信号系统实验报告

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信号与系统实验四实验报告

信号与系统实验四实验报告

实验四 时域抽样与频域抽样一、实验目的加深理解连续时间信号的离散化过程中的数学概念和物理概念,掌握时域抽样定理的基本内容。

掌握由抽样序列重建原连续信号的基本原理与实现方法,理解其工程概念。

加深理解频谱离散化过程中的数学概念和物理概念,掌握频域抽样定理的基本内容。

二、 实验原理时域抽样定理给出了连续信号抽样过程中信号不失真的约束条件:对于基带信号,信号抽样频率sam f 大于等于2倍的信号最高频率m f ,即m sam f f 2≥。

时域抽样是把连续信号x (t )变成适于数字系统处理的离散信号x [k ] ;信号重建是将离散信号x [k ]转换为连续时间信号x (t )。

非周期离散信号的频谱是连续的周期谱。

计算机在分析离散信号的频谱时,必须将其连续频谱离散化。

频域抽样定理给出了连续频谱抽样过程中信号不失真的约束条件。

三.实验内容1. 为了观察连续信号时域抽样时抽样频率对抽样过程的影响,在[0,0.1]区间上以50Hz 的抽样频率对下列3个信号分别进行抽样,试画出抽样后序列的波形,并分析产生不同波形的原因,提出改进措施。

)102cos()(1t t x ⨯=π答: 函数代码为: t0 = 0:0.001:0.1;x0 =cos(2*pi*10*t0);plot(t0,x0,'r')hold onFs =50;t=0:1/Fs:0.1;x=cos(2*pi*10*t); stem(t,x); hold offtitle('连续信号及其抽样信号')函数图像为:)502cos()(2t t x ⨯=π同理,函数图像为:)0102cos()(3t t x ⨯=π同理,函数图像为:由以上的三图可知,第一个图的离散序列,基本可以显示出原来信号,可以通过低通滤波恢复,因为信号的频率为20HZ,而采样频率为50>2*20,故可以恢复,但是第二个和第三个信号的评论分别为50和100HZ,因此理论上是不能够恢复的,需要增大采样频率,解决的方案为,第二个信号的采样频率改为400HZ,而第三个的采样频率改为1000HZ,这样可以很好的采样,如下图所示:2. 产生幅度调制信号)200cos()2cos()(t t t x ππ=,推导其频率特性,确定抽样频率,并绘制波形。

信号与系统实验报告总结

信号与系统实验报告总结

信号与系统实验实验一常用信号的观察方波:正弦波:三角波:在观测中,虚拟示波器完全充当实际示波器的作用,在工作台上连接AD1为示波器的输入,输入方波、正弦波、三角波信号时,可在电脑上利用软件观测到相应的波形,其纵轴为幅值可通过设置实现幅值自动调节以观测到最佳大小的波形,其横轴为时间,宜可通过设置实现时间自动调节以观测到最佳宽度的波形。

实验四非正弦周期信号的分解与合成方波DC信号:DC信号几乎没有,与理论相符合,原信号没有添加偏移。

方波基波信号:基波信号为与原方波50Hz信号相对应的频率为50Hz的正弦波信号,是方波分解的一次谐波信号。

方波二次谐波信号:二次谐波信号频率为100Hz为原方波信号频率的两倍,幅值较一次谐波较为减少。

方波三次谐波信号:三次谐波信号频率为150Hz为原方波信号的三倍。

幅值较一二次谐波大为减少。

方波四次谐波信号:四次谐波信号的频率为200Hz为原方波信号的四倍。

幅值较三次谐波再次减小。

方波五次谐波信号:五次谐波频率为250Hz为原方波信号的五倍。

幅值减少到0.3以内,几乎可以忽略。

综上可知:50Hz方波可以分解为DC信号、基波信号、二次、三次、四次、五次谐波信号…,无偏移时即无DC信号,DC信号幅值为0。

分解出来的基波信号即一次谐波信号频率与原方波信号频率相同,幅值接近方波信号的幅值。

二次谐波、三次谐波、四次谐波、五次谐波依次频率分别为原方波信号的二、三、四、五倍,且幅值依次衰减,直至五次谐波信号时几乎可以忽略。

可知,方波信号可分解为多个谐波。

方波基波加三次谐波信号:基波叠加上三次谐波信号时,幅值与方波信号接近,形状还有一定差异,但已基本可以看出叠加后逼近了方波信号。

方波基波加三次谐波信号加五次谐波信号:基波信号、三次谐波信号、五次谐波信号叠加以后,比基波信号、三次谐波信号叠加后的波形更加接近方波信号。

综上所述:方波分解出来的各次谐波以及DC信号,叠加起来以后会逼近方波信号,且叠加的信号越多,越是接近方波信号。

MATLAB信号与系统实验报告19472[五篇范文]

