越往右移某频率为f 的正弦波可表示为()()cos 2πa x t ft =,对其进行等间隔抽样,得到的离散样值序列可表示为()()a t nT x n x t ==,其中T 称为抽样间隔,代表相邻样值间的时间间隔,1s f T=表示抽样频率,即单位时间内抽取样值的个数。
抽样频率取40 Hz s f =,信号频率f 分别取5Hz, 10Hz, 20Hz 和30Hz 。
请在同一张图中同时画出连续信号()a x t t 和序列()x n nT 的波形图,并观察和对比分析样值序列的变化。
可能用到的函数为plot, stem, hold on 。
fs = 40;t = 0 : 1/fs : 1 ;% ƵÂÊ·Ö±ðΪ5Hz,10Hz,20Hz,30Hz f1=5;xa = cos(2*pi*f1*t) ; subplot(1, 2, 1) ;plot(t, xa) ;axis([0, max(t), min(xa), max(xa)]) ;xlabel('t(s)') ;ylabel('Xa(t)') ;line([0, max(t)],[0,0]) ; subplot(1, 2, 2) ;stem(t, xa, '.') ;line([0, max(t)], [0, 0]) ;axis([0, max(t), min(xa), max(xa)]) ;xlabel('n') ;ylabel('X(n)') ;频率越高,图像更加密集。
实验1 信号的时域描述与运算一、实验目的1. 掌握信号的MATLAB 表示及其可视化方法。
2. 掌握信号基本时域运算的MATLAB 实现方法。
3. 利用MATLAB 分析常用信号,加深对信号时域特性的理解。
二、实验原理与方法1. 连续时间信号的MATLAB 表示连续时间信号指的是在连续时间范围内有定义的信号,即除了若干个不连续点外,在任何时刻信号都有定义。
在MATLAB 中连续时间信号可以用两种方法来表示,即向量表示法和符号对象表示法。
从严格意义上来说,MATLAB 并不能处理连续时间信号,在MATLAB 中连续时间信号是用等时间间隔采样后的采样值来近似表示的,当采样间隔足够小时,这些采样值就可以很好地近似表示出连续时间信号,这种表示方法称为向量表示法。
表示一个连续时间信号需要使用两个向量,其中一个向量用于表示信号的时间范围,另一个向量表示连续时间信号在该时间范围内的采样值。
例如一个正弦信号可以表示如下:>> t=0:0.01:10; >> x=sin(t);利用plot(t,x)命令可以绘制上述信号的时域波形,如图1所示。
如果连续时间信号可以用表达式来描述,则还可以采用符号表达式來表示信号。
例如对于上述正弦信号,可以用符号对象表示如下:>> x=sin(t); >> ezplot(X);利用ezplot(x)命令可以绘制上述信号的时域波形012345678910-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81Time(seconds)图1 利用向量表示连续时间信号-6-4-20246-1-0.50.51t图 2 利用符号对象表示连续时间信号sin(t)常用的信号产生函数 函数名 功能 函数名 功能 heaviside 单位阶跃函数 rectpuls 门函数sin 正弦函数 tripuls 三角脉冲函数 cos 余弦函数 square 周期方波sinc sinc 函数 sawtooth周期锯齿波或三角波 exp 指数函数2.连续时间信号的时域运算对连续时间信号的运算包括两信号相加、相乘、微分、积分,以及位移、反转、尺度变换(尺度伸缩)等。
实验六 连续系统分析的MATLAB 实现一、实验目的1、深刻理解连续时间系统的系统函数在分析连续系统的时域特性、频率特 性及稳定性中的重要作用及意义;2、掌握利用MATLAB 分析连续系统的时域响应、频率响应和零极点的基本 方法。
二、实验仪器设备PC 机、MATLAB 软件。
三、预习练习1.为了使实验能够顺利地进行,课前对教材中连续系统的频域分析的相关内容和实验原理、方法及内容做好充分预习,并预期实验的结果。
2.学习 MATLAB 软件,尤其是其中的和连续系统的频域分析有关的一些函数的使用。
3.写出实验内容2中的图6-5所示电路的频率响应。
四、实验原理连续时间LTI 系统可用如下的线性常系数微分方程来描述:()(1)(1)110()(1)(1)110()()()()()()()()n n n n m m m m a y t a yt a yt a y tb f t b ft b f t b f t ----++++=++++ (6-1) 如果系统的输入和初始状态已知,便可以用解析的方法求出系统的响应。
但对于高阶系统,手工计算将会变得非常繁琐和困难。
MATLAB 的控制工具箱(control toolbox )里包含了许多可用于分析线性非时变(LTI )系统的函数,使用命令help control 可以查看控制工具箱里的这些函数。
在调用这些函数时,需要用系数向量表示系统。
在后面会介绍具体的使用方法。
