信号与系统实验

信号与系统实验——系统的时域分析实验目的1、掌握利用MATLAB表示信号和对信号进行基本时域运算的方法2、掌握其对系统进行时域分析的方法3、掌握求解离散时间系统响应、单位抽样响应的方法实验器材计算机MATLAB实验原理1、连续时间信号等时间间隔采样值来近似表示，当采样间隔足够小时，这些采样值来很好的表示出连续时间信号2、离散时间信号尽在一些离散时刻有定义，用两个向量表示，一个是离散时间点，另一个是时间点上的值实验内容及步骤：1、例2-13对图2-42所示的三角波f(t),试利用MATLAB画出f(2t)和f(2-2t)的波形t=-3:0.001:3;ft1=tripuls(2*t,4,0.5);subplot(2,1,1)plot(t,ft1)title('f(2rt)')ft2=tripuls((2-2*t),4,0.5);subplot(2,1,2)plot(t,ft2)title('f(2-2t)')例2-14用MATLAB计算指数信号（-0.6）^ku[k]的能量k=0:10;A=1;a=-0.6;fk=A*a.^k;W=sum(abs(fk).^2)W=1.5625例2-15对图2-42所示的三角波f(t),试利用MATLAB画出df(t)/dt和∫(-∞,t)f(t)dt的波形functionyt=f2_2(t)yt=tripuls(t,4,0.5);h=0.001;t=-3:h:3;y1=diff(f2_2(t))*1/h;subplot(1,2,1)plot(t(1:length(t)-1),y1)title('df(t)/dt')t=-3:0.1:3;forx=1:length(t)y2(x)=quad('f2_2',-3,t(x));endsubplot(1,2,2)plot(t,y2)title('integraloff(t)')主函数和子函数都要在同一个文件下。M2-1利用MATLAB实现下列连续时间信号（1）f(t)=u(t),取t=0~10t=0:0.01:10;ut=[ones(1,1001)];plot(t,ut)(2)f(t)=tu(t)，取t=0~10t=0:0.01:10;ut=[ones(1,1001)];plot(t,t.*ut)（2）f(t)=10e^-t-5e^-2t,取t=0~10t=0:0.01:5;ft=10*exp(-t)-5*exp(-2*t);plot(t,ft)(4)f(t)=cos(100t)+cos(3000t),取t=0~0.2t=0:0.01:0.2;ft=cos(100*t)+cos(3000*t);plot(t,ft)（5）f(t)=10|sin(100pit)|，取t=0~0.2t=0:0.02:0.2;ft=10*abs(sin(100*pi*t));plot(t,ft)（6）f(t)=sa(pit)cos(20t),取t=0~5t=0:0.01:5;ft=sinc(pi*t).*cos(20*t);plot(t,ft)(7)f(t)=4e^-0.5tcos(pit),取t=0~10t=0:0.01:10;ft=4*exp(-0.5*t).*cos(pi*t);plot(t,ft)M2-2已知信号f1(t)和f2(t)如题M2-2图所示，试分别利用MATLAB表示信号f1(t)、f2(t)、f2（t）cos(50t)和f(t)=f1(t)+f2(t)cos(50t),并画出波形，取t=0:0.05:2.5.程序：t=0:0.05:2.5;t0=0.5;width=1;ft=rectpuls(t-t0,width);subplot(2,2,1)plot(t,ft)axis([0,3,0,1.2]);title('f1(t)');ftt=tripuls(t-1,2,0);subplot(2,2,2)plot(t,ftt)axis([0,2,0,1.2]);fttt=ftt.*cos(50*t);subplot(2,2,3)plot(t,fttt)ftttt=ft+ftt.*cos(50*t);subplot(2,2,4)plot(t,ftttt)M2-3利用tripuls函数，画出题M2-3图程序：t=-1:0.001:3;ft1=tripuls(t,2,0);ft2=tripuls(t-2.5,1,-1);ft3=ft1+ft2;plot(t,ft3)axis([-1,3.2,0,1.2]);M2-4(1)编写表示题M2-4图所示信号波形f(t)的MATLAB函数。（2）试画出f(t),f(0,5t)和f(2-0.5t)的波形。