王鹏云-信号与线性系统实验指导书.doc

1-2 -1 0 1 2 3 4 5 600.20.40.60.81实验一 基本信号的产生一、实验学时：3学时二、实验类型：验证性三、开出要求：必修四、实验目的学习使用 MATLAB 产生基本信号、绘制信号波形、实现信号的基本运算，为信号分析和系统设计奠定基础五、实验原理及内容 MATLAB 提供了许多函数用于产生常用的基本信号：如阶跃信号、脉冲信号、指数信号、正弦信号和周期矩形波信号等这些基本信号是信号处理的基础1. 连续阶跃信号的产生 产生阶跃信号的 MATLAB 程序如下 : t= -2: 0.02: 6; x=(t>=0); plot(t,x); axis([-2,6,0,1.2]);图一 连续阶跃信号2. 连续指数信号的产生 产生随时间衰减的指数信号的 MATLAB 程序如下:t = 0: 0.001: 5;x = 2*exp(-1*t);plot(t,x);图二 连续指数信号 3. 连续正弦信号的产生 利用 MATLAB 提供的函数 cos 和 sin 可产生正弦和余弦信号产生一个幅度为 2, 频率为4Hz, 相位为 p/6 的正弦信号的 MATLAB 程序如下：f0=4; w0=2*pi*f0;t = 0: 0.001: 1; x = 2*sin(w0*t+ pi/6); plot(t,x); 图三 连续正弦信号4．连续矩形脉冲信号的产生 函数 rectpulse(t,w)可产生高度为 1、宽度为 w、关于 t=0 对称的矩形脉冲信号。

产生高度为 1、宽度为 4、延时 2 秒的矩形脉冲信号的0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 500.20.40.60.811.21.41.61.820 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1-2-1.5-1-0.500.511.52-2 -1 0 1 2 3 4 5 600.10.20.30.40.50.60.70.80.912MATLAB 程序如下： t=-2: 0.02: 6; x=rectpuls(t-2,4); plot(t,x); 图四 连续矩形脉冲信号5. 连续周期矩形波信号的产生 函数 square(w0*t)产生基本频率为 w0 (周期 T=2p/w0)的周期矩形波信号 函数 square(w0*t, DUTY)产生基本频率为 w0 (周期 T=2p/w0)、占空比 DUTY= t/T*100 的周期矩形波 τ 为一个周期中信号为正的时间长度τ=T/2，DUTY=50，square(w0*t, 50)等同于square(w0*t)。

产生一个幅度为 1, 基频为 2Hz，占空比为 50%的周期方波的 MATLAB 程序如下：图五 连续周期矩形波信号f0=2; t = 0:.0001:2.5; w0=2*pi*f0; y = square(w0*t, 50); %duty cycle=50% plot(t,y); axis([0,2.5,-1.5,1.5]);6. 连续抽样信号的产生 可使用函数 sinc(x)计算抽样信号 产生信号的 MATLAB 程序如下： t= -10:1/500:10; x=sinc(t/pi); 图六 连续抽样信号 plot(t,x); 7． 单位脉冲序列的产生 函数 zeros(1,n) 可以生成单位脉冲序列 函数 zeros(1,n)产生 1 行 n 列的由 0 组成的矩阵 产生成单位脉冲序列的 MATLAB 程序如下：k= -4: 20; x=[zeros(1,7),1,zeros(1,17)]; stem(k,x) 图七 单位脉冲序列 0 0.5 1 1.5 2 2.5-1.5-1-0.500.511.5-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10-0.4-0.200.20.40.60.81-5 0 5 10 15 2000.10.20.30.40.50.60.70.80.9138． 单位阶跃序列的产生 函数 ones(1,n) 可以生成单位阶跃序列。

函数 ones(1,n)产生 1 行 n 列的由 1 组成的矩阵产生单位阶跃序列的 MATLAB 程序如下： k= -4:20; x=[zeros(1,7),ones(1,18)]; stem(k,x) 图八 单位阶跃序列9. 指数序列的产生 产生离散序列的 MATLAB 程序如下： k = -5:15; x = 0.3*(1/2).^k; stem(k,x);图九 指数序列10.正弦序列的产生 产生正弦序列的 MATLAB 程序如下: k=-10:10; omega=pi/3;x = 0.5*sin(omega*k+ pi/5); stem(k,x); 图十一 正弦序列 11.离散周期矩形波序列的产生 产生幅度为 1、基频 rad、占空比为 50%的周期方波的 MATLAB 程序如下： omega=pi/4; k=-10:10; x = square(omega*k,50); stem(k,x); 图十二 离散周期矩形波序列12. 白噪声序列的产生 白噪声序列在信号处理中是常用的序列。

