测试信号处理技术
实
验
报
告
2012年10月23日星期二
实验一基本信号的时频域分析
一、 实验目的
1. 掌握基本信号的时域和频域分析方法；
2. 了解时域和频域转换的原理。
二、 实验方法
本实验主要是研究分析信号的时域特征（如持续时间、幅值等)和信号的频域特征（如是否有周期性信号、频率带宽等），因此采用了信号的时域和频域转换的方法。主要是采用了傅里叶变换的方法，傅里叶变换是
具体原理是：
1. 时域的连续周期信号←→频域的离散信号：傅里叶级数
2. 时域的连续非周期信号←→频域的连续信号：傅里叶变换
3. 时域非周期序列←→频域连续周期信号：序列傅里叶变换
4. 时域有限长序列←→频域有限长序列：离散傅里叶变换
三、 实验内容及结果
（1） 产生不同的周期信号，包括正弦信号、方波信号、锯齿波，在时域分析这些波形特
征（幅值、频率（周期））。
源程序：
fs=200;
det=1/fs;
t=0:det:6;
10()D F T [()]()N k n
N
n X k x n x n W -===∑2j e N
N W π-=
y1=sin(2*pi*5*t);
y2=square(2*pi*5*t);
y3=sawtooth(2*pi*5*t，0.5);
subplot(3,1,1),plot(t,y1);grid on;
xlabel('时间 ');
ylabel('幅值')
title('正弦信号')
subplot(3,1,2),plot(t,y2);grid on;
xlabel('时间');
ylabel('幅值')
title('方波信号)
subplot(3,1,3),plot(t,y3);grid on;
xlabel('时间');
ylabel('幅值')
title('锯齿信号')
（2）在Matlab中产生随机噪声、阶跃信号、矩形脉冲。源程序：
fs=200;
det=1/fs;
t=0:det:6;
y1=randn(size(t));
y2=heaviside(t);
y3=rectpuls(t-2,2);
subplot(3,1,1),plot(t,y1);
xlabel('时间');
ylabel('幅值')
title('随机信号');grid on;
subplot(3,1,2),plot(t,y2);
xlabel('时间');
ylabel('幅值');
title('阶跃信号');grid on; axis([-4 6 -1 1.5])
subplot(3,1,3),plot(t,y3);
xlabel('时间');
ylabel('幅值');
title('矩形脉冲信号');axis([0 6 -1 1.5]);grid on;
（3）对产生的信号进行Fourier变换，从频率域分析信号的特征，并说明方波信号和锯齿波信号的信号带宽；（进行傅里叶变换时注意采样频率）
源程序：
fs=200;
det=1/fs;
t=0:det:6;
y1=sin(2*pi*5*t);
Y1=fft(y1);
y2=square(2*pi*5*t);
Y2=fft(y2);
y3=sawtooth(2*pi*5*t);
Y3=fft(y3);
subplot(3,2,1),plot(t,y1);grid on;
xlabel('时间');
ylabel('幅值');
title('正弦信号');
subplot(3,2,2),plot(abs(Y1/1024));grid on; xlabel('频率');
ylabel('幅值');
title('正弦信号频谱');
subplot(3,2,3),plot(t,y2);grid on;
xlabel('时间');
ylabel('幅值');
title('方波信号');
subplot(3,2,4),plot(abs(Y2/1024));grid on; xlabel('频率');
ylabel('幅值');
title('方波信号频谱');
subplot(3,2,5),plot(t,y3);grid on;
xlabel('时间');
ylabel('幅值');
title('锯齿信号');
subplot(3,2,6),plot(abs(Y3/1024));grid on; xlabel('频率');
ylabel('幅值');
title('锯齿信号频谱');
（4）产生复合信号：
a)由3个不同频率、幅值的正弦信号叠加的信号，从图形上判断信号的特征；
b)产生由正弦信号和随机信号叠加的混合信号，从图形上判断信号的特征；
c)产生由正弦信号和方波叠加的信号，从图形上判断信号的特征。
源程序：
fs=1000;
det=1/fs;
t=0:det:6;
y1=2*sin(2*pi*0.5*t)+sin(2*pi*5*t)+3*sin(2*pi*1*t);
y2=square(2*pi*0.5*t)+sin(2*pi*0.5*t);
y3=sin(2*pi*0.5*t)+randn(size(t));
subplot(3,1,1),plot(t,y1);
xlabel('时间');
ylabel('幅值')
title('正弦叠加信号');grid on;
subplot(3,1,2),plot(t,y2);
xlabel('时间');
ylabel('幅值');
title('正弦—方波叠加信号');grid on;
subplot(3,1,3),plot(t,y3);
xlabel('时间');
ylabel('幅值');
title('正弦—随机叠加信号');grid on;
