信号与系统实验指导书于晶荣第一二次实验(共15页)

1、PAGE PAGE 16 信号(xnho)与系统 实验(shyn)指导书 中南大学信息科学(xn x k xu)与工程学院2015年 目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc420657272 实验(shyn)要求 PAGEREF _Toc420657272 h 2 HYPERLINK l _Toc420657273 实验(shyn)一 基本信号(xnho)的生成 PAGEREF _Toc420657273 h 2 HYPERLINK l _Toc420657274 实验二 信号的基本运算 PAGEREF _Toc420657274 h 8实验要求1实验(shy

2、n)课要求(yoqi)可以参考教材和实验指导书中的例题，但必须独立(dl)完成实验；按照实验内容要求，准备实验结果，请老师检查后，方可保存结果离开实验室；做完实验请确认关机，桌椅等归位；实验后1周内，提交实验报告电子档。2实验报告要求实验报告采用电子文档形式提交；报告正文中需注明：学生姓名、学号、实验名称、实验日期和地点（年、月、日）；报告内容需包括：实验内容描述、实验所依据定律、原理和公式、实验代码、实验结果分析与结论；实验体会与建议。实验一 基本信号的生成1实验(shyn)目的学会(xuhu)使用(shyng)MATLAB产生各种常见的连续时间信号与离散时间信号；通过MATLAB中的绘图工

3、具对产生的信号进行观察，加深对常用信号的理解；熟悉MATLAB的基本操作，以及一些基本函数的使用，为以后的实验奠定基础。2实验原理 连续信号的MATLAB表示 指数信号指数信号在MATLAB中可用函数表示，其调用形式为单边衰减指数信号的MATLAB表示如下：（取）% program exa_1.m, decaying exponentialA=1;a=-0.4;t=0:0.001:10;ft=A*exp(a*t);plot(t,ft) 正弦信号正弦(zhngxin)信号(xnho)和分别(fnbi)用MATLAB的内部函数和表示，其调用形式为正弦信号的MATLAB表示如下：（取）% progr

4、am exa_2.m, sinusoidal signalA=1;w0=2*pi;phi=pi/6;t=0:0.001:8;ft=A*sin(w0*t+phi);plot(t,ft) 抽样函数抽样函数在MATLAB中用函数表示，定义为其调用形式为抽样函数的MATLAB表示如下：（取）% program exa_3.m, sample functiont=-3*pi:pi/100:3*pi;ft=sinc(t/pi);plot(t,ft) 矩形脉冲信号(xnho)矩形脉冲信号(xnho)在MATLAB中用函数(hnsh)表示，其调用形式为用以产生一个幅度为1，宽度为以为对称的矩形波。的默认值为1

5、。以为对称中心的矩形脉冲信号的MATLAB表示如下：（取）% program exa_4.m, rectpulst=0:0.001:4;T=1;ft=rectpuls(t-2*T,2*T);plot(t,ft) 三角波脉冲信号三角波脉冲信号在MATLAB中用函数表示，其调用形式为用以产生一个最大幅度为1，宽度为的三角波。函数值的非零范围为；参数的取值范围为；当时，产生标准正三角波。三角波脉冲信号的MATLAB表示如下：（取）% program exa_5.m, tripulst=-3:0.001:3;ft=tripuls(t,4,0.5);plot(t,ft) 离散(lsn)信号(xnho)的

6、MATLAB表示(biosh) 指数序列指数序列可用MATLAB中的数组幂运算实现。衰减指数序列的MATLAB表示如下：（取）% program exa_6.m, exponential sequencek=0:10;A=1;a=-0.6;fk=A*a.k;stem(k,fk) 正弦(zhngxin)序列(xli)正弦(zhngxin)序列的MATLAB表示与连续信号相同，只是用画出序列的波形。正弦序列的MATLAB实现如下：（取）% program exa_7.m, discrete-time sinusoidal signalk=0:39;fk=sin(pi/6*k);stem(k,fk)

