实验一连续时间信号
实验一 连续时间信号
§1.1 表示信号的基本MATLAB 函数 目的
学习连续时间信号和离散时间信号在MATLAB 中的表示。 相关知识
1．离散时间信号的表示
通常，信号用一个行向量或一个列向量表示。在MA TLAB 中全部向量都从1开始编号，如y(1)是向量y 的第1个元素。如果这些编号与你的应用不能对应，可以创建另外一标号向量与信号编号保持一致。 例如，为了表示离散时间信号??
?≤≤-=n
n n n x 其余 033 2][
首先利用冒号运算符对][n x 的非零样本定义标号向量，然后再定义向量x ，表示在这些时间编号每一点的信号值 >> n=[-3:3]; >> x=2*n;
如果要在一个更宽的范围内检查信号，就需拓宽n 和x 。例如如要在55 ≤≤-n 画出这个信号，可以拓宽标号向量n ，然后将这些附加的元素加到向量x 上，如 >> n=[-5:5]; >> x=[0 0 x 0 0]; >> stem(n,x);
如果要大大扩展信号的范围，可利用zeros 函数。 例如如果想要包括100
100 ≤≤-n 的范围，而向量x 已扩展到55 ≤≤-n ，这时可键
入
>> n=[-100:100];
>> x=[zeros(1,95) x zeros(1,95)];
假设要定义][][1n n x δ=，]2[][2+=n n x δ，可编程如下 >> nx1=[0:10]; >> x1=[1 zeros(1,10)]; >> nx2=[-5:5];
>> x2=[zeros(1,3) 1 zeros(1,7)];
>> stem(nx1,x1);
>> stem(nx2,x2);
2．连续信号的表示
①用Symbolic Math Toolbox
②用向量表示连续时间信号，这些向量包含了该信号在时间上依次隔开的样本；可用具有任意步长宗量的分号运算符和利用linspace函数。例如想创建一覆盖
区间5
-t，步长为0.1秒的向量，既可以用t=[-5:0.1:5]，或者用
5≤
≤
t=linspace(-5,5,101)。
§1.2 连续时间复指数信号
例如：考虑连续时间正弦信号()
2
)
(=，利用执行
sin
xπ
t
t
>> x=sym('sin(2*pi*t/T)');
就创建了MA TLAB的符号表达式)(t x。x的变量是单一的字符串‘t’和‘T’。函数ezplot用于对一个仅限于一个变量的符号表达式画图，所以必须将)(t x的基波周期设置到某一具体的值。若想设置T=5，可用subs
>> x5=subs(x,5,'T');
于是，x5就是()
xπ
=的一个符号表达式。利用执行
t
2
(t
sin
)
>> ezplot(x5,[0,10])
可画出x5两个周期的波形，如下图
基本题
1．对下面信号创建符号表达式
()()T t T t t x ππ2c o s 2s i n )(=
这两个信号应分别创建，然后用symmul 组合起来。对于T=4，8和16，利用ezplot 画出320≤≤t 内的信号。什么是)(t x 的基波周期？ 代码：
y=sym('sin(2*pi*t/T)');
z=sym('cos(2*pi*t/T)'); x=y*z;
x4=subs(x,4,'T'); x8=subs(x,8,'T'); x16=subs(x,16,'T'); subplot(2,2,1) ezplot(x4,[0,32]); subplot(2,2,2) ezplot(x8,[0,32]); subplot(2,2,3) ezplot(x16,[0,32])
上图分别为T=4,T=8,T=16时的波形，由于x(t)即为一个正弦信号，所以所得的图为正弦波形，T 增大，f 变小，故图形变疏。它们的基波周期为T/2.
中等题
2．对下面信号创建一个符号表达式()t e t x at π2cos )(-= 对于81,41,21=a ，利用ezplot 确定d t ，d t 为
)
(t x 最后跨过0.1的时间，将d t 定义
为该信号的消失的时间。利用ezplot 对每一个a 值确定在该信号消失之前，有多少个完整的余弦周期出现，周期数目是否正比于品质因素a
T Q 2)2(π=？
程序：
y=sym('exp(-1*a*t)'); z=sym('cos(2*pi*t)'); x=y*z;
x1=subs(x,1/2,'a'); x2=subs(x,1/4,'a'); x3=subs(x,1/8,'a'); subplot(2,2,1) ezplot(x1,[0,20]) subplot(2,2,2)
ezplot(x2,[0,15]) subplot(2,2,3) ezplot(x3,[0,25])
分析：这是指数衰减信号，随着衰减指数a 的不同，衰减的速度不同，a=1/2时，消失时间约为10，大概有10个完整的波形；a=1/4时，消失时间约为15，大约有15个完整的波形；a=1/8时，消失时间约为25，大概有25个完整的波形。 深入题
3．将信号8
216
2)(t j t j e
e t x ππ+=的符号表达式存入x 中。记住：在符号表达式中
1
-是用‘i ’而不是'j'。函数ezplot 不能直接画出)(t x 。因为)(t x 是一个复数信号，实部和虚部分量必须要提取出来，然后分别画出它们。 程序：y=sym('exp(i*2*pi*t/16)'); z=sym('exp(i*2*pi*t/8)'); x=y+z;
subplot(2,1,1)
ezplot(real(x),[0,25]) subplot(2,1,2)
ezplot(imag(x),[0,25]) 表达式：
xr=1/2*exp(1/8*i*pi*t)+1/2*exp(1/4*i*pi*t)+1/2*conj(exp(1/8*i*pi*t)+exp(1/4*i*p i*t))
xi=-1/2*sqrt(-1)*(exp(1/8*i*pi*t)+exp(1/4*i*pi*t)-conj(exp(1/8*i*pi*t)+exp(1/4*i*pi*t)))
4．写出函数)
(x sreal xr
=，它产生一个代表)(t x 实部的符号表达式xr 。写出函数
)(x simag xi =，它产生一个代表)(t x 虚部的符号表达式
xi 。
然后能用compose('real(x)',x)创建)(t x 的实部分量的符号表达式。利用ezplot 和已创建的函数在区间320≤≤n 上画出)(t x 的实部和虚部分量的图。对每个分量用一张单独的图。什么是)(t x 的基波周期？
function xr=sreal(x) xr=real(x)
xi=imag(x)
y=sym('exp(i*2*pi*t/16)'); z=sym('exp(i*2*pi*t/8)'); x=y+z;
subplot(2,1,1)
ezplot(real(x),[0,25]) subplot(2,1,2)
ezplot(imag(x),[0,25])
分析：基波周期为函数x 的周期，为T/2。题3题4是两个复指数信号的叠加，因此它们的信号可分为实部和虚部，由于是叠加信号，故波形有高有低，即两信号叠加的值是不定的，有大有小。
5．对包含)(t x 的符号表达式x ，创建两个函数为)
(x sabs xm
=和)
(x sangle xa
=，用这
两个函数创建分别代表)(t x 的幅值和相位的符号表达式。 程序：
function p=angle(x)
p=atan(imag(x)./real(x)); y=sym('exp(i*2*pi*t/16)'); z=sym('exp(i*2*pi*t/8)'); x=y+z;
subplot(2,1,1)
ezplot(abs(x),[0,30]) subplot(2,1,2) ezplot(angle(x),[0,25]) 表达式：
sm =abs(exp(1/8*i*pi*t)+exp(1/4*i*pi*t))
xa=-sqrt(-1)*atanh(1/2*(exp(1/8*i*pi*t)+exp(1/4*i*pi*t)-conj(exp(1/8*i*pi*t)+exp(1/4*i*pi*t)))/(1/2*exp(1/8*i*pi*t)+1/2*exp(1/4*i*pi*t)+1/2*conj(exp(1/8*i*pi*t)+exp(1/4*i*pi*t))))
6．考虑4中定义的)(t x 。利用ezplot 和已创建的函数画出在区间320≤≤n 上)(t x 的幅值和相位，对幅值和相位单独画图。为什么相位图是不连续的? 程序：
xa=angle(x)
function sm=sabs(x)
sm=abs(x)
y=sym('exp(i*2*pi*t/16)');
z=sym('exp(i*2*pi*t/8)');
x=y+z;
subplot(2,1,1)
ezplot(sabs(x),[0,32])
subplot(2,1,2)
ezplot(sangle(x),[0,32])
compose('abs(x)',x)
分析：由图可以看出来幅值波形是连续的，相位波形是离散的，只是由于两个复指数信号的叠加，使幅值出现了断点。
§1.3连续时间信号时间变量的变换
目的
本练习要用MATLAB的Symbolic Math Toolbox考查连续时间信号自变量各种变换的效果。
相关知识
习题中用到的单位阶跃函数Heaviside仅存在于Symbolic Math Toolbox中，而ezplot仅仅能画既存在于Symbolic Math Toolbox，又存在于总MA TLAB工具箱中的函数，所以需在你的工作目录下创建称之为Heaviside的M文件，其内容如下：
function f=Heaviside(t)
%HEAVISIDE Unit Step function
%f=Heaviside(t) returns a vector f the same size as
%the input vector,where each element of f is 1 if the
%corresponding element of t is greater than zero.
