信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)常見信號(hào)觀測

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)會(huì)運(yùn)用Matlab表達(dá)慣用持續(xù)時(shí)間信號(hào)的辦法2、觀察并熟悉這些信號(hào)的波形和特性3、學(xué)會(huì)運(yùn)用Matlab進(jìn)行持續(xù)時(shí)間信號(hào)的時(shí)移、反褶和尺度變換；4、學(xué)會(huì)運(yùn)用Matlab進(jìn)行持續(xù)時(shí)間信號(hào)相加、相乘運(yùn)算；5、學(xué)會(huì)運(yùn)用Matlab進(jìn)行持續(xù)時(shí)間信號(hào)微分、積分運(yùn)算。實(shí)驗(yàn)原理1.常見信號(hào)及其特性Matlab提供了大量生成基本信號(hào)的函數(shù)。如：（1）指數(shù)信號(hào)：K*exp(a*t)（2）正弦信號(hào)：K*sin(w*t+phi)和K*cos(w*t+phi)（3）復(fù)指數(shù)信號(hào)：K*exp((a+i*b)*t)（4）抽樣信號(hào)：sin(t*pi)注意：在Matlab中用和Sa(t)類似的sinc(t)函數(shù)表達(dá)，定義為：sinc(t)sin(t)/(t)（5）矩形脈沖信號(hào)：rectpuls(t,width)（6）周期矩形脈沖信號(hào)：square(t,DUTY)，其中DUTY參數(shù)表達(dá)信號(hào)的占空比DUTY%，即在一種周期脈沖寬度（正值部分）和脈沖周期的比值。占空比默認(rèn)為0.5。（7）三角波脈沖信號(hào)：tripuls(t,width,skew)，其中skew取值范疇在-1~+1之間。（8）周期三角波信號(hào)：sawtooth(t,width)（9）單位階躍信號(hào)：y=(t>=0)2.信號(hào)的時(shí)域變換1、信號(hào)的時(shí)移、反褶和尺度變換信號(hào)的平移、反轉(zhuǎn)和尺度變換是針對自變量時(shí)間而言的，其數(shù)學(xué)體現(xiàn)式和波形變換中存在著一定的變化規(guī)律。從數(shù)學(xué)體現(xiàn)式上來看，信號(hào)的上述全部計(jì)算都是自變量的替代過程。因此在使用Matlab進(jìn)行持續(xù)時(shí)間信號(hào)的運(yùn)算時(shí)，只需要進(jìn)行對應(yīng)的變量代換即可完畢有關(guān)工作。可用下面的命令來實(shí)現(xiàn)持續(xù)信號(hào)的平移及其成果可視化，其中f是用符號(hào)體現(xiàn)式表達(dá)的持續(xù)時(shí)間信號(hào)，t是符號(hào)變量，subs命令則將持續(xù)信號(hào)中的時(shí)間變量t用t－t0替代：y=subs(f,t,t－t0);ezplot(y)持續(xù)信號(hào)的反褶，是指將信號(hào)以縱坐標(biāo)為軸反折，即將信號(hào)f(t)中的自變量t換為－t。實(shí)現(xiàn)以下：y=subs(f,t,－t);ezplot(y)2、信號(hào)的相加和相乘運(yùn)算信號(hào)的相加和相乘是信號(hào)在同一時(shí)刻取值的相加和相乘。因此Matlab對于時(shí)間信號(hào)的相加和相乘都是基于向量的點(diǎn)運(yùn)算。f＝symadd(f1,f2);或f=f1+f2;ezplot(f)f＝symmul(f1,f2);或f=f1*f2;ezplot(f)3、持續(xù)時(shí)間信號(hào)的微分和積分符號(hào)運(yùn)算工具箱有強(qiáng)大的積分運(yùn)算和求導(dǎo)功效。持續(xù)時(shí)間信號(hào)的微分運(yùn)算，可使用diff命令函數(shù)來完畢，其語句格式為：diff(function,‘variable’,n)其中，function表達(dá)需要進(jìn)行求導(dǎo)運(yùn)算的函數(shù)，或者被賦值的符號(hào)體現(xiàn)式；variable為求導(dǎo)運(yùn)算的獨(dú)立變量；n為求導(dǎo)階數(shù)，默認(rèn)值為一階導(dǎo)數(shù)。持續(xù)時(shí)間信號(hào)積分運(yùn)算能夠使用int命令函數(shù)來完畢，其語句格式為：int(function,‘variable’,a,b)其中，function表達(dá)被積函數(shù)，或者被賦值的符號(hào)體現(xiàn)式；variable為積分變量；a為積分下限，b為積分上限，a和b默認(rèn)時(shí)則求不定積分。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及環(huán)節(jié)1、在“開始--程序”菜單中，找到MATLAB程序，運(yùn)行啟動(dòng)；進(jìn)入MATLAB后，首先熟悉界面；在MATLAB命令行窗口（CommandWindow）鍵入＞＞edit指令或者通過“File”菜單中的“New”子菜單下的“M－File”命令或者單擊工具欄上的新建按扭，進(jìn)行程序輸入，然后將文獻(xiàn)保存，擴(kuò)展名設(shè)立為.Ｍ。執(zhí)行；統(tǒng)計(jì)運(yùn)行成果圖形，并與筆算成果對照。2、運(yùn)用Matlab命令繪制直流及上述9個(gè)信號(hào)（可參考教材P62）；3、運(yùn)用Matlab命令繪制下列信號(hào)的波形圖；(1);(2);(3);(4);(5)。4、已知的波形如圖1-1所示，作出、、的微分、的積分、、并作出的奇、偶分量。圖1-1x(t)波形四、實(shí)驗(yàn)成果①.繪制直流及上述9個(gè)基本信號(hào)1.指數(shù)信號(hào)：x=-10:0.01:10;%定義橫坐標(biāo)y=exp(-2*x);plot(x,y)（圖1指數(shù)信號(hào)）2.正弦信號(hào)：x=-10:0.01:10;y=2*sin(2*x+4*pi);plot(x,y)（圖2正弦信號(hào)）3.直流信號(hào)：symsxy=x;z=diff(y,x,1);x=0:1:10;z=subs(z,x);plot(x,z);（圖3直流信號(hào)）4.復(fù)指數(shù)信號(hào):代碼:n=0:30;A=2;a=-0.1;b=pi/5;f=A*exp((a+1j*b)*n);subplot(2,2,1);stem(n,real(f),'fill');xlabel('n');gridonaxis([030-22]);subplot(2,2,2);stem(n,imag(f),'fill');xlabel('n');gridonaxis([030-22]);subplot(2,2,3);stem(n,abs(f),'fill');xlabel('n');gridonaxis([03002]);subplot(2,2,4);stem(n,angle(f),'fill');xlabel('n');gridon（圖4復(fù)指數(shù)信號(hào)）5.抽樣信號(hào)：t=-3*pi:pi/100:3*pi;xt=sinc(t/pi);plot(t,xt);（圖5抽樣信號(hào)）6.矩陣脈沖信號(hào)：t=-4:0.001:4;T=1;xt=rectpuls(t-2*T,T);plot(t,xt)（圖6矩陣脈沖信號(hào)）7.周期矩陣脈沖信號(hào)：t=-10:0.001:10;T=1;xt=square(t-2*T,0.5);plot(t,xt)（圖7周期矩陣脈沖信號(hào)）8.三角波脈沖信號(hào)：x=-10:0.01:10;y=tripuls(x,0.5,1);plot(x,y)（圖8三角脈沖信號(hào)）9.周期三角波：x=0:0.1:16;y=sawtooth(x,0.5);plot(x,y)（圖9周期三角波信號(hào)）10.階躍信號(hào)：clear

