实验一信号基本运算的MATLAB实现

[实验一]熟悉MATLAB 基本操作[实验目的]熟悉MA TLAB 环境，并学会简单的菜单操作。

学会简单的矩阵输入与信号输入。

掌握部分绘图函数 [实验内容]一、认识MATLAB 的工作环境MATLAB 6.1启动后，产生的工作环境界面，如图1所示，包含一个工具栏、三个区域、五个工作窗口，五个工作窗口分别为资源目录窗口（Launch Pad ）、工作空间浏览器（Workspace ）、命令历史浏览器（Command History ）、当前路径浏览器（Current Directory ）、命令窗口（Command Windows ）。

这是MATLAB 启动后桌面布置方式的缺省设置。

MATLAB 的工作窗口是一个标准的Windows 界面，用户可以利用菜单命令完成对工作窗口的操作，下面将通过命令窗口菜单栏的逐一介绍来说明这些工作窗口的用法和含义。

图1.1MATLAB 工作窗口（1）MATLAB 菜单项MATLAB 窗口从上至下：第一行是标题,第二行是菜单,第三行是常用命令的图形工具栏（为简单起见，仅介绍菜单选项）当前路径窗口工作空间窗口命令历史窗口命令窗口File 菜单 ◆ New ：M_File 打开M_文件 Figure 打开图形窗口◆ Model 打开模板◆ Open 打开已存在的.m文件◆ Close Command Window 关闭命令窗口 ◆ Import Data导入一个数据文件 ◆Save Workspace As… 将命令窗内容保存为一个.mat 文件 ◆Set Path… 打开Path Brower 窗口,可添加MA TLAB 的搜索路径 ◆ Preferences 设置文档的格式 ◆ Print 打印命令窗口的内容◆Print Selection 打印所选内容● Windows 菜单 当打开多个MA TLAB 窗口时，此菜单可使用户方便地在打开的窗口间切换。

● Edit 菜单◆ Undo 删除上次操作 ◆ Redo 恢复上次操作◆ Cut剪切 ◆ Copy 复制 ◆ Paste 粘贴◆ Paste Specia 选择性粘贴 ◆ Select All 选择所有操作◆ Delete … 删除◆ Clear Command Windows 清空命令窗口 ◆ Clear Command History 清空历史命令 ◆Clear Workspace 清除工作空间的变量● Wiew 菜单◆ Disktop Layout ：Default 默认布置方式◆ Undock Command Window 将命令窗口设成独立窗口◆ Command Windows 打勾表示只显示命令窗口 ◆ Command History 显示命令历史窗口◆ Current Directory 显示当前路径窗口 ◆ Workspac 显示工作空间浏览器 ◆ Launch Pad 显示启动平台窗口 ◆Help … 帮助● Web 菜单◆ The MathWorks Web Site MathWorks 公司主页◆ T echnical Support Knowledge Base 技术支持库 ◆ Products 产品信息◆Membership 是否加入MATLAB 会员● Help 菜单◆ Full Products Family Help 显示所有组件的帮助◆ Matlab Help 显示帮助文件 ◆ Using The Desktop 产品信息◆Using the Command Window 是否加入MATLAB 会员（2）MATLAB 历史命令窗口在历史窗口中记录着用户在MA TLAB 命令窗中所输入过的全部命令，在这个窗口中可以实现几个主要的功能是： ○1单行或多行命令的复制 在命令历史窗口用鼠标选定所要拷贝的命令，用右键弹出上下文菜单，选中Copy 项，然后可以用Ctrl+V 将其复制到命令窗口或任何地方。