f=(t>0);
中等题
1． 利用Heaviside 定义由())2()()(--=t u t u t t f 给出的)(t f 的符号表达式，并利用
ezplot 画出这一符号表达式。 程序：
function f=Heaviside(t) f=t.*((t>0)-(t>2)) f=Heaviside(t); plot(t,f);
分析：这是一个一个谐波信号和一个矩形脉冲相乘的结果，故在0-2时有信号，信号如图所示。
2．以下表达式定义一组由)(t f 表示的连续时间信号，
利用Symbolic Math Toolbox
函数subs 和已经定义的符号表达式)(t f ，以
MATLAB 调用g1~g5的方式定义符
号表达式表示下列每一个信号，并利用ezplot 画出每个信号，叙述下列每一个信号是怎样与
)(t f 关联的。
)
12()()1()()3()()1()()()(54321+-=+-=-=+=-=t f t g t f t g t f t g t f t g t f t g
程序：
function f=Heaviside(t) f=t.*((t>0)-(t>2)) f=Heaviside(t); subplot(2,3,1); plot(-t,f); f=Heaviside(t); subplot(2,3,2); plot(t-1,f); f=Heaviside(t); subplot(2,3,3); plot(t+3,f); f=Heaviside(t); subplot(2,3,4); plot(1-t,f); f=Heaviside(t); subplot(2,3,5);
plot((1-t)/2,f);
分析：g(t1)由f(t)反折得到，g(t2)由f(t)左移1得到,g(t3)由f(t)右移3得到，g(t4)由f(t)左移1再反折得到，g(t5)由f(t)左移1，反折再压缩得到。
§1.4连续时间信号的能量和功率 目的
学习求一个连续时间信号的能量或平均功率。 相关知识
对于一个连续时间信号的有用度量通常为信号的能量或平均功率。 对于一个连续时间信号)(t x ，其在区间a t a ≤≤-上，能量的定义为 0
)(2
≥=
?
- a dt t x E a
a
a
式中
*
2
xx
x
=，*
x 是x 的复共轭。
因此，对一个基波周期为T 的周期信号而言，T E 就包含了该信号在一个周期内的信号能量。信号的全部能量定义为a
a E E ∞
→∞=lim ，
如果这个极限存在。
对于一个连续时间信号)(t x ，其在区间a t a ≤≤-上，平均功率的定义为
2≥=
a a
E P a a
整个信号的平均功率定义为a
a P P ∞
→∞=lim ，如果这个极限存在。
基本题
1．对下面每一个信号创建符号表达式：
()
()t
j t j e
e
t x t t x t t x ππππ+===3
2321)(5s i n
)(5c o s )(
这些表达式将‘t ’作为一个变量。创建)(3t x 的符号表达式时，可以用函数symadd 。
x1 = sym('cos(pi*t/5)');
x2 = sym('sin(pi*t/5)');
x3 = sym('exp(i*2*pi*t/3)+exp(i*pi*t)'); subplot(2,2,1) ezplot(x1,[0,20]) subplot(2,2,2) ezplot(x2,[0,20]) subplot(2,2,3)
ezplot(real(x3),[0,12]) subplot(2,2,4)
ezplot(imag(x3),[0,12])
分析：x1(t)、x2(t)为正弦信号，所以波形为正行波。X3(t)为两个复指数信号的和，故信号分为实部和虚部。
2．利用ezplot 画出每个信号的两个周期，如果这个信号是复变信号，需分别画出实部和虚部分量。图中的坐标轴应适当标注。 深入题
1.定义E1，E2和E3分别为信号)(1t x ，)(2t x 和)(3t x 所包含的a E 的符号表达式。应该以‘a ’和‘-a ’作为积分上下限的符号表达式。利用int ，同时为得到符号表达式x 的复共轭，可以键入subs(x ，‘-i ’,‘i ’)。 程序：
X1=sym('cos(pi*t/5)');
e1=int(x1*conj(x1)); X2=sym('sin(pi*t/5)'); e2=int(x2*conj(x2));
X3=sym('exp(i*2*pi*t/3)')+sym('exp(i*pi*t)'); y=subs(x3,'-i','i'); e3=int(x3*y);
2． 利用每个信号的符号表达式求该信号在单一周期内的能量T E 。答案应是数字而不是表达式，可利用subs 和numeric 。对每一符号表达式，利用ezplot 画出a E 作为)300(≤≤a a 的函数关系图。能量随区间长度的增加如何变化？∞E 的期望值是什么？
（1）求信号在单一周期内的能量“
程序：
x1=sym('cos(pi*t/5)'); e1=int(x1*conj(x1))
e11=int(x1*conj(x1),-5,5) x2=sym('sin(pi*t/5)'); e2=int(x2*conj(x2))
e22=subs(e2,'t',5)-subs(e2,'t',-5)
x3=sym('exp(i*2*pi*t/3)')+sym('exp(i*pi*t)'); y=subs(x3,'-i','i');
e3=int(x3*y)
e33=subs(e3,'t',3)-subs(e3,'t',-3)
结果：
e1 =1/2*(5*cos(1/5*pi*t)*sin(1/5*pi*t)+pi*t)/pi
e11 =5
e2 =1/2*(-5*cos(1/5*pi*t)*sin(1/5*pi*t)+pi*t)/pi
e22 =5
e3 =2*t-3/i/pi*exp(-1/3*i*pi*t)+3/i/pi*exp(1/3*i*pi*t)
e33 =12
（2）能量随区间长度的增加变化及的期望值
程序：
x1=sym('cos(pi*t/5)');
y1=int(x1*conj(x1));
syms a
e11=subs(y1,a,'t')-subs(y1,-a,'t')
subplot(2,2,1)
ezplot(e11,[0,30]);
x2=sym('sin(pi*t/5)');
y2=int(x2*conj(x2));
syms a
e22=subs(y2,a,'t')-subs(y2,-a,'t')
subplot(2,2,2)
ezplot(e22,[0,30])
x3=sym('exp(i*2*pi*t/3)')+sym('exp(i*pi*t)');
y=subs(x3,'-i','i');
e3=int(x3*y);
syms a
e33=subs(e3,a,'t')-subs(e3,-a,'t')
subplot(2,2,3)
ezplot(e33,[0,30]);
分析：由图形可以看到，随着a的增大，能量不断增大，但在小范围内有类似于正弦的波动。
3．定义P1，P2和P3分别为信号)(
1t
x，)(2t
x和)(3t
x所包含的a P的符号表达式。创建每一个符号表达式，并用ezplot画出在60
1.0≤
≤a上的a P。注意，对于0=a，
