实验一：常用信号实现(1)

1、实验一 常用信号的实现一、 实验目的（1） 了解连续时间信号和离散时间信号的特点（2） 熟悉MATLAB plot函数的应用（3） 会用MATLAB语言表示基本的信号二、 实验原理信号是随时间变化的物理量，它的本质是时间的函数。信号可以分为时间连续信号和时间离散信号。连续信号是指除了若干不连续的时间点外，每个时间点上都有对应的数值的信号。离散信号则是只在某些不连续的点上有信号值，其它的时间点上信号没有定义的一类信号。离散信号一般可以由连续信号经过模数转换而得到。三、 实验过程 （一）MATLAB操作介绍：CPU为AMD的修改环境变量（二）MATLAB下进行基本数学运算：MATLAB会将运算结果

2、直接存入一变量ans，代表MATLAB运算后的答案（Answer），并显示其数值。我们也可将上述运算式的结果设定给另一个变量x。MATLAB认识所有一般常用到的加（+）、减（-）、乘（*）、除（/）的数学运算符号，以及幂次运算（）。若不想让MATLAB每次都显示运算结果，只需在运算式最後加上分号（；）即可（若要显示变量x的值，直接键入x即可）。介绍MATLAB常用的基本数学函数。变量也可用来存放向量或矩阵，并进行各种运算，亦可取出向量的一个元素或一部份来做运算。变量名的命名规则。注意点一：MATLAB会忽略所有在百分比符号（%）之後的文字，因此百分比之後的文字均可视为程式的注解。注意点二：可以

3、创建.m文件来实现。（三）MATLAB基本绘图：1、plot 最基本的二维图形指令1）plot的功能：plot命令自动打开一个图形窗口Figure，用直线连接相邻两数据点来绘制图形，根据图形坐标大小自动缩扩坐标轴，将数据标尺及单位标注自动加到两个坐标轴上，可自定坐标轴，可把x, y 轴用对数坐标表示。如果已经存在一个图形窗口，plot命令则清除当前图形，绘制新图形。可单窗口单曲线绘图、单窗口多曲线绘图、单窗口多曲线分图绘图、多窗口绘图，可任意设定曲线颜色和线型，可给图形加坐标网线和图形加注功能。2）plot的调用格式：plot(x) 缺省自变量绘图格式，x为向量, 以x元素值为纵坐标，以相应元

4、素下标为横坐标绘图；plot(x,y) 基本格式，以y(x)的函数关系作出直角坐标图，如果y为nm的矩阵，则以x 为自变量，作出m条曲线；plot(x1,y1,x2,y2) 多条曲线绘图格式；plot(x,y,s) 开关格式，开关量字符串s设定曲线颜色和绘图方式，使用颜色字符串的前13个字母，如yellowyel表示等。或plot(x1,y1,s1,x2,y2,s2，)。2、绘图功能1）单窗口单曲线绘图2）单窗口多曲线绘图因为plot命令会清除当前图形，绘制新图形。所以要用到hold on/off命令，控制是保持原有图形还是刷新原有图形，不带参数的hold命令在两种状态之间进行切换3） 单窗口

5、多曲线分图绘图subplot 子图分割命令调用格式：subplot(m,n,p) 按从左至右，从上至下排列。4） 多窗口绘图figure(n) 创建窗口函数，n为窗口顺序号。5） 图形加注功能将标题、坐标轴标记、网格线及文字注释加注到图形上，这些函数为：title 给图形加标题 xlable 给x轴加标注 ylable 给y轴加标注text 在图形指定位置加标注gtext 将标注加到图形任意位置 grid on(off) 打开、关闭坐标网格线 legend 添加图例axis 控制坐标轴的刻度axes创立坐标轴 0.1（左起） 0.2（下起） 0.3（宽度） 0.4（高）1. t=0:0.1:2

6、*pi;%生成横坐标向量，使其为 0,0.1,0.2,.,6.2y=sin(t);% 计算正弦向量plot(t,y)%绘制图形 和前面不完全一致，但也好理解。 2.y1=cos(t); plot(t,y,t,y1); %或 plot(t,y; y1), cleart=0:0.1:2*pi;y=sin(t);y1=cos(t); plot(t,y,-, t,y1, -);3、例给出下面的MATLAB命令 t=partial(f_ip)/partialt=-Sigma_i=1npartial(f_ip)/,. partialx_i + 0.5Sigma_i=1nSigma_j=1n,. parti

7、al2(b_ijp)/partialx_ipartialx_j; tt=str2mat(t,Y(omega)=int_0infty y(t)e-jomegatdt); x,y=ginput(1); text(x,y,tt); 4.function x,y=frac_tree(x0,y0,v,N)x=x0; zeros(N-1,1); y=y0; zeros(N-1,1);for i=2:N vv=v(i); if vv0.05, y(i)=0.5*y(i-1); elseif vv0.45, x(i)=0.42*(x(i-1)-y(i-1); y(i)=0.2+0.42*(x(i-1)+y(i

8、-1); elseif vv N=10000; v=rand(N,1); x,y=frac_tree(0,0,v,N); h=plot(x(1:10000),y(1:10000),.),h = 154.0078 set(h,MarkerSize,4)给出下面的命令可以设置绘图点的大小： set(h,MarkerSize,4)对大的 N 值，计算量大，可以考虑采用MEX C格式改写 MATLAB 函数以加快速度。4 MATLAB 其他二维图形绘制函数彗星状轨迹绘制：考虑一个给定函数5.f(x)=tan(sin(x)-sin(tan(x) x=-pi:pi/200:pi; y=tan(sin(x)