函数 rand 可产生在[0，1]区间均匀分布的白噪声序列， 函数 randn 可产生均值为 0，方差为 1 的高斯分布白噪声 N=20;k=0:N-1; x=rand (1,N); stem(k,x); 图十三 白噪声序列-5 0 5 10 15 2000.10.20.30.40.50.60.70.80.91-5 0 5 10 15012345678910-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10-0.5-0.4-0.3-0.2-0.100.10.20.30.40.5-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.810 2 4 6 8 10 12 14 16 18 2000.10.20.30.40.50.60.70.80.914六、实验条件：Matlab 软件七、实验成绩评定办法：主要评分点：实验原理是否清楚，实验结果是否正确实验三 MATLAB 的编程与应用一、实验学时：3学时二、实验类型：验证性三、开出要求：必修四、实验目的：学习MATLAB的命令窗口与编程的使用方法，学会信号与系统中的相关计算与绘图的基本方法。

五、实验内容：在 MATLAB 中，以复数矩阵为基本编程单元，编程语句书写简单而功能强大，具有丰富的绘图功能，有许多面向问题求解的工具箱，有很好的扩展性，界面友好，操作简便主要的组成有；MATLAB 语言； MATLAB 工作环境；图形处理；数学函数库； MATLAB应用程序接口（API） ；另外还有 Simulink 和 Toolbox（工具箱）1. mnzazbbzABH112)( 2.对数字滤波器 进行运算214.03)(1．启动 MATLAB，在命令窗口中完成以下操作：>>a=[1 2 3 -2 1]>> b=[3 -2 1 -1 ]>> c=conv(a,b)2．对数字滤波器 ，在命令窗口中完成以下操作：214.03)(zzABH>>b=[0.2 0.3 1]>>a=[1 0.4 1]>>freqz(b,a,128) 幅频特性>>y=tf(b,a) transfer function 传递函数>>impulse(y) 脉冲响应观看绘图窗口，并复制图形于下面作为实验结果：3.离散余弦变换 DCT 与其反变换 IDCT；在 M 文件编辑器中输入程序：，)1:9/:0(t tttx34sin16i0sin并复制图形于下面作为实验结果。

方法一：js.m 文件function [out1]=js(t)t=(0:1/9999:1);x1=sin(10*pi*t);5x2=sin(16*pi*t);x3=sin(34*pi*t);js=x1.*x2.*x3;subplot(4,1,1);plot(t,x1);xlabel 't'ylabel 'x1'title 'x1=sin(10*pi*t)';subplot(4,1,2);plot(t,x2);subplot(4,1,3);plot(t,x3);subplot(4,1,4);plot(t,js)方法二：>> t=(0:1/9999:1);>> y=sin(10*pi*t).*sin(16*pi*t).*sin(34*pi*t);>> plot(t,y)4.利用 simulink 进行绘制单位负反馈闭环系统的单位阶跃响应曲线. )12.0)(1.(5)2ssGk六、实验条件：6Matlab 软件七、实验成绩评定办法：主要评分点：实验原理是否清楚，实验结果是否正确实验二 信号的卷积运算一、实验学时：3学时二、实验类型：设计性三、开出要求：必修四、实验目的：学习 Matlab 基本用法,对给定信号进行卷积运算.五、实验内容：信号的卷积运算:卷积积分可用信号的分段求和来实现,即如果只求当 (n 为整数 ) 时 f(t)的值 ,则由上式可得上式中的 实际上就是连续信号 和 经等时间隔 均匀抽样的离散序列 和 的卷积和。

当 足够小时， 就是卷积积分的结果，即连续时间信号 的数值近似 MATLAB 具有一个作离散卷积的函数 ，对矩阵(序列) 和 做卷积运算这是一个适合做离散卷积的函数，矩阵中元素的步长（间隔）默认为 1处理连续信号的卷积时， 和 取相同的卷积步长（间隔） ，结果再乘以实际步长（对连续信号取样间隔） ，例如下面的 0.001六、实验方法及步骤：1.打开 matlab 软件,执行 File/New/M-File2.输入参考程序,实现信号的卷积运算(1) 已知两个连续信号如图所示,求解 f1(t)*f2(t). )()lim)()()( 2102121 ktfdtftftf kn(nf ])[()li(lim)( 210210kk nfktff ])[)(f 1tf(2tf1(2ftf ,(fconvf )(kf)(2f7参考程序 :• t11=0• t12=1• t21=0• t22=2• t1=t11:0.001:t12• ft1=2*rectpuls(t1-0.5,1)• t2=t21:0.001:t22• ft2=t2• t3=t11+t21:0。