a P 无定义。a P 随a 的增加，其特性如何？从图中估计出每个信号∞P 。对每个信
号，∞P 与E T
)(2
比较的结果如何？明确说明根据∞P 和2T E 的定义，怎样本该就
能预计到这一结果？ 程序：
x1=sym('cos(pi*t/5)'); y1=int(x1*conj(x1)); syms a
e11=subs(y1,a,'t')-subs(y1,-a,'t') subplot(2,2,1)
ezplot(e11/2/a,[0.1,60]) x2=sym('sin(pi*t/5)'); y1=int(x2*conj(x2)); syms a
e22=subs(y1,a,'t')-subs(y1,-a,'t') subplot(2,2,2)
ezplot(e22/2/a,[0.1,60])
x3=sym('exp(i*2*pi*t/3)')+sym('exp(i*pi*t)'); y=subs(x3,'-i','i');
e3=int(x3*y); syms a
e22=subs(e3,a,'t')-subs(e3,-a,'t') subplot(2,2,3) ezplot(e22/2/a,[0.1,60]);
分析：x1(t)和x2(t)随着a 的增加，功率的变化趋近于一个常量0.5、X3(t)
功率的变化趋近于一个常量2,且在常量处有小小的正弦波动。因而可以推测的值同样有小波动但是趋近于0.5，这个值和前面的的值相等。由图可
以看到，当能量的积分区间增加时，能量值跟着增加，最后趋于一个常量。
4．为什么会预期到)(1t x 的a P 和)(2t x 的a P 收敛到同一值？利用symadd 将符号表达式P1和P2相加，借助于simple 尽量化简这个表达式。说明这一结果如何本来就能预期到。程序：
x1=sym('sin(pi*t/5)'); x2=sym('cos(pi*t/5)'); y1=int(x1*conj(x1)); y2=int(x2*conj(x2)); syms a
p1=(subs(y1,a,'t')-subs(y1,-a,'t'))/2/a; p2=(subs(y2,a,'t')-subs(y2,-a,'t'))/2/a; p=simple(p1+p2)
ezplot(p,[0.1,60])
结果：P=1
信号与系统实验
《信号与系统及MATLAB实现》实验指导书
前言 长期以来，《信号与系统》课程一直采用单一理论教学方式，同学们依靠做习题来巩固和理解教学内容，虽然手工演算训练了计算能力和思维方法，但是由于本课程数学公式推导较多，概念抽象，常需画各种波形，作题时难免花费很多时间，现在，我们给同学们介绍一种国际上公认的优秀科技应用软件MA TLAB，借助它我们可以在电脑上轻松地完成许多习题的演算和波形的绘制。 MA TLAB的功能非常强大，我们此处仅用到它的一部分，在后续课程中我们还会用到它，在未来地科学研究和工程设计中有可能继续用它，所以有兴趣的同学，可以对MA TLAB 再多了解一些。 MA TLAB究竟有那些特点呢？ 1．高效的数值计算和符号计算功能，使我们从繁杂的数学运算分析中解脱出来； 2．完备的图形处理功能，实现计算结果和编程的可视化； 3．友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言，易于学习和掌握； 4．功能丰富的应用工具箱，为我们提供了大量方便实用的处理工具； MA TLAB的这些特点，深受大家欢迎，由于个人电脑地普及，目前许多学校已将它做为本科生必须掌握的一种软件。正是基于这些背景，我们编写了这本《信号与系统及MA TLAB实现》指导书，内容包括信号的MA TLAB表示、基本运算、系统的时域分析、频域分析、S域分析、状态变量分析等。通过这些练习，同学们在学习《信号与系统》的同时，掌握MA TLAB的基本应用，学会应用MA TLAB的数值计算和符号计算功能，摆脱烦琐的数学运算，从而更注重于信号与系统的基本分析方法和应用的理解与思考，将课程的重点、难点及部分习题用MA TLAB进行形象、直观的可视化计算机模拟与仿真实现，加深对信号与系统的基本原理、方法及应用的理解，为学习后续课程打好基础。另外同学们在进行实验时，最好事先预习一些MA TLAB的有关知识，以便更好地完成实验，同时实验中也可利用MA TLAB的help命令了解具体语句以及指令的使用方法。
信号与系统实验总结1
实验总结 班级：10电子班学号：1039035 姓名：田金龙这学期的实验都有：信号的时域分析、线性时不变系统的时域分析、连续时间信号系统的频域分析、连续时间在连续时间信号的频域LTI系统的复频域分析、连续时间LTI系统的频域分析。在这学期的学习中学习了解到很多关于信号方面的处理方法加上硬件动手的实践能力，让我对课堂上所学到的知识有了更深层次的理解也加深了所学知识的印象。下面则是对每次实验的分析和总结： 实验一：信号的时域分析 在第一次试验中进行信号的时域分析还有的就是学会使用MATLAB软件来利用它实现一些相关的运算并且绘制出相关的信号图。在时域分析中掌握连续时间信号和离散时间信号的描述方法，并能够实现各种信号的时域变化和运算。了解单位阶跃信号和单位冲激信号的拓展函数，以便于熟悉这两种函数在之后的程序中的应用。在能够对简单信号的描述的前提下，通过一些简单的程序，实现信号的分析，时域反相，时域尺度变换和周期信号的描述。 clear, close all dt=0.01; t=-2:dt:2; x=u(t); plot(t,x) title('u signal u(t)') grid on 连续时间信号的时域分析后，则是离散时间信号的仿真。通过对连续时间信号的描述和对离散时间信号的描述，发现它们的不同之处在于对时间的定义和对函数的图形描述。在离散时间信号的图形窗口描述时，使用的是stem（n，x）函数。 在硬件实验中，使用一些信号运算单元，加法器，减法器，倍乘器，反相器，积分器和微分器。输入相应的简单信号，观察通过不同运算单元输出的信号。 实验二：线性时不变系统的时域分析 在线性时不变系统的时域分析中主要研究的就是信号的卷积运算，学会进行信号的卷积
信号与系统实验报告一
1. 实验原理 2. 设描述连续时间系统的微分方程为： ) ()()()()()()()(01) 1(1) (01)1(1)(t f b t f b t f b t f b t y a t y a t y a t y a m m m m n n n n +'+++=+'+++---- 则可用向量a 和b 表示该系统，即 ],,,,[011a a a a a n n -= ],,,,[011b b b b b m m -= 注意，向量a 和b 的元素一定要以微分方程时间求导的降幂次序排列，且缺项要用0补齐。 如微分方程 )()()(2)(3)(t f t f t y t y t y +''=+'+'' 表示该系统的向量为 ]2 3 1[=a ]1 0 1[=b （1）求解冲激响应：impulse()函数 impulse()函数有以下四种调用格式： ① impulse(b,a) 该调用格式以默认方式绘制由向量a 和b 定义的连续时间系统的冲激响应的时域波形。 ② impulse(b,a,t) 该调用格式绘制由向量a 和b 定义的连续时间系统在t ~0时间范围内的冲激响应的时域波形。 ③ impulse(b,a, t1:p:t2) 该调用格式绘制由向量a 和b 定义的连续时间系统在21~t t 时间范围内，且以时间间隔 p 均匀抽样的冲激响应的时域波形。 ④ y=impulse(b,a,t1:p:t2) 该调用格式并不绘制系统冲激响应的波形，而是求出由向量a 和b 定义的连续时间系统在21~t t 时间范围内以时间间隔p 均匀抽样的系统冲激响应的数值解。 （2）求解阶跃响应：step()函数 step()函数也有四种调用格式： ① step(b,a) ② step(b,a,t) ③ step(b,a, t1:p:t2) ④ y=step(b,a,t1:p:t2) 上述调用格式的功能与impulse()函数完全相同。 （3）求解零状态响应：lsim()函数 lsim()函数有以下二种调用格式：
