信号的表示与运算实验内容

实验一：信号的表示与信号的运算

实验学时：2 实验类型：综合 实验要求：任选 一、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，为信号分析和系统分析奠定基础。 二、相关知识点

1．连续信号的产生

2．离散信号的产生及基本运算 三、实验原理、方法和手段

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．连续信号的产生 （1）阶跃信号

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]); （2）指数信号

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); （3）正弦信号

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?/6的正弦信号的MATLAB程序如下：

f0=4; w0=2*pi*f0; t = 0: 0.001: 1; x

重庆三峡学院 《信号与系统分析》实验

实验二、信号的表示和运算

1实验目的

1）学会利用MATLAB表示常用的信号，观察这些信号的波形和特性； 2）学会利用MATLAB对简单信号进行相加、相乘、平移、反转和尺度变换等运算。

2实验原理及实例分析

2.1 MATLAB基础

（具体内容见相关指导书）

2.2信号在MATLAB中的表示

例1：用MATLAB命令产生单边衰减指数信号f(t)?2e?1.5tu(t)，并绘出时间范围在0?t?3的波形图。

解：MATLAB程序如下，产生的图形如图1所示。

t = 0: 0.01 : 3; ft = 2 * exp(-1.5 * t);

plot(t,ft,'Linewidth',2)；grid；axis([0,3,0 2.5]) xlabel('t(sec)')；title('单边指数衰减信号');

单边指数衰减信号2.5

21.510.5000.511.5t(sec)22.53

图1 例1程序产生的图形

2?t?例2：用MATLAB命令产生正弦信号f(t)?2sin(?4)，并绘出时间范

围在0?t?3的波形

实验一 信号的MATLAB表示及信号运算 一．实验目的

1、掌握 MATLAB 的使用； 2、掌握 MATLAB 生成信号波形； 3、掌握 MATLAB 分析常用连续信号； 4、掌握信号运算的 MATLAB 实现。 二．实验内容及结果 (一)信号的MATLAB表示

1.用MATLAB实现函数f(t)?Sa(t),并绘制f(t)的波形。

2.用MATLAB绘制正弦函数f(t)?Ksin(wt?a)的波形。

3.用MATLAB绘制单边指数函数f(t)?Ke?at的图形。

4.用MATLAB绘制单位冲击信号的波形。

5.用MATLAB绘制单位阶跃信号的波形。

6.用MATLAB绘制周期方波信号的波形。

7.用MATLAB绘制矩形脉冲信号的波形。

8.用MATLAB绘制三角波脉冲信号的波形。

9.用MATLAB实现函数x(t)?e?0.1tsin(23t)，并绘制波形。

（二）信号运算的MATLAB实现

10.对1-8所示的三角波，利用MATLAB画出f(2t)和f(2?2t)的波形。

三．实验中的主要结论

MATLAB 可以方便的生成信号波形，分析常用连续信号，完成信号的运算。 用户可以自己编写程序实现所需函数，显示出波形，并且实现连续信号

实验二 离散时间信号的表示及运算

一、 实验目的：学会运用MATLAB表示的常用离散时间信号；学会运用MATLAB实现离

散时间信号的基本运算。 二、 实验仪器：电脑一台，MATLAB6.5或更高级版本软件一套。 三、 实验内容：

（一） 离散时间信号在MATLAB中的表示

离散时间信号是指在离散时刻才有定义的信号，简称离散信号，或者序列。离散序列通常用x(n)来表示，自变量必须是整数。

离散时间信号的波形绘制在MATLAB中一般用stem函数。stem函数的基本用法和plot函数一样，它绘制的波形图的每个样本点上有一个小圆圈，默认是空心的。如果要实心，需使用参数“fill”“filled”、，或者参数“.”。由于MATLAB中矩阵元素的个数有限，所以MATLAB只能表示一定时间范围内有限长度的序列；而对于无限序列，也只能在一定时间范围内表示出来。类似于连续时间信号，离散时间信号也有一些典型的离散时间信号。