MATLAB信号与系统实验报告19472[五篇范文]

MATLAB信号与系统实验报告19472[五篇范文]第一篇:MATLAB信号与系统实验报告19472信号与系统实验陈诉(5)MATLAB 综合实验项目二连续系统的频域阐发目的:周期信号输入连续系统的响应可用傅里叶级数阐发。

由于盘算历程啰嗦,最适适用MATLAB 盘算。

通过编程实现对输入信号、输出信号的频谱和时域响应的盘算,认识盘算机在系统阐发中的作用。

任务:线性连续系统的系统函数为11)(+=ωωjj H,输入信号为周期矩形波如图 1 所示,用MATLAB 阐发系统的输入频谱、输出频谱以及系统的时域响应。

-3-2-1 0 1 2 300.511.52Time(sec)图 1要领:1、确定周期信号 f(t)的频谱nF&。

基波频率Ω。

2、确定系统函数 )(Ω jn H。

3、盘算输出信号的频谱n nF jn H Y&&)(Ω=4、系统的时域响应∑∞-∞=Ω=nt jnn eY t y&)(MATLAB 盘算为y=Y_n*exp(j*w0*n“*t);要求(画出 3 幅图):1、在一幅图中画输入信号f(t)和输入信号幅度频谱|F(jω)|。

用两个子图画出。

2、画出系统函数的幅度频谱|H(jω)|。

3、在一幅图中画输出信号y(t)和输出信号幅度频谱|Y(jω)|。

用两个子图画出。

解:(1)阐发盘算:输入信号的频谱为(n)输入信号最小周期为=2,脉冲宽度,基波频率Ω=2π/ =π,所以(n)系统函数为因此输出信号的频谱为系统响应为(2)步伐:t=linspace(-3,3,300);tau_T=1/4;%n0=-20;n1=20;n=n0:n1;%盘算谐波次数20F_n=tau_T*Sa(tau_T*pi*n);f=2*(rectpuls(t+1.75,0.5)+rectpuls(t-0.25,0.5)+rectpuls(t-2.25,0.5));figure(1),subplot(2,1,1),line(t,f,”linewidth“,2);%输入信号的波形 axis([-3,3,-0.1,2.1]);grid onxlabel(”Time(sec)“,”fontsize“,8),title(”输入信号“,”fontweight“,”bold“)%设定字体巨细,文本字符的粗细text(-0.4,0.8,”f(t)“)subplot(2,1,2),stem(n,abs(F_n),”.“);%输入信号的幅度频谱xlabel(”n“,”fontsize“,8),title(”输入信号的幅度频谱“,”fontweight“,”bold“)text(-4.0,0.2,”|Fn|“)H_n=1./(i*n*pi+1);figure(2),stem(n,abs(H_n),”.“);%系统函数的幅度频谱xlabel(”n“,”fontsize“,8),title(”系统函数的幅度频谱“,”fontweight“,”bold“)text(-2.5,0.5,”|Hn|“)Y_n=H_n.*F_n;y=Y_n*exp(i*pi*n”*t);figure(3),subplot(2,1,1),line(t,y,“linewidth”,2);%输出信号的波形 axis([-3,3,0,0.5]);grid onxlabel(“Time(sec)”,“fontsize”,8),title(“输出信号”,“fontweight”,“bold”)text(-0.4,0.3,“y(t)”)subplot(2,1,2),stem(n,abs(Y_n),“.”);%输出信号的幅度频谱xlabel(“n”,“fontsize”,8),title(“输出信号的幅度频谱”,“fontweight”,“bold”)text(-4.0,0.2,“|Yn|”)(3)波形:-3-2-1 0 1 2 300.511.52Time(sec)输入信号f(t)-20-15-10-5 0 5 10 15 2000.10.20.30.4n输入信号的幅度频谱|Fn|-20-15-10-5 0 5 10 15 2000.10.20.30.40.50.60.70.80.91n系统函数的幅度频谱|Hn|-3-2-1 0 1 2 300.10.20.30.4Time(sec)输出信号y(t)-20-15-10-5 0 5 10 15 2000.10.20.30.4n输出信号的幅度频谱|Yn| 项目三连续系统的复频域阐发目的:周期信号输入连续系统的响应也可用拉氏变更阐发。