(一)系统的频率响应如果设LTI 系统的冲激响应为()h t ,该系统的激励信号为()f t ,则此系统的零状态响应()y t 为()()*()y t h t f t = (6-2)设()f t ,()h t ,()y t 的傅里叶变换分别为()F j ω,()H j ω,()Y j ω,根据时域卷积定理,与式(6-2)对应的频域关系为()()()Y j H j F j ωωω= (6-3)一般地,连续系统的频率响应定义为系统的零状态响应()y t 的傅里叶变换()Y j ω与激励信号()f t 的傅里叶变换()F j ω之比,即()()()Y j H j F j ωωω= (6-4)通常,()H j ω是ω的复函数,因此,又可将其写为()()()j H j H j e ϕωωω= (6-5)称()H j ω为系统的幅频特性,()ϕω为系统的相频特性。
MATLAB信号与系统实验报告19472[五篇范文]第一篇:MATLAB信号与系统实验报告19472信号与系统实验陈诉(5)MATLAB 综合实验项目二连续系统的频域阐发目的:周期信号输入连续系统的响应可用傅里叶级数阐发。
由于盘算历程啰嗦,最适适用MATLAB 盘算。
通过编程实现对输入信号、输出信号的频谱和时域响应的盘算,认识盘算机在系统阐发中的作用。
任务:线性连续系统的系统函数为11)(+=ωωjj H,输入信号为周期矩形波如图 1 所示,用MATLAB 阐发系统的输入频谱、输出频谱以及系统的时域响应。
-3-2-1 0 1 2 300.511.52Time(sec)图 1要领:1、确定周期信号 f(t)的频谱nF&。
基波频率Ω。
2、确定系统函数 )(Ω jn H。
3、盘算输出信号的频谱n nF jn H Y&&)(Ω=4、系统的时域响应∑∞-∞=Ω=nt jnn eY t y&)(MATLAB 盘算为y=Y_n*exp(j*w0*n“*t);要求(画出 3 幅图):1、在一幅图中画输入信号f(t)和输入信号幅度频谱|F(jω)|。
用两个子图画出。
2、画出系统函数的幅度频谱|H(jω)|。
3、在一幅图中画输出信号y(t)和输出信号幅度频谱|Y(jω)|。
用两个子图画出。
解:(1)阐发盘算:输入信号的频谱为(n)输入信号最小周期为=2,脉冲宽度,基波频率Ω=2π/ =π,所以(n)系统函数为因此输出信号的频谱为系统响应为(2)步伐:t=linspace(-3,3,300);tau_T=1/4;%n0=-20;n1=20;n=n0:n1;%盘算谐波次数20F_n=tau_T*Sa(tau_T*pi*n);f=2*(rectpuls(t+1.75,0.5)+rectpuls(t-0.25,0.5)+rectpuls(t-2.25,0.5));figure(1),subplot(2,1,1),line(t,f,”linewidth“,2);%输入信号的波形 axis([-3,3,-0.1,2.1]);grid onxlabel(”Time(sec)“,”fontsize“,8),title(”输入信号“,”fontweight“,”bold“)%设定字体巨细,文本字符的粗细text(-0.4,0.8,”f(t)“)subplot(2,1,2),stem(n,abs(F_n),”.“);%输入信号的幅度频谱xlabel(”n“,”fontsize“,8),title(”输入信号的幅度频谱“,”fontweight“,”bold“)text(-4.0,0.2,”|Fn|“)H_n=1./(i*n*pi+1);figure(2),stem(n,abs(H_n),”.“);%系统函数的幅度频谱xlabel(”n“,”fontsize“,8),title(”系统函数的幅度频谱“,”fontweight“,”bold“)text(-2.5,0.5,”|Hn|“)Y_n=H_n.*F_n;y=Y_n*exp(i*pi*n”*t);figure(3),subplot(2,1,1),line(t,y,“linewidth”,2);%输出信号的波形 axis([-3,3,0,0.5]);grid onxlabel(“Time(sec)”,“fontsize”,8),title(“输出信号”,“fontweight”,“bold”)text(-0.4,0.3,“y(t)”)subplot(2,1,2),stem(n,abs(Y_n),“.”);%输出信号的幅度频谱xlabel(“n”,“fontsize”,8),title(“输出信号的幅度频谱”,“fontweight”,“bold”)text(-4.0,0.2,“|Yn|”)(3)波形:-3-2-1 0 1 2 300.511.52Time(sec)输入信号f(t)-20-15-10-5 0 5 10 15 2000.10.20.30.4n输入信号的幅度频谱|Fn|-20-15-10-5 0 5 10 15 2000.10.20.30.40.50.60.70.80.91n系统函数的幅度频谱|Hn|-3-2-1 0 1 2 300.10.20.30.4Time(sec)输出信号y(t)-20-15-10-5 0 5 10 15 2000.10.20.30.4n输出信号的幅度频谱|Yn| 项目三连续系统的复频域阐发目的:周期信号输入连续系统的响应也可用拉氏变更阐发。
《信号与系统》MATLAB实验报告院系:专业:年级:班号:姓名:学号:实验时间:实验地点:实验一 连续时间信号的表示及可视化实验题目:)()(t t f δ=;)()(t t f ε=;at e t f =)((分别取00<>a a 及); )()(t R t f =;)()(t Sa t f ω=;)2()(ft Sin t f π=(分别画出不同周期个数的波形)。