9、-sin(tan(x); comet(x,y);极坐标曲线绘制：用 polar(r,t) 函数，其中 r 为幅值向量，t 为角度向量。 例绘制 r=cos(5q/4)+1/3; 其中 q 属于0,8p, 绘制极坐标曲线。解 MATLAB 命令6. t=0:.1:8*pi; r=cos(5*t/4)+1/3; polar(t,r) 利用下面的 MATLAB 提供的绘图命令可以绘制出各种各样的二维曲线。7. x=-2:0.1:2; y=sin(x);subplot(221);feather(x,y); xlabel(a) feather()subplot(222);stairs(x,y); xla

10、bel(b) stairs() subplot(223);stem(x,y); xlabel(c) stem()subplot(224);fill(x,y,r); xlabel(d) fill()8. y=randn(1,30000); xx=-3.8:0.4:3.8;zz=hist(y,xx); zz=zz/(30000*0.4);x1=-3.8:0.1:3.8;y1=1/sqrt(2*pi)*exp(-x1.2/2);bar(xx,zz),hold on, plot(x1,y1); hold off半对数与全对数坐标系: 可以使用 semilogx(), semilogy() 和 logl

11、og()。 9. theta=0:0.1:6*pi; r=cos(theta/3)+1/9; subplot(2,2,1), polar(theta, r);subplot(2,2,2); plot(theta, r);subplot(2,2,3); semilogx(theta, r); gridsubplot(2,2,4); semilogy(theta, r), grid5 MATLAB 语言的三维曲线绘制10. t=0: pi/50: 2*pi;x=sin(t); y=cos(t); z=t;h=plot3(x, y, z, g-)set(h,LineWidth,4*get(h,Lin

12、eWidth)答案：h = 154.0204 首先可以调用 meshgrid() 函数生成 x 和 y 平面的网格表示。该函数的调用意义十分明显，即可以产生一个横坐标起始于-3, 中止于 3, 步距为 0.1; 纵坐标起始于-2, 中止于2, 步距 为 0.1 的网格分割。然后由公式计算出曲面的 z 矩阵。最后调用 mesh() 函数 绘制曲面的三维表面网格图形。11. x,y = meshgrid(-3:0.1:3,-2:0.1:2);z=(x.2-2*x).*exp(-x.2-y.2-x.*y);mesh(x,y,z)三维表面图同样的数据在 surf() 函数下能得出如下所示的表面图 (a

13、)。在绘图后再给出 colorbar 目录，则将得出如 (b) 图所示的带有高度指示的三维表面图。三维对象的设置surf() 和 mesh() 函数绘制出来的三维图实际上是一个 MATLAB 图形对象，它有各种各样的属性，例如，其 MeshStyle 属性表示其网格的类型，既可以设置成水平的，又可以设置成垂直的。下面的语句将得出下图的网格效果： 12.x,y=meshgrid(-3:0.1:3,-2:0.1:2); z=(x.2-2*x).*exp(-x.2-y.2-x.*y);h=surf(x,y,z), axis(-3 3 -2 2 -0.7 1.5); set(h,MeshStyle,r

14、ow);figure; h1=surf(x,y,z), axis(-3 3 -2 2 -0.7 1.5); set(h1,MeshStyle,column);答案h = 154.0216h1 = 312.00221.9-4clear; t=0:0.01:9;A=2;a=-0.5; y=cos(2*pi*t); y1=A*exp(a*t); plot(t,y1,-.);hold on; y2=y1.*y; plot(t,y2);hold on; y3=-2*exp(-0.5*t); plot(t,y3,-.); line(0,10,0,0); line(0,0,-2,2.1); axis(0,1

15、0,-2,2.1); xlabel(时间t);% xlabel(字符串) % 给横坐标轴加说明 ylabel(幅值y);% ylabel(字符串) % 给纵坐标轴加说明， %并自动旋转90度title(单边衰减指数信号 ); %title(字符串) % 给整个图形加图题得出的图形如右图所示。 19-6clear;t=-2*pi:0.001:2*pi;&起始值：步距：终止值y=sin(2*pi*t)./(2*pi*t);y=y+(y=0)*eps; y=0 判断y是否为0，是则（y=0）值为1，否为0最后把y+(y=0)*eps的值赋给yplot(t,y);&二维图形画图命令line(-2,2,

16、0,0);&将画出（-2,0）到(0,2)的一条直线。 line(0,0,-0.3,1.1);&将画出（-0.3,0）到(0,1.1)的一条直线axis(-2,2,-0.3,1.1);& axis一般用来设置axes的样式，包括坐标轴范围，可读比例等axis(xmin xmax ymin ymax)xlabel(时间t);ylabel(幅值(y);title(抽样信号Sa(at),a=2);grid;&加网络栅格1.9-14clear;t=0:0.0001:2;f=sin(2*pi*(t);f1=sin(2*pi*(t-0.2);plot(t,f,-,t,f1,-);axis(0,2,-1.2,1.2);set(gca,XTickMode,manual,XTick,