《信号与系统》课程实验报告

《信号与系统》课程实验报告

《信号与系统》课程实验报告《信号与系统》课程实验报告一图1-1 向量表示法仿真图形2.符号运算表示法若一个连续时间信号可用一个符号表达式来表示,则可用ezplot命令来画出该信号的时域波形。

上例可用下面的命令来实现(在命令窗口中输入,每行结束按回车键)。

t=-10:0.5:10;f=sym('sin((pi/4)*t)');ezplot(f,[-16,16]);仿真图形如下:图1-2 符号运算表示法仿真图形三、实验内容利用MATLAB实现信号的时域表示。

三、实验步骤该仿真提供了7种典型连续时间信号。

用鼠标点击图0-3目录界面中的“仿真一”按钮,进入图1-3。

图1-3 “信号的时域表示”仿真界面图1-3所示的是“信号的时域表示”仿真界面。

界面的主体分为两部分:1) 两个轴组成的坐标平面(横轴是时间,纵轴是信号值);2) 界面右侧的控制框。

控制框里主要有波形选择按钮和“返回目录”按钮,点击各波形选择按钮可选择波形,点击“返回目录”按钮可直接回到目录界面。

图1-4 峰值为8V,频率为0.5Hz,相位为180°的正弦信号图1-4所示的是正弦波的参数设置及显示界面。

在这个界面内提供了三个滑动条,改变滑块的位置,滑块上方实时显示滑块位置代表的数值,对应正弦波的三个参数:幅度、频率、相位;坐标平面内实时地显示随参数变化后的波形。

在七种信号中,除抽样函数信号外,对其它六种波形均提供了参数设置。

矩形波信号、指数函数信号、斜坡信号、阶跃信号、锯齿波信号和抽样函数信号的波形分别如图1-5~图1-10所示。

图1-5 峰值为8V,频率为1Hz,占空比为50%的矩形波信号图1-6 衰减指数为2的指数函数信号图1-7 斜率=1的斜坡信号图1-8 幅度为5V,滞后时间为5秒的阶跃信号图1-9 峰值为8V,频率为0.5Hz的锯齿波信号图1-10 抽样函数信号仿真途中,通过对滑动块的控制修改信号的幅度、频率、相位,观察波形的变化。

信号与系统实验报告

信号与系统实验报告

信号与系统实验报告一、实验目的(1) 理解周期信号的傅里叶分解,掌握傅里叶系数的计算方法;(2)深刻理解和掌握非周期信号的傅里叶变换及其计算方法;(3) 熟悉傅里叶变换的性质,并能应用其性质实现信号的幅度调制;(4) 理解连续时间系统的频域分析原理和方法,掌握连续系统的频率响应求解方法,并画出相应的幅频、相频响应曲线。

二、实验原理、原理图及电路图(1) 周期信号的傅里叶分解设有连续时间周期信号()f t ,它的周期为T ,角频率22fT,且满足狄里赫利条件,则该周期信号可以展开成傅里叶级数,即可表示为一系列不同频率的正弦或复指数信号之和。

傅里叶级数有三角形式和指数形式两种。

1)三角形式的傅里叶级数:01212011()cos()cos(2)sin()sin(2)2cos()sin()2n n n n a f t a t a t b t b t a a n t b n t 式中系数n a ,n b 称为傅里叶系数,可由下式求得:222222()cos(),()sin()T T T T nna f t n t dtb f t n t dtTT2)指数形式的傅里叶级数:()jn tn nf t F e式中系数n F 称为傅里叶复系数,可由下式求得:221()T jn tT nF f t edtT周期信号的傅里叶分解用Matlab进行计算时,本质上是对信号进行数值积分运算。