7、 单位脉冲序列单位脉冲序列可借助MATLAB中的零矩阵函数表示。函数产生一个由N个零组成的列向量。有限区间的单位脉冲序列的MATLAB实现如下：（取区间：）% program exa_8.m, delta sequencek=-10:10;delta=zeros(1,10),1,zeros(1,10);% 或者： delta=(k-0)=0;stem(k,delta) 单位(dnwi)阶跃序列单位阶跃序列(xli)可借助MATLAB中的单位矩阵函数(hnsh)表示。函数产生一个由N个1组成的列向量。有限区间的单位阶跃序列的MATLAB实现如下：（取区间：）% program exa_9.m,

8、unit step sequencek=-10:10;uk=zeros(1,10),ones(1,11);% 或者： uk=k=0;stem(k,uk)3实验内容 运行以上九个例子程序，掌握一些常用基本信号的特点及其MATLAB实现方法；改变有关参数，进一步观察信号波形的变化。 在 范围内产生并画出以下信号： ；。 在 范围内产生并画出以下(yxi)信号：；。请问这三个信号的基波周期(zhuq)分别是多少？实验(shyn)二 信号的基本运算1实验目的学会使用MATLAB完成信号的一些基本运算；了解复杂信号由基本信号通过尺度变换、翻转、平移、相加、相乘、差分、求和、微分及积分等运算来表达的方法；

9、进一步熟悉MATLAB的基本操作与编程，掌握其在信号分析中的运用特点与使用方式。2实验原理 信号的尺度变换、翻转、平移信号的尺度变换、翻转、平移运算，实际上是函数自变量的运算。在信号的尺度变换和中，函数的自变量乘以一个常数，在MATLAB中可用算术运算符“”来实现。在信号翻转和运算中，函数的自变量乘以一个负号，在MATLAB中可以直接用负号“”写出。翻转运算在MATLAB中还可以利用函数实现，而翻转后信号的坐标则可由得到。在信号时移和运算中，函数自变量加、减一个常数，在MATLAB中可用算术运算符“”或“”来实现。对图示三角波，试利用MATLAB画出和的波形。解：实现(shxin)和的MATL

10、AB程序(chngx)如下：% program exa_10.m, Changed triangular pulse signalt=-3:0.001:3;ft1=tripuls(2*t,4,0.5);subplot(2,1,1)plot(t,ft1)title(f(2t)ft2=tripuls(2-2*t),4,0.5);subplot(2,1,2)plot(t,ft2)title(f(2-2t)程序运行结果(ji gu)如下图所示。 离散序列的差分与求和离散序列(xli)的差分，在MATLAB中用(zhngyng)diff函数(hnsh)来实现，其调用格式为：离散序列的求和与信号相加运算不

11、同，求和运算是把和之间的所有样本加起来，在MATLAB中用sum函数来实现，其调用格式为：用MATLAB计算指数信号的能量。解：离散信号的能量定义为： 其MATLAB程序实现如下：% program exa_11.m, the energy of exponential sequencek=0:10;A=1;a=-0.6;fk=A*a.k;W=sum(abs(fk).2)程序运行结果为：W = 1.5625 连续信号的微分与积分连续信号的微分也可以用上述diff函数来近似计算。例如，可由下列MATLAB语句来近似实现：h=.001;x=0:h:pi;y=diff(sin(x.2)/h;连续信号

12、的定积分可由MATLAB中quad函数或quad8函数来实现。其调用格式为：quad (function_name,a,b)其中function_name为被积函数名（.m文件名），a和b为指定的积分区间。用对图示三角(snjio)波，试利用(lyng)MATLAB画出和的波形(b xn)。解：为了便于利用quad函数来计算信号的积分，将图示三角波写成MATLAB函数，函数名为functri（相应的.m文件名为functri.m），程序如下：function yt=functri(t)yt=tripuls(t,4,0.5);然后利用diff和quad函数，并调用自编函数functri即可实现三

13、角波信号的微分和积分，源程序如下：% program exa_12_1.m, differentiationh=0.001;t=-3:h:3;y1=diff(functri(t)*1/h;plot(t(1:length(t)-1),y1)title(df(t)/dt)程序运行结果如图所示：% program exa_12_2.m, integrationt=-3:0.1:3;for x=1:length(t) y2(x)=quad(functri,-3,t(x);endplot(t,y2)title(integral of f(t)程序运行结果(ji gu)如图所示：3实验(shyn)内容 运行(ynxng)以上三个例题程序，