信号分析与处理习题
2.1 有一个理想采样系统，其采样角频率Ωs =6π，采样后经理想低通滤波器H a (j Ω)还原，其中 ?? ???≥Ω<Ω=Ωππ 3032 1 )(，，j H a 现有两个输入，x 1(t )=cos2πt ，x 2(t )=cos5πt 。试问输出信号y 1(t )，y 2(t )有无失真？为什么？ 分析：要想时域采样后能不失真地还原出原信号，则采样角频率Ωs 必须大于等于信号谱最高角频率Ωh 的2倍，即满足Ωs ≥2Ωh 。 解：已知采样角频率Ωs =6π，则由香农采样定理，可得 因为x 1(t )=cos2πt ，而频谱中最高角频率ππ π32621=< =Ωh ，所以y 1(t )无失真； 因为x 2(t )=cos5πt ，而频谱中最高角频率ππ π32 652=>=Ωh ，所以y 2(t )失真。 3.2 设x (n )的傅里叶变换为X (e j ω)，试利用X (e j ω )表示下列序列的傅里叶变换： （1） )1()1()(1n x n x n x --+-= （2） )]()([2 1 )(2n x n x n x -+= * 分析：利用序列翻褶后的时移性质和线性性质来求解，即 )()(ωj e X n x ?，)()(ωj e X n x -?- )()(ωωj m j e X e n m x --?- 解：（1）由于)()]([ω j e X n x DTFT =，)()]([ωj e X n x DTFT -=-，则 )()]1([ωωj j e X e n x DTFT --=- )()]1([ωωj j e X e n x DTFT -=-- 故ωωωωω cos )(2])[()]([1j j j j e X e e e X n x DTFT ---=+= （2）由于)()]([ω j e X n x DTFT * * =- 故)](Re[2 ) ()()]([2ωωωj j j e X e X e X n x DTFT =+= * 3.7 试求下列有限长序列的N 点离散傅里叶变换（闭合形式表达式）：
信号与系统实验报告1
学生实验报告 （理工类） 课程名称：信号与线性系统专业班级：M11通信工程 学生学号：1121413017 学生姓名：王金龙 所属院部：龙蟠学院指导教师：杨娟
20 11 ——20 12 学年第 1 学期 金陵科技学院教务处制 实验报告书写要求 实验报告原则上要求学生手写，要求书写工整。若因课程特点需打印的，要遵照以下字体、字号、间距等的具体要求。纸张一律采用A4的纸张。 实验报告书写说明 实验报告中一至四项内容为必填项，包括实验目的和要求；实验仪器和设备；实验内容与过程；实验结果与分析。各院部可根据学科特点和实验具体要求增加项目。 填写注意事项 （1）细致观察，及时、准确、如实记录。 （2）准确说明，层次清晰。 （3）尽量采用专用术语来说明事物。 （4）外文、符号、公式要准确，应使用统一规定的名词和符号。 （5）应独立完成实验报告的书写，严禁抄袭、复印，一经发现，以零分论处。 实验报告批改说明 实验报告的批改要及时、认真、仔细，一律用红色笔批改。实验报告的批改成绩采用百分制，具体评分标准由各院部自行制定。 实验报告装订要求
实验批改完毕后，任课老师将每门课程的每个实验项目的实验报告以自然班为单位、按学号升序排列，装订成册，并附上一份该门课程的实验大纲。
实验项目名称：常用连续信号的表示 实验学时： 2学时 同组学生姓名： 无 实验地点： A207 实验日期： 11.12.6 实验成绩： 批改教师： 杨娟 批改时间： 一、实验目的和要求 熟悉MATLAB 软件；利用MATLAB 软件，绘制出常用的连续时间信号。 二、实验仪器和设备 586以上计算机，装有MATLAB7.0软件 三、实验过程 1. 绘制正弦信号)t Asin t (f 0?ω+=（），其中A=1，πω2=，6/π?=； 2. 绘制指数信号at Ae t (f =），其中A=1，0.4a -=； 3. 绘制矩形脉冲信号，脉冲宽度为2； 4. 绘制三角波脉冲信号，脉冲宽度为4；斜度为0.5； 5. 对上题三角波脉冲信号进行尺度变换，分别得出)2t (f ，)2t 2(f -； 6. 绘制抽样函数Sa （t ）,t 取值在-3π到+3π之间； 7. 绘制周期矩形脉冲信号，参数自定； 8. 绘制周期三角脉冲信号，参数自定。 四、实验结果与分析 1．制正弦信号)t Asin t (f 0?ω+=（），其中A=1，πω2=，6/π?= 实验代码： A=1;
实验连续时间信号与系统的基本表示与分析
实验1 连续时间信号与系统的基本表示与 分析 实验目的： 1. 了解并掌握用Matlab 分析信号与系统时用到的主要基本知识； 2. 掌握用matlab 表示常见的连续信号，并进行信号的基本运算 3. 熟悉使用Matlab 分析系统的方法。 实验内容： 1. 画出下列连续信号的波形 （1）()() 2()t x t e u t -=- （2）[](1) ()(1)(2)t x t e u t u t --=--- （3）()cos(10)()t x t e t u t π-= 2. 判断系统是否为线性系统，是否具有时不变特性。 （1）()(2)y t x t = （2）()2 ()y t x t = 指导资料： 1.1MATLAB 的基础知识 1.1.1数据的表示和运算 MATLAB 中，变量可以通过变大时直接赋值，例如直接输入 >>a=2+2 得到的结果为 a=4 如果输入的表达式后面加上分号“;”，那么结果就不会显示出来。由于MA TLAB 的变量名对字母大小写敏感，因此“a ”和“A ”是两个不同的变量名。 MATLAB 主要用到以下数值运算符： + 加 - 减 * 乘 / 除 ^ 乘方(幂)