解题分析:以上各类连续函数,先运用t = t1: p:t2的命令定义时间范围向量,然后调用对应的函数,建立f 与t 的关系,最后调用plot ()函数绘制图像,并用axis ()函数限制其坐标范围。
实验程序:(1))()(t t f δ=t=-1:0.01:3 %设定时间变量t 的范围及步长 f=dirac(t) %调用冲激函数dirac () plot(t,f) %用plot 函数绘制连续函数 axis([-1,3,-0.5,1.5]) %用axis 函数规定横纵坐标的范围 (2))()(t t f ε=t=-1:0.01:3 %设定时间变量t 的范围及步长 f=heaviside(t) %调用阶跃函数heaviside () plot(t,f) %用plot 函数绘制连续函数 title('f(t)=heaviside(t)') %用title 函数设置图形的名称 axis([-1,3,-0.5,1.5]) %用axis 函数规定横纵坐标的范围 (3)at e t f =)(a=1时:t=-5:0.01:5 %设定时间变量t 的范围及步长 f=exp(t) %调用指数函数exp ()plot(t,f) %用plot 函数绘制连续函数 title('f=exp(t)') %用title 函数设置图形的名称 axis([-5,5,-1,100]) %用axis 函数规定横纵坐标的范围 a=2时: t=-5:0.01:5f=exp(2*t) %调用指数函数exp () plot(t,f)title('f=exp(2*t)') axis([-5,5,-1,100]) a=-2时: t=-5:0.01:5 f=exp(-2*t) plot(t,f)title('f=exp(-2*t)') axis([-5,5,-1,100]) (4))()(t R t f =t=-5:0.01:5f=rectpuls(t,2) %用rectpuls(t,a)表示门函数,默认以零点为中心,宽度为a plot(t,f) title('f=R(t)') axis([-5 5 -0.5 1.5]) (5))()(t Sa t f ω=ω=1时: t=-20:0.01:20f=sin(t)./t %调用正弦函数sin (),并用sin (t )./t 实现抽样函数 plot(t,f)title('f(t)=Sa(t)') axis([-20,-20,-0.5,1.1])ω=5时: t=-20:0.01:20 f=sin(5*t)./(5*t) plot(t,f)title('f(t)=Sa(5*t)') axis([-20,-20,-0.5,1.1]) (6))2()(ft Sin t f π=ω=1时: t=-10:0.01:10f=sin(t) %调用正弦函数sin () plot(t,f); title('f=sin(t)') axis([-10,10,-2,2]) ω=5时: t=-10:0.01:10 f=sin(5*t) plot(t,f);title('f=sin(5*t)') axis([-10,10,-2,2])实验结果;(1)-1-0.500.51 1.52 2.53-0.500.511.5(2)-1-0.500.51 1.52 2.53-0.500.511.5f(t)=heaviside(t)(3) a=1时:-5-4-3-2-1012345 a=2时:f=exp(2*t)-5-4-3-2-1012345 a=-2时:-5-4-3-2-1012345(4)-5-4-3-2-1012345-0.500.511.5f=R(t)(5) ω=1时:-20-15-10-505101520-0.4-0.20.20.40.60.81ω=5时:-20-15-10-505101520-0.4-0.20.20.40.60.81f(t)=Sa(5*t)(6) ω=1时:-10-8-6-4-20246810-2-1.5-1-0.500.511.52ω=5时:-10-8-6-4-20246810-2-1.5-1-0.500.511.52f=sin(5*t)实验心得体会:(1) 在 MATLAB 中,是用连续信号在等时间间隔点的样值来近似地表示连续信号的,当取样时间间隔足够小时,这些离散的样值就能较好地近似出连续信号。
matlab信号与系统实验报告Matlab信号与系统实验报告引言:信号与系统是电子工程、通信工程等领域中的重要基础课程,对于理解和应用各种信号处理技术具有重要意义。
本实验报告旨在通过使用Matlab软件,对信号与系统的基本概念和实验进行探讨和分析。
实验一:信号的基本特性分析在信号与系统的研究中,我们首先需要了解信号的基本特性。
通过Matlab软件,我们可以方便地对不同类型的信号进行分析和处理。
在本实验中,我们选择了常见的正弦信号和方波信号进行分析。
首先,我们生成了一个频率为1kHz,幅度为2V的正弦信号,并绘制了其时域波形图和频谱图。
通过观察时域波形图,我们可以看到正弦信号具有周期性和连续性的特点。
而通过频谱图,我们可以看到正弦信号在频域上只有一个峰值,说明其是单频信号。
接下来,我们生成了一个频率为1kHz,幅度为2V,占空比为50%的方波信号,并绘制了其时域波形图和频谱图。
与正弦信号不同,方波信号具有分段常值的特点。