1. 单位取样序列

单位取样序列?(n)，也称为单位冲激序列，定义为

?1?(n)???0(n?0) （2-1）

(n?0)要注意，单位冲激序列不是单位冲激函数的简单离散抽样，它在n=0处是

实验二 离散时间信号的表示及运算

一、 实验目的：学会运用MATLAB表示的常用离散时间信号；学会运用MATLAB实现离

散时间信号的基本运算。 二、 实验仪器：电脑一台，MATLAB6.5或更高级版本软件一套。 三、 实验内容：

（一） 离散时间信号在MATLAB中的表示

离散时间信号是指在离散时刻才有定义的信号，简称离散信号，或者序列。离散序列通常用x(n)来表示，自变量必须是整数。

离散时间信号的波形绘制在MATLAB中一般用stem函数。stem函数的基本用法和plot函数一样，它绘制的波形图的每个样本点上有一个小圆圈，默认是空心的。如果要实心，需使用参数“fill”“filled”、，或者参数“.”。由于MATLAB中矩阵元素的个数有限，所以MATLAB只能表示一定时间范围内有限长度的序列；而对于无限序列，也只能在一定时间范围内表示出来。类似于连续时间信号，离散时间信号也有一些典型的离散时间信号。

1. 单位取样序列

单位取样序列?(n)，也称为单位冲激序列，定义为

?1?(n)???0(n?0) （2-1）

(n?0)要注意，单位冲激序列不是单位冲激函数的简单离散抽样，它在n=0处是

1

实验一 数字电子仪器使用

一、实验目的

1、学习使用DDS数字信号发生器，初步掌握常用信号输出的调节方法。 2、学习使用数字存储示波器，初步掌握常用信号参数的观测方法。 二、设备简介 三、实验任务

１、调节DDS信号发生器，使其输出输出3MHz、1.00Vp-p正弦交流信号，并用数字示波器：

①手动测量该信号电压的峰峰值Vp-p、频率freq；

②自动测量该信号电压的峰峰值Vp-p、最大值Vmax、最小值Vmin、平均值Vavg、有效值Vrms、频率freq、周期Prd、上升时间Rise 。

２、调节DDS信号发生器，使其输出50ＫＨz、500mVp-p方波信号，并用数字示波器：

①手动测量该信号电压的峰峰值Vp-p、频率freq；

②自动测量该信号电压的峰峰值Vp-p、最大值Vmax、最小值Vmin、平均值Vavg、有效值Vrms、频率freq、周期Prd、上升时间Rise。

３、调节DDS信号发生器，使其输出2ＫＨz、2.00Vp-p脉冲信号，并用数字示波器：

①手动测量该信号电压的峰峰值Vp-p、频率freq ；

②分别自动测量该信号电压占空比为30％和80％时的峰峰值Vp-p、最大值Vmax、最小值Vmin、平均值Vavg、有效值

实验三 常见连续信号的MATLAB表示

一、实验目的

1、熟悉常见连续时间信号的意义、特性及波形； 2、学会使用MATLAB表示连续时间信号的方法； 3、学会使用MATLAB绘制连续时间信号的波形。

二、实验原理

信号一般是随时间而变化的某些物理量。按照自变量的取值是否连续，信号分为连续时间信号和离散时间信号，一般用f?t?和f?n?来表示。若对信号进行时域分析，就需要绘制其波形，如果信号比较复杂，则手工绘制波形就变得很困难，且难以精确。MATLAB强大的图形处理功能及符号运算功能，为我们实现信号的可视化及其时域分析提供了强有力的工具。 根据MATLAB的数值计算功能和符号运算功能，在MATLAB中，信号有两种表示方法，一种是用向量来表示，另一种则是用符号运算的方法。在采用适当的MATLAB语句表示出信号后，就可以利用MATLAB中的绘图命令绘制出直观的信号波形了。下面我们将介绍连续时间信号的MATLAB表示及其波形绘制方法。