' （矩阵）转置 这些符号可以对数值或已经定义过的变量进行运算，并给变量直接赋值。例如，假设变量“a”在上面已经定义过，则 >>b=2*a 得到的结果为 b=8 MATLAB中有一些预定义的变量可以直接使用。信号与系统中常用的变量有： i或j 1 pi π(3.1415926……) 在信号与系统中，常用以下函数进行计算和对变量的赋值： abs 数值的大小（实数的绝对值） angel 复数的角度，以弧度表示 real 求复数的实部 imag 求复数的虚部 cos 余弦函数，假设角度是弧度值 sin 正弦函数，假设角度是弧度制 exp 指数海曙 sqrt 求平方根 例如： >>y=2*(1+4*i) y=2.000+8.000i >>c=abs(y) c=8.2462 >>d=angle(y) d=1.3258 1.1.2矩阵的表示和运算 MATLAB是基于矩阵和向量的代数运算，甚至标量也可以看做是1×1 的矩阵，因此，MATLAB中对矩阵和向量的操作比较简单。 向量可以用两种方法定义。第一种是指定元素建立向量： v = [1 3 5 7]； 这个命令创建了一个1×4 的行向量，元素为1,3,5和7.可以用逗号代替空格来分隔元素： v = [1,3,5,7]； 如果要增加向量的元素，可以表示为 v(5) = 8 得到的向量为v = [1 3 5 7 8]。前面定义过的向量还可以用来定义新的向量，例如，前面已经定义过的向量v ，再定义向量a和b： a = [9 10]; b = [ v a]; 得到向量b为
信号与系统实验三
信号与系统实验实验三：信号的卷积 小组成员： 黄涛13084220 胡焰焰13084219 洪燕东13084217
一、实验目的 1. 理解卷积的物理意义； 2. 掌握运用计算机进行卷积运算的原理和方法； 3. 熟悉卷积运算函数conv的应用； 二、预习内容 1. 卷积的定义及物理意义； 2. 卷积计算的图解法； 3. 卷积的应用 三、实验原理说明 1.卷积的定义 连续时间和离散时间卷积的定义分别如下所示： 2.卷积的计算 由于计算机技术的发展，通过编程的方法来计算卷积积分和卷积和已经不再是冗繁的工作，并可以获得足够的精度，因此信号的时域卷积分析法在系统分析中得到了广泛的应用。 卷积积分的数值运算可以应用信号的分段求和来实现，即： 数值运算只求当时的信号值，则由上式可以得到： 上式中实际上就是连续信号等间隔均匀抽样的离散序列的卷积和，当足够小的时候就是信号卷积积分的数值近似。因此，在利用计算机计算两信号卷积积分时，实质上是先将其转化为离散序列，再利用离散卷积和计算原理来计算。 3.卷积的应用 3.1 求解系统响应 卷积是信号与系统时域分析的基本手段，主要应用于求解系统响应，已知一LTI系统的单位冲激响应和系统激励信号则系统响应为激励与单位冲激响应的卷积。 需要注意的是利用卷积分析方法求得的系统响应为零状态响应。 3.2 相关性分析 相关函数是描述两个信号相似程度的量。两信号之间的相关函数一般称之为互相关函数或者互关函数，定义如下： 若是同一信号，此时相关函数称为自相关函数或者自关函数： 对于相关函数与卷积运算有着密切的联系，由卷积公式与相关函数比较得： 可见，由第二个信号反转再与第一个信号卷积即得到两信号的相关函数。 4.涉及的Matlab函数 4.1 conv函数 格式w = conv(u,v)，可以实现两个有限长输入序列u，v的卷积运算，得到有限冲激响应系统的输出序列。输出序列长度为两个输入序列长度和减一。 四、实验内容 给定如下因果线性时不变系统： y[n]+0.71y[n-1]-0.46y[n-2]-0.62y[n-3=0.9x[n]-0.45x[n-1]+0.35x[n-2]+0.002x[n-3] (1)不用impz函数，使用filter命令，求出以上系统的单位冲激响应h[n]的前20个样本; clc; N = 0:19;
信号系统实验报告
-----------------学校 ----------系 信号与系统课程实验报告 2011-----2012学年第一学期 专业:-------------班级:------学号 :------------ 姓名:------------ 指导教师: ------------
实常用连续时间信号的实现 一、实验目的 （1）了解连续时间信号的特点； （2）掌握连续时间信号表示的向量法和符号法； （3）熟悉MATLAB Plot函数等的应用。 二、实验原理 1、信号的定义 信号是随时间变化的物理量。信号的本质是时间的函数。 2、信号的描述 1）时域法 时域法是将信号表示成时间的函数f(t)来对信号进行描述的方法。信号的时间特性指的是信号的波形出现的先后，持续时间的长短，随时间变化的快慢和大小，周期的长短等。 2）频域（变换域）法 频域法是通过正交变换，将信号表示成其他变量的函数来对信号进行描述的方法。一般常用的是傅立叶变换。信号的频域特性包括频带的宽窄、频谱的分布等。 信号的频域特性与时域特性之间有着密切的关系。 3、信号的分类 按照特性的不同，信号有着不同的分类方法。 （1）确定性信号：可以用一个确定的时间函数来表示的信号。 随机信号：不可以用一个确定的时间函数来表示，只能用统计特性加以描述的信号。 （2）连续信号：除若干不连续的时间点外，每个时间点在t上都有对应的数值信号。离散信号：只在某些不连续的点上有数值，其他时间点上信号没有定义的信号。 （3）周期信号：存在T，使得等式f(t+T)=f(t)对于任意时间t都成立的信号。非周期信号：不存在使得等式f(t+T)=f(t)对于任意时间t都成立的信号。 绝对的周期信号是不存在的，一般只要在很长时间内慢走周期性就可以了。 （4）能量信号：总能量有限的信号。 功率信号:平均功率有限切非零的信号。 （5）奇信号：满足等式f(t)=--f(--t)的信号。偶信号：满足等式f(t)=f(--t)的信号。 三、涉及的MATLAB函数 1、plot函数 功能：在X轴和Y轴方向都按线性比例绘制二维图形。 调用格式： Plot（x,y）:绘出相x对y的函数线性图。 Plot（x1,y1,x2,y2,…..）:会出多组x对y的线性曲线图。 2、ezplot函数 功能：绘制符号函数在一定范围内的二维图形。简易绘制函数曲线。 调用格式： Ezplot (fun):在[-2π，2π]区间内绘制函数。 Ezplot (fun，［min，max］)：在［min,max］区间内绘函数。 Ezplot (funx,funy):定义同一曲面的函数，默认的区间是[0, 2π]。】
连续时间信号傅里叶级数分析及MAtlAB实现
课程设计任务书 学生姓名:专业班级: 指导教师:工作单位: 题目: 连续时间信号傅里叶级数分析及MATLAB实现 初始条件： MATLAB 6.5 要求完成的主要任务： 深入研究连续时间信号傅里叶级数分析的理论知识，利用MA TLAB强大的图形处理功能，符号运算功能以及数值计算功能，实现连续时间周期信号频域分析的仿真波形。 1.用MATLAB实现周期信号的傅里叶级数分解与综合。 2.用MATLAB实现周期信号的单边频谱及双边频谱。 3.用MATLAB实现典型周期信号的频谱。 4.撰写《MATLAB应用实践》课程设计说明书。 时间安排： 学习MATLAB语言的概况第1天 学习MATLAB语言的基本知识第2、3天 学习MATLAB语言的应用环境，调试命令，绘图能力第4、5天 课程设计第6-9天 答辩第10天 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要................................................................................................................................................ I Abstract .......................................................................................................................................... II 绪论. (1) 1 MATLAB简介 (2) 1.1 MATLAB语言功能 (2) 1.2 MATLAB语言特点 (2) 2 傅里叶级数基本原理概要 (4) 2.1 周期信号的傅里叶分解 (4) 2.2 三角形式和指数形式傅里叶级数及各系数间的关系 (4) 2.3 周期信号的频谱 (5) 3 用MATLAB实现周期信号的傅立叶级数分解与综合 (6) 3.1 合成波形与原波形之间的关系 (6) 3.2 吉布斯现象 (6) 4 用MATLAB实现周期信号的单边频谱及双边频谱。 (8) 4.1 单边，双边（幅度，相位）频谱及其关系 (8) 4.1.1单边，双边（幅度，相位） (8) 4.1.2 单边，双边频谱关系 (9) 4.2以单边幅度频谱为例，研究脉冲宽度与频谱的关系 (10) 4.3以单边幅度频谱为例，研究脉冲周期与频谱的关系 (11) 5用MATLAB实现典型周期信号的频谱 (13) 5.1 周期方波脉冲频谱的MATLAB实现 (13) 5.2 周期三角波脉冲频谱的MATLAB 实现 (14) 6 小结及心得体会 (17) 参考文献 (18) 附录： (19)
信号与系统实验DOC
信号与系统实验讲义 雷明东编 重庆文理学院 电子电气学院 2014年10月
实验注意事项 1、不准迟到早退，开始做实验前需要签字； 2、在离开实验室前，要整理好实验设备、桌椅、收拾好垃圾后，待老师检查完毕，方可离开实验室； 3、做实验期间不准大声喧哗，如有问题需举手示意； 4、不准在无老师授权的情况下随意拆卸实验设备； 5、在每次做新实验前，需交前个实验的实验报告。
实验一 常用信号的分类和观察 一 实验目的： 1、观察和了解常见信号的波形和特点。 2、理解相关信号参数的作用和意义。 3、掌握信号的FFT 变换。 3、熟练掌握示波器的使用。 二 实验原理： 描述信号的基本方法是写出它的数学表达式，此表达式是时间的函数，绘出函数的图像称为信号的波形。 对于各种信号，可以从不同的角度分类。如分成确定性信号与随机信号；周期信号与非周期信号；连续时间信号与离散时间信号等。 常见信号除了包括正弦波)sin()(0φω+=t A t x 、指数函数信号t Ke t x α=)(、抽样函数信号t t A t x /)(sin )(=、高斯函数信号τ/)(t Ke t x -=、方波、三角波、锯齿波，还包括一些直流信号。 三 预习练习： 1、预习有关信号的分类和描述。 2、理解信号的函数表达式和相关参数的意义。 四 实验内容及步骤： 1、 根据实验箱上函数信号发生器模块的提示选择相应的信号波形代码。 01：正弦波 02：方波 03：锯齿波 04：三角波
05：阶梯波 06：衰减指数信号 07：高斯函数信号 08：抽样函数信号 09：抽样脉冲 10：调幅信号 11：扫频信号 2、用示波器测量信号，读取信号的幅度和频率，并用坐标纸记录信号波形； 在信号与系统实验箱上的电源模块用电压表（或万用表）与示波器来观 测电源信号的特点，并测量电源的幅度。 3、在示波器上观测扫频信号的波形特征，大致画出扫频信号的波形。 4、利用示波器中的FFT函数，来观看信号的FFT变换形式。 5、用频谱分析仪观测各个信号的频谱（选做）。 五实验仪器： 1、信号系统实验箱（函数信号发生器模块） 2、双踪示波器 六实验报告内容： 1、根据实验测量所得数据，绘制各个信号的波形图。 2、绘制各个波形的FFT变换波形。 3、写出相应的函数表达式与频域变换表达式。 4、用示波器直流档观测函数信号的波形特点，并说明原因（提示：本函数发生器所产生的信号均由单片机AT89C51产生）。
信号分析与处理课后习题答案
信号分析与处理课后习题答案 第五章快速傅里叶变换 1.如果一台通用计算机的速度为平均每次复乘需要50us ，每次复加需要10us ，用来就散N=1024点的DFT ，问： （1）直接计算需要多少时间？用FFT 计算呢？ （2）照这样计算，用FFT 计算快速卷积对信号进行处理是，估计可实现实时处理的信号最高频率？ 解： 分析：直接利用DFT 计算：复乘次数为N 2，复加次数为N(N-1)； 利用FFT 计算：复乘次数为20.5log N N ，复加次数为2log N N ； （1） 直接DFT 计算： 复乘所需时间2215010245052.4288T N us us s =?=?= 复加所需时间2(1)101024(10241)1010.47552T N N us us s =-?=-?= 所以总时间1262.90432DFT T T T s =+= FFT 计算： 复乘所需时间3220.5log 500.51024log 1024500.256T N N us us s =?=???= 复加所需时间422log 101024log 1024100.1024T N N us us s =?=??= 所以总时间为340.3584FFT T T T s =+= （2） 假设计算两个N 长序列1()x n 和2()x n 的卷积 计算过程为如下： 第一步：求1()X k ，2()X k ；所需时间为2FFT T ? 第二步：计算12()()()X k X k X k =?，共需要N 次复乘运算 所需时间为501024500.0512To N us us s =?=?= 第三步：计算(())IFFT X k ，所需时间为FFT T 所以总时间为230.35840.0512 1.1264FFT T T To s s s =?+=?+= 容许计算信号频率为N/T=911.3Hz 2.设x(n)是长度为2N 的有限长实序列，()X k 为x(n)的2N 点得DFT 。
浙江大学 信号与系统实验-基础实验
本科实验报告 课程名称：信号与系统实验 姓名：Wzh 院系：信电学院 专业：信息工程 学号：xxxxxxx 指导教师：周绮敏、史笑兴、李惠忠 2017年6月 1 日 Copyright As one member of Information Science and Electronic Engineering Institute of Zhejiang University, I sincerely hope this will enable you to acquire more time to do whatever you like instead of struggling on useless homework. All the content you can use as you like. I wish you will have a meaningful journey on your college life. ——W z h
实验报告 课程名称：信号与系统实验指导老师：史笑兴、周绮敏、李惠忠成绩：__________________ 实验名称：实验一MATLAB基本实验实验类型：设计型 一、第一次基本实验 1、利用Matlab自带的sinc函数，在时间区间[-4,4]上产生sinc信号，并画出信号图形。 2、利用./运算符，在时间区间[ -4*pi , 4*pi ]上产生Sa信号，并画出信号图形。 具体要求： （1）将图形窗口分为上下两部分，sinc信号画在上图，Sa信号画在下图。 （2）对两个信号分别设置合适的坐标显示范围。 【思考题】sinc函数与Sa函数二者的关系为何？用表达式表示。 【代码】 【运行结果】