通过频谱图,我们可以看到方波信号在频域上存在多个谐波分量,说明其是由多个频率的正弦信号叠加而成。
实验二:系统的时域响应分析在信号与系统中,系统的时域响应是描述系统对输入信号进行处理的重要指标。
通过Matlab软件,我们可以方便地分析和绘制系统的时域响应。
在本实验中,我们选择了一个一阶低通滤波器作为系统,输入信号为一个频率为1kHz,幅度为2V的正弦信号。
通过绘制输入信号和输出信号的时域波形图,我们可以观察到系统对输入信号进行了滤波处理,输出信号的幅度和相位发生了变化。
此外,我们还可以通过改变系统的参数,如截止频率和阶数,来观察系统的时域响应的变化。
通过对比不同参数下的输出信号波形图,我们可以得出不同参数对系统响应的影响。
实验三:系统的频域响应分析除了时域响应,频域响应也是描述系统特性的重要指标。
通过Matlab软件,我们可以方便地进行系统的频域响应分析。
在本实验中,我们选择了一个二阶巴特沃斯低通滤波器作为系统,输入信号为一个频率为1kHz,幅度为2V的正弦信号。
信号与系统实验教程目录实验一:连续时间信号与系统的时域分析-------------------------------------------------6一、实验目的及要求---------------------------------------------------------------------------6二、实验原理-----------------------------------------------------------------------------------61、信号的时域表示方法------------------------------------------------------------------62、用MATLAB仿真连续时间信号和离散时间信号----------------------------------73、LTI系统的时域描述-----------------------------------------------------------------11三、实验步骤及内容--------------------------------------------------------------------------15四、实验报告要求-----------------------------------------------------------------------------26 实验二:连续时间信号的频域分析---------------------------------------------------------27一、实验目的及要求--------------------------------------------------------------------------27二、实验原理----------------------------------------------------------------------------------271、连续时间周期信号的傅里叶级数CTFS---------------------------------------------272、连续时间信号的傅里叶变换CTFT--------------------------------------------------283、离散时间信号的傅里叶变换DTFT -------------------------------------------------284、连续时间周期信号的傅里叶级数CTFS的MATLAB实现------------------------295、用MATLAB实现CTFT及其逆变换的计算---------------------------------------33三、实验步骤及内容----------------------------------------------------------------------34四、实验报告要求-------------------------------------------------------------------------48一、实验目的及要求--------------------------------------------------------------------------49二、实验原理----------------------------------------------------------------------------------491、连续时间LTI系统的频率响应-------------------------------------------------------492、LTI系统的群延时---------------------------------------------------------------------503、用MATLAB计算系统的频率响应--------------------------------------------------50三、实验步骤及内容----------------------------------------------------------------------51四、实验报告要求-------------------------------------------------------------------------58 