all;clc;n=-5:25;fn=heaviside(n-10);plot(n,fn,'.r','Markersize',15);grid

on;hold

on;（圖10階躍信號(hào)）②、繪制題中信號(hào)的波形圖(1);代碼：t=[0:0.01:10];x=(2-exp(-1*t));plot(t,x);xlabel('t');ylabel('x(t)');title('x(t)=(2-exp(-1*t)');gridon(2);代碼：t=[0:0.01:30];x=exp(-0.3*t).*sin(2/3*t);plot(t,x);xlabel('t');ylabel('x(t)');title('x=exp(-0.3*t)*sin(2/3*t);');gridon(3);代碼：t=-0.1:0.01:0.1;x=cos(3000*t)+cos(100*t);plot(t,x);xlabel('t');ylabel('x(t)');title('x=cos(100t)+cos(3000t)');gridon(4)代碼：k=-10:0.01:10;x=(2-0.5.^(-k));stem(x);xlabel('k');ylabel('x(k)');title('x=(2-0.5^(-k))');gridon(5)。代碼：k=-10:0.01:10;x=(2/3).^(k).*sin(k*pi/5);stem(x);xlabel('k');ylabel('x(k)');title('x=(2/3).^(k)*sin(k*pi/5');gridon③已知的波形繪制下列函數(shù)圖像（1）代碼：x=0:0.01:2;y=x.*(x<1)+(-1).*(x>1);z=y+y;plot(x,z,'r');gridon（2）代碼：x=0:0.01:2;y=x.*(x<1)+(-1).*(x>1);z=y.*y;plot(x,z,'r');gridon（3）的微分代碼：symsx;y=x;z=diff(y,x,1);x=0:1:1;z=subs(z,x);plot(x,z);symsx1;y1=-1;z1=diff(y1,x1,1);x1=1:1:2;z1=subs(z1,x1);plot(x1,z1);holdon;（4）的積分代碼：symsx;y=x;z=int(y,x,0,x);x=0:0.1:1;z=subs(z,x);plot(x,z);symsx1;y1=-1;z1=int(y1,x1);x1=1:0.1:2;z1=subs(z1,x1);plot(x1,z1);holdon;（5）代碼：x=0:0.01:2;y=(3-4*x).*(x<1)+(-1).*(x>1);plot(x,y,'r');gridon（6）代碼：x=0:0.01:2;y=(1-x/1.5).*(x<1)+(-1).*(x>1);plot(x,y,'r');gridon（7）的奇、偶分量代碼：（1）奇分量：x=0:0.01:2;y=x.*(x<1)+(-1).*(x>1);y2=-x.*(x<1)+(-1).*(x>1);z=1/2*(y+y2);plot(x,z,'r');gridon（2）偶分量：x=-2:0.01:2;y=x.*(x>0&x<1)+(-1).*(x>1);y2=-x.*(x>(-1)&x<0)+(-1).*(x<(-1));z=1/2.*(y-y2);plot(x,z,'r');gridon五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告規(guī)定1、簡述實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理。2、編程實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容規(guī)定附上源代碼及運(yùn)行成果圖示。3、總結(jié)實(shí)驗(yàn)中的重要結(jié)論、收獲和體會(huì)。六、思考題1、討論與平移的方向與否相似？為什么？答：平移方向不同，由于平移都是相對于t的，f（t+t0）應(yīng)當(dāng)向左移動(dòng)，而f（-（t-t0））向右移動(dòng)2、將信號(hào)變?yōu)楣灿卸嗌俜N辦法，請列舉出來。答：倆種辦法。f（t）->f(t+4)->f(