Matlab中进行数值积分运算的函数有quad函数和int函数。

其中int函数主要用于符号运算,而quad函数(包括quad8,quadl)可以直接对信号进行积分运算。

因此利用Matlab进行周期信号的傅里叶分解可以直接对信号进行运算,也可以采用符号运算方法。

quadl函数(quad系)的调用形式为:y=quadl(‘func’,a,b)或y=quadl(@myfun,a,b)。

其中func是一个字符串,表示被积函数的.m文件名(函数名);a、b分别表示定积分的下限和上限。

信号与系统实验报告—连续时间信号

信号与系统实验报告—连续时间信号

信号与系统实验报告—连续时间信号实验名称:连续时间信号一、实验目的1、熟悉Matlab编程工具的应用;2、掌握利用Matlab进行连续时间信号的绘制、分析和处理。

二、实验原理连续时间信号是指在时间轴上连续存在的信号。

连续时间信号可以用数学函数来描述,并且它们是时间变量t的函数,其幅度可以是任意实数或复数。

连续时间信号可以由物理系统中的物理量得到,比如声音信号、图像信号等。

对于一个连续时间信号x(t),可以对它进行各种变换,如平移、伸缩、反转等,这些操作可以用函数来表示。

其中,平移信号可以用x(t - a)表示,伸缩信号可以用x(at)表示,反转信号可以用x(-t)表示。

另外,通过利用傅里叶变换可以分析连续时间信号的频率构成,了解信号的频域特性,其傅里叶变换公式为:F(jω) = ∫[ -∞ , ∞ ] f(t) · e^(-jωt) · dt其中,F(jω)为信号在频域上的变换值,因此,我们可以通过傅里叶变换来分析信号在频域上的性质。

三、实验内容2、使用Matlab对信号进行平移、伸缩、反转等处理;3、使用Matlab对信号进行傅里叶变换,分析信号的频域特性。

四、实验步骤1、绘制信号首先,我们需要确定信号的形式和表示方法,根据实验要求选择不同的信号进行绘制。

在此以正弦信号为例,使用Matlab中的plot函数绘制正弦函数图形:t = 0: 0.01: 10;x = sin (2* pi* t);plot(t, x);xlabel('Time / s');title('Continuous sinusoidal signal');对信号进行平移、伸缩、反转处理也是十分简单的,只需要在信号函数上添加对应的变换操作即可。

以下是对信号进行平移、伸缩、反转处理的Matlab代码:3、进行傅里叶变换及频域分析Y = fft (x);P2 = abs (Y/L);P1(2:end-1) = 2* P1(2:end-1);title ('Single-Sided Amplitude Spectrum of x(t)');ylabel ('|P1(f)|');根据得到的频域分析结果,我们可以得出连续时间信号的功率、频率等特性。

信号与系统实验报告

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信号与系统实验报告目录1. 内容概要 (2)1.1 研究背景 (3)1.2 研究目的 (4)1.3 研究意义 (4)2. 实验原理 (5)2.1 信号与系统基本概念 (7)2.2 信号的分类与表示 (8)2.3 系统的分类与表示 (9)2.4 信号与系统的运算法则 (11)3. 实验内容及步骤 (12)3.1 实验一 (13)3.1.1 实验目的 (14)3.1.2 实验仪器和设备 (15)3.1.4 实验数据记录与分析 (16)3.2 实验二 (16)3.2.1 实验目的 (17)3.2.2 实验仪器和设备 (18)3.2.3 实验步骤 (19)3.2.4 实验数据记录与分析 (19)3.3 实验三 (20)3.3.1 实验目的 (21)3.3.2 实验仪器和设备 (22)3.3.3 实验步骤 (23)3.3.4 实验数据记录与分析 (24)3.4 实验四 (26)3.4.1 实验目的 (27)3.4.2 实验仪器和设备 (27)3.4.4 实验数据记录与分析 (29)4. 结果与讨论 (29)4.1 实验结果汇总 (31)4.2 结果分析与讨论 (32)4.3 结果与理论知识的对比与验证 (33)1. 内容概要本实验报告旨在总结和回顾在信号与系统课程中所进行的实验内容,通过实践操作加深对理论知识的理解和应用能力。