实验四:调制与解调以及抽样与重建------------------------------------------------------59一、实验目的及要求--------------------------------------------------------------------------59二、实验原理----------------------------------------------------------------------------------591、信号的抽样及抽样定理---------------------------------------------------------------592、信号抽样过程中的频谱混叠----------------------------------------------------------623、信号重建--------------------- ----------------------------------------------------------624、调制与解调----------------------------------------------------------------------------------645、通信系统中的调制与解调仿真---------------------------------------------------------66三、实验步骤及内容------------------------------------------------------------------------66四、实验报告要求---------------------------------------------------------------------------75 实验五:连续时间LTI系统的复频域分析----------------------------------------------76一、实验目的及要求------------------------------------------------------------------------76二、实验原理--------------------------------------------------------------------------------761、连续时间LTI系统的复频域描述--------------------------------------------------762、系统函数的零极点分布图-----------------------------------------------------------------773、拉普拉斯变换与傅里叶变换之间的关系-----------------------------------------------784、系统函数的零极点分布与系统稳定性和因果性之间的关系------------------------795、系统函数的零极点分布与系统的滤波特性-------------------------------------------806、拉普拉斯逆变换的计算-------------------------------------------------------------81三、实验步骤及内容------------------------------------------------------------------------82四、实验报告要求---------------------------------------------------------------------------87 附录:授课方式和考核办法-----------------------------------------------------------------88实验一信号与系统的时域分析一、实验目的1、熟悉和掌握常用的用于信号与系统时域仿真分析的MA TLAB函数;2、掌握连续时间和离散时间信号的MATLAB产生,掌握用周期延拓的方法将一个非周期信号进行周期信号延拓形成一个周期信号的MATLAB编程;3、牢固掌握系统的单位冲激响应的概念,掌握LTI系统的卷积表达式及其物理意义,掌握卷积的计算方法、卷积的基本性质;4、掌握利用MA TLAB计算卷积的编程方法,并利用所编写的MA TLAB程序验证卷积的常用基本性质;掌握MATLAB描述LTI系统的常用方法及有关函数,并学会利用MATLAB求解LTI系统响应,绘制相应曲线。
信号系统MATLAB实验报告信号与系统实验报告桂林理工大学信息科学与工程学院电子信息工程实验二信号及其表示【实验目的】了解各种常用信号的表达方式掌握部分绘图函数【实验内容】一、绘出连续时间信号x(t)=te707.0 sin32t 关于t 的曲线,t 的范围为 0~30s ,并以0.1s 递增。
