实验一 确定性信号、随机信号及其频谱

实验一确定性信号、随机信号及其频谱

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一、实验要求

（1）初步学习matlab绘制二维曲线图方法；

（2）完成以下例子中各信号波形及其频谱的绘制；

（3）调整例子中简单周期信号幅值、频率和相位，观察其波形和频谱变化；

（4）在给定例子之外选定某复杂周期信号，绘制其波形和频谱；

（5）在上述复杂周期信号中叠加随机信号，绘制其波形和频谱；

（6）撰写实验报告，记录实验（3）中观察到的现象、附上（4）（5）程序及其波形和频谱图。

二、实验内容

（1）各种信号波形及其频谱

简单周期信号表达式、波形及频谱

复杂周期信号表达式、波形及频谱

准周期信号表达式、波形及频谱

瞬变信号表达式、波形及频谱

随机信号波形及频谱

（2）简单周期信号幅值、频率和相位对波形和频谱的影响

简单周期信号表达式

幅值对波形和频谱的影响（自选两个不同幅值，频率和相位不变）

频率对波形和频谱的影响（自选两个不同频率，幅值和相位不变）

相位对波形和频谱的影响（自选两个不同相位，幅值和频率不变）

结论

（3）自选复杂周期信号的波形和频谱

复杂周期信号表达式

波形、频谱及程序

叠加随机信号的波形、频谱及程序

附：典型确定性信号、随机信号及其频谱MATLAB程序

1、周期信号：简单周期信号

clear;

clc;

close all;

%设抽样频率为Fs（Hz）,信号点数为N，信号序列为x。

N=1024;Fs=N/64;

t=0:1/Fs:(N-1)/Fs;

x=10*cos(2*pi*t);

subplot(2,1,1);plot(t,x);

title('简单周期信号')

xlabel('时间(秒)');

f = fftshift(fft(x))*2/N;

w = linspace(-Fs/2, Fs/2, N);%频率坐标，单位Hz

subplot(2,1,2);plot(w,abs(f));

title('信号的频谱');

xlabel('频率(Hz)');

2、周期信号：复杂周期信号

clear;

clc;

close all;

%设抽样频率为Fs（Hz）,信号点数为N，信号序列为x。

N=1024;Fs=N/64;

t=0:1/Fs:(N-1)/Fs;

x=5*sin(2*pi*t+pi/6)+1.5*cos(2*pi*2*t-pi/4)-sin(2*pi*5*t);

subplot(2,1,1);plot(t,x);

title('复杂周期信号')

xlabel('时间(秒)');

f = fftshift(fft(x))*2/N;

w = linspace(-Fs/2, Fs/2, N);%频率坐标，单位Hz

subplot(2,1,2);plot(w,abs(f));

title('信号的频谱');

xlabel('频率(Hz)');

3、周期信号：频率为1Hz的方波信号

clear;

clc;

close all;

%设抽样频率为Fs（Hz）,信号点数为N，信号序列为x。

N=1024;Fs=N/64;

t=0:1/Fs:(N-1)/Fs;

x=5*square(2*pi*t);

subplot(2,1,1);plot(t,x);

title('随机信号')

xlabel('时间(秒)');

f = fftshift(fft(x))*2/N;

w = linspace(-Fs/2, Fs/2, N);%频率坐标，单位Hz

subplot(2,1,2);plot(w,abs(f));

title('信号的频谱');

xlabel('频率(Hz)');

4、非周期信号：准周期信号

clear;

clc;

close all;

%设抽样频率为Fs（Hz）,信号点数为N，信号序列为x。

N=1024;Fs=N/64;

t=0:1/Fs:(N-1)/Fs;

x=5*sin(2*pi*t)+2*cos(2*pi*sqrt(2)*t+pi/4);

subplot(2,1,1);plot(t,x);

title('准周期信号')

xlabel('时间(秒)');

f = fftshift(fft(x))*2/N;

w = linspace(-Fs/2, Fs/2, N);%频率坐标，单位Hz

subplot(2,1,2);plot(w,abs(f));

title('信号的频谱');

xlabel('频率(Hz)');

5、非周期信号：瞬变信号

clear;

clc;

close all;

%设抽样频率为Fs（Hz）,信号点数为N，信号序列为x。

N=1024;Fs=N/64;

t=0:1/Fs:(N-1)/Fs;

x=exp(-t).*sin(2*pi*t);

subplot(2,1,1);plot(t,x);

title('瞬变信号')

xlabel('时间(秒)');

f = fftshift(fft(x))*2/N;

w = linspace(-Fs/2, Fs/2, N);%频率坐标，单位Hz

subplot(2,1,2);plot(w,abs(f));

title('信号的频谱');

xlabel('频率(Hz)');

6、随机信号:均值为0，方差为5的随机信号

clear;

clc;

close all;

%设抽样频率为Fs（Hz）,信号点数为N，信号序列为x。

N=1024;Fs=N/64;

t=0:1/Fs:(N-1)/Fs;

x=5*randn(1,1024);

subplot(2,1,1);plot(t,x);

title('随机信号')

xlabel('时间(秒)');

f = fftshift(fft(x))*2/N;

w = linspace(-Fs/2, Fs/2, N);%频率坐标，单位Hz

subplot(2,1,2);plot(w,abs(f));

title('信号的频谱');

xlabel('频率(Hz)');