实验涵盖了信号分析、信号处理方法以及系统响应等多个方面。

实验一:信号的基本特性与运算。

学生掌握了信号的表示方法,包括连续时间信号和离散时间信号,以及信号的基本运算规则,如加法、减法、乘法和除法。

实验二:信号的时间域分析。

在本实验中,学生学习了信号的波形变换、信号的卷积以及信号的频谱分析等基本概念和方法,利用MATLAB工具进行了实际的信号处理。

实验三:系统的时域分析。

学生了解了线性时不变系统的动态响应特性,包括零状态响应、阶跃响应以及脉冲响应,并学会了利用MATLAB进行系统响应的计算和分析。

信号与系统实验报告

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信号与系统实验报告一、信号的时域基本运算1.连续时间信号的时域基本运算两实验之一实验分析:输出信号值就等于两输入信号相加(乘)。

由于b=2,故平移量为2时,实际是右移1,符合平移性质。

两实验之二心得体会:时域中的基本运算具有连续性,当输入信号为连续时,输出信号也为连续。

平移,伸缩变化都会导致输出结果相对应的平移伸缩。

2.离散时间信号的时域基本运算两实验之一实验分析:输出信号的值是对应输入信号在每个n值所对应的运算值,当进行拉伸变化后,n值数量不会变,但范围会拉伸所输入的拉伸系数。

两实验之二心得体会:离散时间信号可以看做对连续时间信号的采样,而得到的输出信号值,也可以看成是连续信号所得之后的采样值。

二、连续信号卷积与系统的时域分析1.连续信号卷积积分两实验之一实验分析:当两相互卷积函数为冲激函数时,所卷积得到的也是一个冲激函数,且该函数的冲激t值为函数x,函数y冲激t值之和。

两实验之二心得体会:连续卷积函数每个t值所对应的卷积和可以看成其中一个在k值取得的函数与另外一个函数相乘得到的一个分量函数,并一直移动k值直至最后,最后累和出来的最终函数便是所得到的卷积函数。

3.RC电路时域积分两实验之一实验分析:全响应结果正好等于零状态响应与零输入响应之和。

两实验之二心得体会:具体学习了零状态,零输入,全响应过程的状态及变化,与之前所学的电路知识联系在一起了。

三、离散信号卷积与系统的时域分析1.离散信号卷积求和两实验之一实验分析:输出结果的n值是输入结果的k号与另一个n-k的累和两实验之二心得体会:直观地观察到卷积和的产生,可以看成连续卷积的采样形式,从这个方面去想,更能深入地理解卷积以及采样的知识。

2.离散差分方程求解两实验之一实验分析:其零状态响应序列为0 0 4 5 7.5,零输入响应序列为2 4 5 5.5 5.75,全状态响应序列为2 4 9 10.5 13.25,即全状态=零输入+零状态。