程序：t=-2:0.001:3;ft1=rectpuls(t+0.5,1);ft2=tripuls(t-0.5,1,-1);ft3=rectpuls(t-1.5,1);ft4=ft1+ft2-ft3;plot(t,ft4)axis([-1.2,2.2,-1,1]);M2-5画出题M2-5图所示信号的奇分量和偶分量t=-1:0.001:1;ft=tripuls(t+0.5,1,1);ft1=tripuls(-t+0.5,1,1);fe=(ft+ft1)/2;fo=(ft-ft1)/2;subplot(1,2,1)plot(t,fe)title('fe');subplot(1,2,2)plot(t,fo)title('fo');M2-6利用Matlab实现下列离散时间信号（1）f[k]=δ[k](2)f[k]=2δ[k-1]k=-50:50;delta=[zeros(1,50),1,zeros(1,50)];subplot(1,2,1)stem(k,delta)subplot(1,2,2)stem(k-1,delta)(3)f[k]=u[k](4)f(k)=u[k+2]-u[k-5]t=-10:0.001:10;ft1=heaviside(t);ft2=heaviside(t+2)-heaviside(t-5);subplot(1,2,1)plot(t,ft1)subplot(1,2,2)plot(t,ft2)(5)f[k]=ku[k](6)f[k]=5(0.8)^kcos(0.9pi*k)k=-10:0.0001:10;fk=k.*heaviside(k);fk1=5*0.8.^k.*cos(0.9*pi*k);subplot(1,2,1)plot(k,fk)subplot(1,2,2)plot(k,fk1)M2-7画出离散正弦序列sin(∩0k)的波形，取∩0=0.1pi,0.5pi,0.9pi,1.1pi。观察信号波形随∩0取值不同而变化的规律。t=-3*pi:pi/100:3*pi;ft=sin(0.1*pi*t);subplot(3,3,1)plot(t,ft)title('0.1pi');ft1=sin(0.5*pi*t);subplot(2,3,2)plot(t,ft1)ft2=sin(0.9*pi*t);subplot(2,3,3)plot(t,ft2)ft3=sin(1.1*pi*t);subplot(2,3,4)plot(t,ft3)ft4=sin(1.5*pi*t);subplot(2,3,5)plot(t,ft4)ft5=sin(1.9*pi*t);subplot(2,3,6)plot(t,ft5)随着Ω不同周期不同，疏密程度不同。M2-8已知g1(t)=cos(6*pi*t),g2(t)=cos(14*pi*t),g3(t)=cos(26*pi*t)，以抽样频率fs=10HZ对上述三个信号进行抽样。在同一张图上画出g1(t),g2(t),g3(t)及抽样点。t=0:1/10:5;gt1=cos(6*pi*t);subplot(3,2,1)plot(t,gt1)subplot(3,2,2)stem(t,gt1)gt2=cos(14*pi*t);subplot(3,2,3)plot(t,gt2)subplot(3,2,4)stem(t,gt2)gt3=cos(26*pi*t);subplot(3,2,5)plot(t,gt3)subplot(3,2,6)stem(t,gt3)M2-9利用square函数画出题M2-9图所示的离散周期方波序列，周期N=10正负脉冲比40%k=-10:20;A=1;N=10;w0=2*pi/N;xk=A*square(w0*k,40);stem(k,xk)M2-10(1)利用stem函数画出题M2-10图所示的离散序列f[k];(2)画出序列f[3k]和序列f[k/3]的波形；（3）画出序列f[k+2]和序列f[k-4]的波形；（4）利用fliplr函数实现序列f[-k],并画出序列的波形(1)k=-2:4;fk=[-2,1,3,1,-1,-1,2];stem(k,fk)(2)k=-2:4;fk=[-2,1,3,1,-1,-1,2];subplot(1,2,1)plot(3*k,fk)subplot(1,2,2)plot(k/3,fk)(3)k=-2:4;fk=[-2,1,3,1,-1,-1,2];subplot(1,2,1)plot(k+2,fk)subplot(1,2,2)plot(k-4,fk)(4)k=-2:4;fk=[-2,1,3,1,-1,-1,2];fk1=fliplr(fk);plot(k,fk1)实验心得：本次实验主要用MATLAB实现波形的基本运算，可以实现波形的平移，奇偶分解，这里主要介绍信号与系统分析中常用的几个Matlab函数，包括Matlab提供的内部函数和自定义函数。我们可以在命令窗口中每次执行一条Matlab语句；或者生成一个程序，存为M文件供以后执行；或是生成一个函数，在命令窗口中执行。下面先定义几个基本函数。