(完整word版)连续时间信号分析答案
实验一 连续时间信号分析 一、实验目的 （一）掌握使用Matlab 表示连续时间信号 1、学会运用Matlab 表示常用连续时间信号的方法 2、观察并熟悉常用信号的波形和特性 （二）掌握使用Matlab 进行连续时间信号的相关运算 1、学会运用Matlab 进行连续时间信号的时移、反褶和尺度变换 2、学会运用Matlab 进行连续时间信号微分、积分运算 3、学会运用Matlab 进行连续时间信号相加、相乘运算 4、学会运用Matlab 进行连续时间信号卷积运算 二、实验条件 一台电脑、winXP 系统、matlab7.0软件 三、实验内容 1、利用Matlab 命令画出下列连续信号的波形图。 （1）)4/3t (2cos π+ 代码： clear all;close all;clc; K=2;a=3; t=0:0.01:3; ft=K*cos(a*t+pi/4); plot(t,ft),grid on axis([-5,5,-2.2,2.2]) title('2cos(3t+4π)')
-5 -4 -3 -2 -1 1 2 3 4 5 -2-1.5-1-0.500.511.5 22cos(3t+4π) （2） )t (u )e 2(t -- -3 -2-10123 -3 -2 -1 1 2 3 指数信号与阶跃信号的乘积
代码： 函数文件： function f=uCT(t) f=(t>=0); 命令文件： clear all;close all;clc; a=-1; t=-5:0.01:5; ft=(2-exp(a*t)).*uCT(t); %y=2-exp(a*t); %plot(t,y),grid on plot(t,ft),grid on axis([-3,3,-3,3]); title('指数信号与阶跃信号的乘积') （3）)]2()(u )][t (cos 1[--+t u t π
信号与系统实验报告_1(常用信号的分类与观察)
实验一：信号的时域分析 一、实验目的 1.观察常用信号的波形特点及产生方法 2.学会使用示波器对常用波形参数的测量 二、实验仪器 1.信号与系统试验箱一台（型号ZH5004） 2.40MHz双踪示波器一台 3.DDS信号源一台 三、实验原理 对于一个系统特性的研究，其中重要的一个方面是研究它的输入输出关系，即在一特定的输入信号下，系统对应的输出响应信号。因而对信号的研究是对系统研究的出发点，是对系统特性观察的基本手段与方法。在本实验中，将对常用信号和特性进行分析、研究。 信号可以表示为一个或多个变量的函数，在这里仅对一维信号进行研究，自变量为时间。常用信号有：指数信号、正弦信号、指数衰减正弦信号、复指数信号、Sa(t)信号、钟形信号、脉冲信号等。 1、信号：指数信号可表示为f(t)=Ke at。对于不同的a取值，其波形表现为不同的形式，如下图所示： 图1―1 指数信号 2、信号：其表达式为f（t）=Ksin（ωt＋θ），其信号的参数：振幅K、角频率ω、与初始相位θ。其波形如下图所示：
图1－2 正弦信号 3、指数衰减正弦信号：其表达式为其波形如下图： 图1－3 指数衰减正弦信号 4、Sa(t)信号：其表达式为：。Sa(t)是一个偶函数，t= ±π,±2π,…,±nπ时，函数值为零。该函数在很多应用场合具有独特的运用。其信号如下图所示：
图1－4 Sa（t）信号 5、钟形信号（高斯函数）：其表达式为：其信号如下图所示： 图1－5 钟形信号 6、脉冲信号：其表达式为f(t)=u(t)-u(t-T)，其中u(t)为单位阶跃函数。其信号如下图所示： 7、方波信号：信号为周期为T，前T/2期间信号为正电平信号，后T/2期间信号为负电平信号，其信号如下图所示 U(t)
《信号分析与处理》(第二版)-徐科军、黄云志-课后标准答案
《信号分析与处理》(第二版)-徐科军、黄云志-课后答案
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Chap1. 1.4 ()()()()()()()()()()()() ()()()()()()()121 2 122 12112 2 121 2 2 2y 11102 y 0.5111 y 0.5 1.513y 0 13 013 y 0.5111 0.5 1.513t t t t t x t x t x x t d x x t x x t d t d t t t x x t d t d t t t t t or t t or t t t t t t t τττ ττττ τττττττττττ+∞ -∞ ----=*=-=-≤≤???=≤≤??=-= -=+-<≤=-= -=-++<<=≤-≥≤-≥??=+-<≤??-++<
()()[] ()()()[]()()()∑∞ =? ? ? ???Ω-Ω-+=- =-= =??? ??<≤<≤-=1002212 2 01cos cos cos 1cos 141cos 1cos 1 5 .0202 20 (a)n n n t n n n t n n n t x n n b n n a a T t t T t T t x πππππ πππ 代入公式得： ()() ()()() ()[] ()()[]()()∑∞ =Ω-? ? ? ???Ω-Ω-+=- =-= ==Ω=Ω-=1002222 2 012 212cos 1cos cos 11411cos 11 5.0cos 2 (b)n n n T jn t n n t n n n t x n b n n a a n n X e n X T t x t x πππππππ得到：根据时移性质： ()() ()()()[]()()[]() ∑?∑∞ =-∞ =Ω-+=-=Ω==Ω+=102232 20 2 0201 00 3cos cos 12 21cos 12cos 41 cos 2 (c)n T n n n t n n n t x n n dt t n t x T a a t n a a t x ππ ππ偶对称， 1.12 ()()dt e t x j X t j ?+∞ ∞ -Ω-=Ω频谱密度函数：
北京理工大学信号与系统实验实验报告
实验1 信号的时域描述与运算 一、实验目的 1. 掌握信号的MATLAB表示及其可视化方法。 2. 掌握信号基本时域运算的MA TLAB实现方法。 3. 利用MA TLAB分析常用信号，加深对信号时域特性的理解。 二、实验原理与方法 1. 连续时间信号的MATLAB表示 连续时间信号指的是在连续时间范围内有定义的信号，即除了若干个不连续点外，在任何时刻信号都有定义。在MATLAB中连续时间信号可以用两种方法来表示，即向量表示法和符号对象表示法。 从严格意义上来说，MATLAB并不能处理连续时间信号，在MATLAB中连续时间信号是用等时间间隔采样后的采样值来近似表示的，当采样间隔足够小时，这些采样值就可以很好地近似表示出连续时间信号，这种表示方法称为向量表示法。表示一个连续时间信号需要使用两个向量，其中一个向量用于表示信号的时间范围，另一个向量表示连续时间信号在该时间范围内的采样值。例如一个正弦信号可以表示如下： >> t=0:0.01:10; >> x=sin(t); 利用plot(t,x)命令可以绘制上述信号的时域波形，如图1所示。 如果连续时间信号可以用表达式来描述，则还可以采用符号表达式來表示信号。例如对于上述正弦信号，可以用符号对象表示如下： >> x=sin(t); >> ezplot(X); 利用ezplot(x)命令可以绘制上述信号的时域波形 Time(seconds) 图1 利用向量表示连续时间信号