两实验之二心得体会:求差分方程时,可以根据全状态响应是由零输入输入以及零状态相加所得,分开来求,同时也加深了自己对差分方程的求解问题的理解。

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y=step(sys,t);
plot(t,y);
xlabel('Time(sec)')
ylabel('h(t)')
运行结果如有图所示:
3-4程序如下:
%program3_4
x=[0.85,0.53,0.21,0.67,0.84,0.12];
y=[0.68,0.37,0.83,0.52,0.71];
z=conv(x,y);
title('x2[k]')
A=1;w3=26*pi;phi=0;
t3=0:0.0001:1;
xt3=A*cos(w3*t3+phi);
subplot(2,3,3)
plot(t3,xt3)
title('x3(t)')
k3=0:20;
xk3=cos(13*pi/5*k3);
subplot(2,3,6)
stem(k3,xk3)
title('x3[k]')
运行结果如右上图:
2-8分别用square函数和
Swtooth画出题M2-8图所
示的离散周期序列。
程序如下:
%program2-81
k=0:1:40;
A=1;T=20;w0=2*pi/T;
xk=A*sawtooth(w0*k,0.5);
stem(k,xk)
ts=0;te=10;dt=0.001;
sys=tf([2 1],[1 3 2]);
t=ts:dt:te;
x=1*exp(-3*t)*1;
y=lsim(sys,x,t);
plot(t,y);
xlabel('Time(sec)')
ylabel('y(t)')
3-2程序如下:
%program3-2
ts=0;te=5;dt=0.01;
%example2_2
t=-2:0.001:2;
subplot(2,1,1)
plot(t,x2_2(t))
title('x(t)')
subplot(2,1,2)
A=1;w0=50;
t=-2:0.001:2;phi=0;
xt=[A*cos(w0*t+phi)].*[1*(t>=-1&t<0)+4*t.*(t>=0&t<=0.5)+(-4)*(t-1).*(t>0.5&t<=1)];
信号系统实验报告
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信息科学与工程学院
电子信息工程
姓 名 :
学 号 :
实验一
一、实验内容:
1、连续信号的MATLAB表示:
MATLAB提供了大量的产生基本信号的函数。最常用的指数信号、正弦信号是MATLAB的内部函数,即不安装任何工具箱就可调用的函数。
title('x1[k]')
A=1;w2=14*pi;phi=0;
t2=0:0.0001:1;
xt2=A*cos(w2*t2+phi);
subplot(2,3,2)
plot(t2,xt2)
title('x2(t)')
k2=0:20;
xk2=cos(7*pi/5*k2);
subplot(2,3,5)
stem(k2,xk2)
n=length(z);
stem(-3:n-4,z);
运行结果如有图所示:
3-7某离散时间LTI系统
满足差分方程
Y[k]+0.42y[k-1]-0.19y
[k-2]=0.31x[k]+0.68x
[k-1],若x(t)=0.6ku(k)
%example2_3
t=-4:0.01:10;
subplot(3,1,1)
plot(t,x2_3(t))
title('x(t)')
axis([-4,10,-2,3])
t=-4:0.01:10;
subplot(3,1,2)
plot(t,x2_3(0.5*t))
title('x(0.5t)')
axis([-4,10,-2,3])
运行结果如右图所示:
%program2-82
k=0:1:40;
A=-1;T=10;w0=2*pi/T;
xk=A*square(w0*k,50);
stem(k,xk)
运行结果如右图:
实验二
3-1一个连续时间LTI
系统满足的微分方程为:
y″(t)+3y′(t)+2y(t)
=2x′(t)+x(t)
%program3_1
sys=tf([6],[1 3]);
t=ts:dt:te;
y=impulse(sys,t);
plot(t,y);
xlabel('Time(sec)')
ylabel('h(t)')
运行结果如有图所示:
%program3-2
ts=0;te=5;dt=0.01;
sys=tf([6],[1 3]);
t=ts:dt:te;
plot(t,xt)
title('x(t)cos(50Байду номын сангаас)')
运行结果如图所示:
2-3(1)编写表示题M2-3图所示的信号波形x(t)的MATLAB函数(2)试画出x(t)、x(0.5t)、和x(2-0.5t)的波形图。程序如下:
function yt=x2_3(t)
yt=1*t.*(t>=0&t<2)+2*(t>=2&t<3)+(-1)*(t>=3&t<5);
2、编程实现题
2-2已知信号x(t)如图m2-2图所示,分别用MATLAB表示信号x(t)、x(t)cos(50t),并画出波形,程序如下:
function yt=x2_2(t)
yt=1*(t>=-1&t<0)+4*t.*(t>=0&t<=0.5)+(-4)*(t-1).*(t>0.5&t<=1);
%program2-7
A=1;w1=6*pi;phi=0;
t1=0:0.0001:1;
xt1=A*cos(w1*t1+phi);
subplot(2,3,1)
plot(t1,xt1)
title('x1(t)')
k1=0:20;
xk1=cos(3*pi/5*k1);
subplot(2,3,4)
stem(k1,xk1)
t=-6:0.01:8;
subplot(3,1,3)
plot(t,x2_3(2-0.5*t))
title('x(2-0.5t)')
axis([-6,8,-2,3]
运行结果如有右图:
2-4 画出题M2-4图所示信号的奇分量和偶分量。程序如下:
2-7已知连续信号x1(t)=cos(6∏t)、x2(t)=cos(14∏t)、x3(t)=cos(26∏t),以抽样函数fs=10Hz对这三个信号进行抽样得离散序列x1[k]、x2[k]、x3[k].试在同一图上画出连续信号和其他对应的离散序列。程序如下:
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