MATLAB 源程序为:t=0:0.1:30; %对时间变量赋值x=exp(-0.707*t).*sin(2/3.*t); %计算变量所对应得函数值plot(t,x);grid; %绘制函数曲线 ylabel('x(t)');xlabel('Time(sec)')二、产生周期为0.02的方波。
MATLAB源程序为:Fs=100000;t=0:1/Fs:1;x1=square(2*pi*50*t,20);x2=square(2*pi*50*t,80);subplot(2,1,1),plot(t,x1),axis([0,0.2,-1.5,1.5]); subplot(2,1,2),plot(t,x2),axis([0,0.2,-1.5,1.5]);三、产生sinc(x)函数波形。
MATLAB源程序为:x=linspace(-4,4);y=sinc(x);plot(x,y)四、绘制离散时间信号的棒状图。
其中x(-1)=-1,x(0)=1,x(1)=2,x(2)=1,x(3)=0,x(4)=-1,其他时间x(n)=0。
MATLAB源程序为:n=-3:5; %定位时间变量x=[0,0,-1,1,2,1,-1,0,0];stem(n,x);grid; %绘制棒状图line([-3,5],[0,0]); %画X轴线xlabel('n');ylabel('x[n]')五、单位脉冲序列δ(n-0n )={00...1...0n n n n =≠直接实现:x=zeros(1,N);x(1,n0)=1;函数实现:利用单位脉冲序列)(0n n -δ的生成函数impseq,即function[x,n]=impseq(n0,ns,nf) n=[ns:nf];x=[(n-n0)==0]; plot(n,x); stem(n,x);输入参数:impseq(0,0,9)——连续图形12345678900.10.20.30.40.50.60.70.80.91输入参数:impseq(0,0,9)——离散图形六、单位阶跃序列ε(n-0n )={00...1...0n n n n ≥<直接实现:n=[ns:nf];x=[(n-n0)>=0];函数实现:利用单位阶跃序列)(0n n -ε的生成函数stepseq ,即Function[x,n]=stepseq(n0,ns,nf) n=[ns:nf];x=[(n-n0)>=0]; plot(n,x);七、实指数序列 R a n a n x n∈?=,,)( 直接实现:n=[ns:nf]:x=a.^n;函数实现:利用实指数序列na n x =)(的生成函数rexpseq,即 Function[x,n]=rexpseq(a,ns,nf) n=[ns:nf];x=a,^n:八、复指数序列n e n x n j ?=+,)()(ωδ直接实现:n=[ns:nf];x=exp((sigema+jw)*n); 函数实现:利用复指数序列nj en x )()(ωδ+=的生成函数cexpseq,即Function[x,n]=cexpseq(sigema,w,ns,nf)n=[ns:nf];x=exp((sigema+j*w)*n);0123456789-3000-2000-10000100020003000400050006000九、正(余)弦序列 n wn n x ?+=),cos()(θ直接实现:n=[ns:nf];x=cos(w*n+sita);函数实现:利用正(余)弦序列x(n)=cos(wn+θ)的生成函数cosswq,即Function[x,n]=cosseq(w,ns,nf,sita) n=[ns:nf];x=cos(w*n+sita);输入参数:cosseq(3.14,0,9,30)——连续信号0123456789-0.2-0.15-0.1-0.0500.050.10.150.2输入参数:cosseq(3.14,0,9,30)——离散信号0123456789实验三信号的运算【实验目的】了解信号处理的基本操作。
习题三
绘制典型信号及其频谱图
1.更改参数,调试程序,绘制单边指数信号的波形图和频谱图。
观察参数a对信号波形
及其频谱的影响。
程序代码:
close all;
E=1;a=1;
t=0:0.01:4;
w=-30:0.01:30;
f=E*exp(-a*t);
F=1./(a+j*w);
plot(t,f);xlabel('t');ylabel('f(t)');
figure;
plot(w,abs(F));xlabel('\omega');ylabel('|F(\omega)|';
E=1,a=1,波形图频谱图更改参数E=2,a=1;
更改参数a,对信号波形及其频谱的影响。
(保持E=2)上图为a=1图像
a=2时
a=4时
随着a的增大,f(t)曲线变得越来越陡,更快的逼近0,而对于频谱图,随着a增大,图像渐渐向两边张开,峰值减小,陡度减小,图像整体变得更加平缓。
2.矩形脉冲信号
程序代码:
close all;
E=1;tao=1;
t=-4:0.1:4;
w=-30:0.1:30;
f=E*(t>-tao/2&tao/2)+0*(t<=-tao/2&t>=tao/2);
F=(2*E./w).*sin(w*tao/2);
plot(t,f);xlabel('t');ylabel('f(t)');
figure;
plot(w,abs(F));xlabel('\omega');ylabel('|F(\omega)|') ;