t 图 2 利用符号对象表示连续时间信号 sin(t) 2.连续时间信号的时域运算 对连续时间信号的运算包括两信号相加、相乘、微分、积分，以及位移、反转、尺度变换（尺度伸缩）等。 1）相加和相乘 信号相加和相乘指两信号对应时刻的值相加和相乘，对于两个采用向量表示的可以直接使用算术运算的运算符“+”和“*”来计算，此时要求表示两信号的向量时间范围和采样间隔相同。采用符号对象表示的两个信号，可以直接根据符号对象的运算规则运算。 2）微分和积分 对于向量表示法表示的连续时间信号，可以通过数值计算的方法计算信号的微分和积分。这里微分使用差分来近似求取的，由时间向量[N t t t ,,,21?]和采样值向量[N x x x ,,,21?]表示的连续时间信号，其微分可以通过下式求得 1,,2,1,|)('1-?=?-≈ +=N k t x x t x k k t t k 其中t ?表示采样间隔。MA TLAB 中用diff 函数来计算差分 k k x x -+1。 连续时间信号的定积分可以由MATLAB 的qud 函数实现，调用格式为 quad ('function_name',a,b) 其中，function_name 为被积函数名，a 、b 为积分区间。
连续时间信号和系统时域分析及MATLAB实现[精编版]
连续时间信号和系统时域分析及MATLAB实 现[精编版] MATLAB课程设计任务书 姓名：王** 学号：2010******010 题目:
连续时间信号和系统时域分析及MATLAB实现 初始条件： MATLAB 7.5.0 ，Windows XP系统 实验任务： 一、用MATLAB实现常用连续时间信号的时域波形（通过改变参数，分析其时域特性）。 1、单位阶跃信号， 2、单位冲激信号， 3、正弦信号， 4、实指数信号， 5、虚指数信号， 6、复指数信号。 二、用MATLAB实现信号的时域运算 1、相加， 2、相乘， 3、数乘， 4、微分， 5、积分 三、用MATLAB实现信号的时域变换（参数变化，分析波形变化） 1、反转， 2、使移（超时，延时）， 3、展缩， 4、倒相， 5、综合变化 四、用MATLAB实现信号简单的时域分解 1、信号的交直流分解， 2、信号的奇偶分解 五、用MATLAB实现连续时间系统的卷积积分的仿真波形 给出几个典型例子，对每个例子，要求画出对应波形。 六、用MATLAB实现连续时间系统的冲激响应、阶跃响应的仿真波形。 给出几个典型例子，四种调用格式。 七、利用MATLAB实现连续时间系统对正弦信号、实指数信号的零状态响应的仿真波形。 目录
1.1 MATLAB设计目的 (1) 1.2 MATLAB语言特点 (1) 2常用连续时间信号的时域波形 (1) 2.1单位阶跃信号 (1) 2.2单位冲激信号 (2) 2.3正弦信号 (3) 2.4实指数信号 (4) 2.5虚指数信号 (5) 2.6复指数信号 (6) 3 连续时间信号的时域运算 (7) 3.1相加 (7) 3.2相乘 (8) 3.3数乘 (9) 3.4微分 (10) 3.5积分 (11) 4.1反转 (12) 4.2时移 (13) 4.3展缩 (14) 4.4倒相 (15) 4.5综合变化 (16) 5连续时间信号简单的时域分解 (17) 5.1信号的交直流分解 (17)
信号与系统实验报告
实验三 常见信号的MATLAB 表示及运算 一、实验目的 1．熟悉常见信号的意义、特性及波形 2．学会使用MATLAB 表示信号的方法并绘制信号波形 3. 掌握使用MATLAB 进行信号基本运算的指令 4. 熟悉用MATLAB 实现卷积积分的方法 二、实验原理 根据MATLAB 的数值计算功能和符号运算功能，在MA TLAB 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MA TLAB 语句表示出信号后，就可以利用MA TLAB 中的绘图命令绘制出直观的信号波形了。 1.连续时间信号 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的样值来近似表示的，当取样时间间隔足够小时，这些离散的样值就能较好地近似出连续信号。在MATLAB 中连续信号可用向量或符号运算功能来表示。 ⑴ 向量表示法 对于连续时间信号()f t ，可以用两个行向量f 和t 来表示，其中向量t 是用形如12::t t p t =的命令定义的时间范围向量，其中，1t 为信号起始时间，2t 为终止时间，p 为时间间隔。向量f 为连续信号()f t 在向量t 所定义的时间点上的样值。 ⑵ 符号运算表示法 如果一个信号或函数可以用符号表达式来表示，那么我们就可以用前面介绍的符号函数专用绘图命令ezplot()等函数来绘出信号的波形。 ⑶ 常见信号的MATLAB 表示 单位阶跃信号 单位阶跃信号的定义为：10()0 t u t t >?=? 0); %定义函数体，即函数所执行指令
信号分析与处理课后习题答案
信号分析与处理课后习题答案 第五章 快速傅里叶变换 1.如果一台通用计算机的速度为平均每次复乘需要50us ，每次复加需要10us ，用来就散N=1024点的DFT ，问： （1）直接计算需要多少时间？用FFT 计算呢？ （2）照这样计算，用FFT 计算快速卷积对信号进行处理是，估计可实现实时处理的信号最高频率？ 解： 分析：直接利用DFT 计算：复乘次数为N 2，复加次数为N(N-1)； 利用FFT 计算：复乘次数为20.5log N N ，复加次数为2log N N ； （1） 直接DFT 计算： 复乘所需时间2215010245052.4288T N us us s =?=?= 复加所需时间2(1)101024(10241)1010.47552T N N us us s =-?=-?= 所以总时间1262.90432DFT T T T s =+= FFT 计算： 复乘所需时间3220.5log 500.51024log 1024500.256T N N us us s =?=???= 复加所需时间422log 101024log 1024100.1024T N N us us s =?=??= 所以总时间为340.3584FFT T T T s =+= （2） 假设计算两个N 长序列1()x n 和2()x n 的卷积 计算过程为如下： 第一步：求1()X k ，2()X k ；所需时间为2FFT T ? 第二步：计算12()()()X k X k X k =?，共需要N 次复乘运算 所需时间为501024500.0512To N us us s =?=?= 第三步：计算(())IFFT X k ，所需时间为FFT T 所以总时间为230.35840.0512 1.1264FFT T T To s s s =?+=?+= 容许计算信号频率为N/T=911.3Hz 2.设x(n)是长度为2N 的有限长实序列，()X k 为x(n)的2N 点得DFT 。