所谓连续时间信号，是指其自变量的取值是连续的，并且除了若干不连续的点外，对于一切自变量的取值，信号都有确定的值与之对应。从严格意义上讲，MATLAB并不能处理连续信号。在MATLAB中，是用连续信号在等时间间隔点上

数字信号处理实验一 时域离散信号的产生与基本运算

实验一 时域离散信号的产生与基本运算

一、实验目的

1、了解常用的时域离散信号及其特点；

2、掌握Matlab 产生常用时域离散信号的方法；

3、掌握时域离散信号简单的基本运算方法；

二、实验内容

1、自己设定参数，分别表示并绘制单位抽样序列、单位阶跃序列、正弦序列、 实指数序列、随机序列；

2、自己设定参数，分别表示并绘制信号移位、信号相加、信号相乘、信号翻转、 信号和、信号积、信号能量。

3、已知信号

??

???≤≤-≤≤-+=其他040614452)(n n n n x

（1） 描绘)(n x 序列的波形；

（2） 用延迟的单位脉冲序列及其加权和表示)(n x 序列； （3） 描绘一下序列的波形

)2()(),2(2)(),2(2)(321n x n x n x n x n x n x -=+=-=

三、实现步骤

1、自己设定参数，分别表示并绘制单位抽样序列、单位阶跃序列、正弦序列、 实指数序列、随机序列。输出图形如图1所示。

x=zeros(1,10); x(2)=1;

subplot(3,2,1); stem(x,'filled')

axis([0,10,-0.2,1]); title('单位抽

实验一 时域离散信号的产生与基本运算

一、实验目的

1、了解常用的时域离散信号及其特点；

2、掌握Matlab 产生常用时域离散信号的方法； 3、掌握时域离散信号简单的基本运算方法；

二、实验内容

1、自己设定参数，分别表示并绘制单位抽样序列、单位阶跃序列、正弦序列、 实指数序列、随机序列；

2、自己设定参数，分别表示并绘制信号移位、信号相加、信号相乘、信号翻转、 信号和、信号积、信号能量。 3、已知信号

?2n?5?4?n?4?1?x(n)??60?n?4

?0其他?（1） 描绘x(n)序列的波形；

（2） 用延迟的单位脉冲序列及其加权和表示x(n)序列； （3） 描绘一下序列的波形

x1(n)?2x(n?2),x2(n)?2x(n?2),x3(n)?x(2?n)

三、实现步骤

1、自己设定参数，分别表示并绘制单位抽样序列、单位阶跃序列、正弦序列、 实指数序列、随机序列。输出图形如图1所示。

x=zeros(1,10); x(2)=1;

subplot(3,2,1); stem(x,'filled')

axis([0,10,-0.2,1]); title('单位抽样序列');

N=10;

u=ones(1,N); subplot(3,2

实验3 连续时间信号的时域基本运算

一、 实验目的

（1） 掌握连续时间信号时域运算的基本方法； （2） 掌握相关函数的调用格式及作用； （3） 熟悉连续信号的基本运算。

二、 涉及的MATLAB函数

1. stepfun函数

功能：产生一个阶跃信号。 调用格式： stepfun(t,t0)

其中，t是时间区间，在该区间内阶跃信号一定会产生；t0是信号发生从0到1跳跃的时刻。 2. diff函数 调用格式：

diff(f)：求函数f对预设独立变数的一次微分值。 diff(f,’t’):：求函数f对独立变数t的一次微分值。 3. int函数 调用格式：

int(f)：函数f对预设独立变数的积分值 int(f,’t’)：函数f对独立变数t的积分值。 4. heaviside函数

功能：产生阶跃信号 调用格式：

heaviside(t)：单位阶跃信号函数

三、 实验内容

实验①

实验②

%移位 clear all; t=0:0.0001:2; y=sin(2*pi*(t)); y1=sin(2*pi*(t-0.2)); plot(t,y,'-',t,y1,'--'); ylabel('f(t)'); xlabel('t'); title('信号的