figure;
plot(w,20*log10(abs(F)));
xlabel('\omega');ylabel('|F(\omega)| in dB');
figure;
plot(w,angle(F));xlabel('\omega');ylabel('\phi(\omega )');
3.升余弦脉冲信号
程序代码:
close all
E=1;tao=1;
t=-3:0.1:3;
w=-30:0.1:30;
f=(E/2*(1+cos(2*pi*t/tao))).*(t>-
tao/2&t<tao/2)+0*(t>=tao/2|t<=-tao/2);
Sa=sin(w*tao/2)./(w*tao/2);
F=E*tao/2*Sa./(1-(w*tao/2/pi).^2);
plot(t,f);xlabel('t');ylabel('f(t)');
figure;
plot(w,abs(F));xlabel('\omega');ylabel('|F(\omega)|') ;
figure;
plot(w,20*log10(abs(F)));xlabel('\omega');ylabel('|F( \omega)| in dB');
figure;
plot(w,angle(F));xlabel('\omega');ylabel('\phi(\omega )');
4.三角脉冲信号
程序代码:
close all;
E=1;tao=1;
t=-3:0.1:3;
w=-30:0.1:30;
f=E*(1-2*abs(t)/tao).*(t<tao/2&t>-
tao/2)+0*(t>=tao/2|t<=-tao/2);
Sa=sin(w*tao/4)./(w*tao/4);
F=E*tao/2*Sa.^2;
plot(t,f);
xlabel('t');ylabel('f(t)');
figure;
plot(w,abs(F));
xlabel('\omega');ylabel('|F(\omega)|'); figure;
plot(w,20*log10(abs(F)));
xlabel('\omega');ylabel('|F(\omega)| in dB'); figure;
plot(w,angle(F));
xlabel('\omega');ylabel('\phi(\omega)');
最后由三图对比可知:三种信号中矩形脉冲相对频带宽度最小,升余弦脉冲和三角脉冲的频带宽度较为接近;旁瓣大小比较结果为:矩形脉冲>三角脉冲>升余弦脉冲。
习题四
连续系统零极点分布与频响特性的关系
(1)
()
1
2
2 H s
s
=
+
程序代码:
close all
b=[2];
a=([1 2]);
SYS=tf(b,a);
pzplot(SYS);
axis([-4,4,-2,2]); figure;
freqs(b,a);
零极点图:
频率响应特性曲线:
由上二图可知该系统具有低通滤波特性。
(2) ()22
s H s s =
+; 程序代码:
close all b=[1 0]; a=([1 2]); SYS=tf(b,a); pzplot(SYS);
axis([-4,4,-2,2]); figure;
freqs(b,a);
零极点图:
频率响应特性曲线:
由上二图可知该系统具有高通滤波特性。
(3)
()
()() 3
1
12 H s
s s
=
++
;
代码:
close all
b=[1];
a=([1 3 2]);
SYS=tf(b,a);
pzplot(SYS);
axis([-4,4,-2,2]); figure;
freqs(b,a);
零极点图:
频率响应特性曲线
:
由上二图可知该系统具有低通滤波特性。
(4) ()()()
412s
H s s s =
++;
代码:
close all b=[1 0];
a=([1 3 2]); SYS=tf(b,a); pzplot(SYS);
axis([-4,4,-2,2]); figure;
freqs(b,a);
零极点图:
频率响应特性曲线:
由上二图可知该系统具有带通滤波特性。
(5)
()
()()
2
512
s
H s
s s
=
++
;
代码:
close all
b=[1 0 0];
a=([1 3 2]);
SYS=tf(b,a);
pzplot(SYS);
axis([-4,4,-2,2]); figure;
freqs(b,a);
零极点图:
频率响应特性曲线:
由上二图可知该系统具有高通滤波特性。
(6)
()62
210
s
H s s s =
++; 程序代码:
close all b=[1 0];
a=([1 2 10]); SYS=tf(b,a); pzplot(SYS);
axis([-4,4,-4,4]); figure;
freqs(b,a);
零极点图:
频率响应特性曲线:
由上二图可知该系统具有带通滤波特性。
(7)()(
)()()()
71212s s H s s s --=++.
程序代码:
close all b=[1 -3 2]; a=([1 3 2]); SYS=tf(b,a); pzplot(SYS);
axis([-4,4,-4,4]); figure;
freqs(b,a);
零极点图:
频率响应特性曲线:
由上二图可知该系统具有全通滤波特性。