信号与系统MATLAB第一次实验报告一、实验目的1.熟悉MATLAB软件并会简单的使用运算和简单二维图的绘制。

2.学会运用MATLAB表示常用连续时间信号的方法3.观察并熟悉一些信号的波形和特性。

4.学会运用MATLAB进行连续信号时移、反折和尺度变换。

5.学会运用MATLAB进行连续时间微分、积分运算。

6.学会运用MATLAB进行连续信号相加、相乘运算。

7.学会运用MATLAB进行连续信号的奇偶分解。

二、实验任务将实验书中的例题和解析看懂，并在MATLAB软件中练习例题，最终将作业完成。

三、实验内容1.MATLAB软件基本运算入门。

1). MATLAB软件的数值计算：算数运算向量运算：1.向量元素要用”[ ]”括起来，元素之间可用空格、逗号分隔生成行向量，用分号分隔生成列向量。

2.x=x0:step:xn.其中x0位初始值，step表示步长或者增量，xn 为结束值。

矩阵运算：1.矩阵”[ ]”括起来；矩阵每一行的各个元素必须用”,”或者空格分开；矩阵的不同行之间必须用分号”;”或者ENTER分开。

2.矩阵的加法或者减法运算是将矩阵的对应元素分别进行加法或者减法的运算。

3.常用的点运算包括”.*”、”./”、”.\”、”.^”等等。

举例：计算一个函数并绘制出在对应区间上对应的值。

2).MATLAB软件的符号运算：定义符号变量的语句格式为”syms 变量名”2.MATLAB软件简单二维图形绘制1).函数y=f(x)关于变量x的曲线绘制用语：>>plot(x,y)2).输出多个图像表顺序：例如m和n表示在一个窗口中显示m行n列个图像，p表示第p个区域，表达为subplot(mnp)或者subplot(m,n,p)3).表示输出表格横轴纵轴表达范围：axis([xmax,xmin,ymax,ymin])4).标上横轴纵轴的字母：xlabel(‘x’),ylabel(‘y’)5).命名图像就在subplot写在同一行或者在下一个subplot前：title(‘……’)6).输出：grid on举例1：举例2：3.matlab程序流程控制1).for循环：for循环变量=初值:增量:终值循环体End2).while循环结构：while 逻辑表达式循环体End3).If分支：(单分支表达式)if 逻辑表达式程序模块End(多分支结构的语法格式)if 逻辑表达式1程序模块1Else if 逻辑表达式2程序模块2…else 程序模块nEnd4).switch分支结构Switch 表达式Case 常量1程序模块1Case 常量2程序模块2……Otherwise 程序模块nEnd4.典型信号的MATLAB表示1).实指数信号：y=k*exp(a*t)举例：2).正弦信号：y=k*sin(w*t+phi)3).复指数信号：举例：4).抽样信号5).矩形脉冲信号:y=square(t,DUTY) (width默认为1)6).三角波脉冲信号：y=tripuls(t,width,skew)(skew的取值在-1~+1之间，若skew取值为0则对称)周期三角波信号或锯齿波:Y=sawtooth(t,width)5.单位阶跃信号的MATLAB表示6.信号的时移、反折和尺度变换:Xl=fliplr(x)实现信号的反折7.连续时间信号的微分和积分运算1).连续时间信号的微分运算：语句格式：d iff(function,’variable’,n)Function:需要进行求导运算的函数，variable:求导运算的独立变量，n：求导阶数2).连续时间信号的积分运算：语句格式：int(function,’variable’,a,b)Function:被积函数variable:积分变量a:积分下限b:积分上限(a&b默认是不定积分)8.信号的相加与相乘运算9.信号的奇偶分解四、小结这一次实验让我能够教熟悉的使用这个软件，并且能够输入简单的语句并输出相应的结果和波形图，也在一定程度上巩固了c语言的一些语法。

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 实验三：连续时间LTI系统的频域分析---------------------------------------------------49一、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。

实验一 MATLAB 的基本操作一、实验目的1、掌握Matlab 软件使用的基本方法；2、熟悉Matlab 的数据表示、基本运算方法；3、熟悉Matlab 绘图命令及基本绘图控制。

二、实验仪器与软件1、PC 机 1台2、MATLAB7.0环境三、实验原理MATLAB 环境是一种为数值计算、数据分析和图形显示服务的交互式的环境。

MATLAB 有3种窗口，即：命令窗口（The Command Window ）、m-文件编辑窗口（The Edit Window ）和图形窗口（The Figure Window ），而Simulink 另外又有Simulink 模型编辑窗口。

1、命令窗口（The Command Window ）当MATLAB 启动后，出现的最大的窗口就是命令窗口。

用户可以在提示符“>>”后面输入交互的命令，这些命令就立即被执行。

在MATLAB 中，一连串命令可以放置在一个文件中，不必把它们直接在命令窗口内输入。

在命令窗口中输入该文件名，这一连串命令就被执行了。

因为这样的文件都是以“.m ”为后缀，所以称为m-文件。

2、m-文件编辑窗口（The Edit Window ）我们可以用m-文件编辑窗口来产生新的m-文件，或者编辑已经存在的m-文件。

在MATLAB 主界面上选择菜单“File/New/M-file ”就打开了一个新的m-文件编辑窗口；选择菜单“File/Open ”就可以打开一个已经存在的m-文件，并且可以在这个窗口中编辑这个m-文件。

如，计算3[(12)34)]2+⨯-÷，只需在提示符“>>”后输入“((1+2)*3-4)/2^3”，然后按Enter 键。

该命令行涉及加、减、乘、除及幂运算符，MATLAB 运算的执行次序遵循的优先规则为：从左到右执行；幂运算具有最高的优先级，乘法和除法具有相同的次优先级，加法和减法有相同的最低优先级；使用括号可以改变前述优先次序，并由最内层括号向外执行。