实验一 连续时间信号与系统的时域分析及MATLAB实现
北理工信号与系统MATLAB实验
title('x(t)=cos(\pit)[u(t)-u(t-2)]','FontSize',36,'FontName','Vijaya'); xlabel('t(s)','fontsize',24,'FontName','Times New Roman'); set(gca,'FontSize',24,'FontName','Times New Roman'); 运行结果如下：
1
2. 连续时间信号的时域运算 包括两信号的相加（+） 、相乘（*） 、微分、积分，以及移位、反 转和尺度变换（尺度伸缩）等。 MATLAB 中用 diff 函数来计算差分 xk+1-xk，用 quad 函数来计算 定积分，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。 3. 离散时间信号的 MATLAB 实现 在 MATLAB 中离散时间信号需要使用两个向量来表示。例如对 于如下离散时间信号：
目
录
实验 1 实验 2 实验 3 实验 4 实验 5 实验 6 实验 7
信号的时域描述与运算· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·1 LTI 系统的时域分析 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 21 信号的频域分析 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 42 LTI 系统的频域分析 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 67 连续时间系统的复频域分析 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 85 离散时间系统的 Z 域分析 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·101 连续时间系统的创建与仿真 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·115
信号与系统实验一连续时间信号分析实验报告
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、实验条件装用Matlab R2015a 的电脑。
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+ 程序：t=-3:0.01:3; ft=2*cos(3*t+pi/4); plot(t,ft)图像：（2）)t (u )e 2(t--程序：t=-6:0.01:6; ut=(t>=0);ft=(2-1*exp(-t)).*ut; plot(t,ft)图像：（3）)]2()(u )][t (cos 1[--+t u t π 程序：t=-6:0.01:6; ut=(t>=0); ut2=(t>=2);ft=(1+cos(pi*t)).*(ut-ut2); plot(t,ft)图像：2、利用Matlab 命令画出复信号)4/t (j 2e )t (f π+=的实部、虚部、模和辐角。
程序：t=0:0.01:20;ft=2*exp(1j*(t+pi/4));subplot(2,2,1);plot(t,real(ft));title('ʵ²¿');axis([-0.5,20,-2.5,2.5]); subplot(2,2,2);plot(t,imag(ft));title('Ð鲿');axis([-0.5,20,-2.5,2.5]); subplot(2,2,3);plot(t,abs(ft));title('Ä£');axis([-0.5,20,-0.5,2.5]); subplot(2,2,4);plot(t,angle(ft));title('·ø½Ç');axis([-0.5,20,-3.5,3.5]);图像：3、已知信号的波形如下图所示：试用Matlab 命令画出()()()()2332----t f t f t f t f ，，，的波形图。
实验Matlab8_连续时间信号与系统的时域分析
虚指数信号（P132）
虚指数信号的一般形式为：
f (t ) Ae jwt A(cos wt j sin wt )
虚指数信号是时间t的复函数，因此，我们需要用两 个实信号来表示虚指数信号，即用模和相角或实部和 虚部来表示虚指数信号随时间变化的规律。 例5:画出信号 f ( t ) 2e 4 的波形。 实部、虚部、模、相角
连续信号的时域运算、时域变换
利用符号运算实现连续信号的时域变换（P147，P151）
f ( t ) f1 ( t ) f 2 ( t ) 相加 s=symadd(f1,f2),s=f1+f2, ezplot(s) f ( t ) f1 ( t ) f 2 ( t ) 相乘 s=symmul(f1,f2),s=f1*f2, ezplot(s) 移位 y=subs(f,t,t-t0):f(t-t0) y=subs(f,t,t+t0):f(t+t0) ezplot(y)
反折 y=subs(f,t,-t) ezplot(y) 尺度变换 y=subs(f,t,a*t) ezplot(y) 倒相 y=-f ezplot(y)
t 例7：设信号 f ( t ) ( 1 ) [ u( t 2 ) u( t 2 )] 2
求f(t+2),f(t-2),f(-t),f(2t),-f(t).
一些常用的信号的表示（P126）
单位阶跃信号
利用符号函数maple中的内核函数Heaviside
利用自编函sign( t ) 1 t 0
u(t)=1/2+(1/2)sign(t)
见shiyan1_2
MATLAB与信号实验——连续LTI系统的时域分析
MATLAB与信号实验——连续LTI系统的时域分析连续LTI系统的时域分析是信号与系统学中的重要课题。
MATLAB作为一种强大的科学计算软件，提供了丰富的工具和函数来进行信号与系统的分析。
下面将介绍MATLAB在连续LTI系统时域分析中的应用。
首先，我们需要了解连续LTI系统的基本概念。
一个连续域线性时不变系统（LTI系统）可以由它的冲激响应完全描述。
冲激响应是系统对单位冲激信号的响应。
在MATLAB中，可以使用impulse函数来生成单位冲激信号。
假设我们有一个连续LTI系统的冲激响应h(t)，我们可以使用conv 函数来计算系统对任意输入信号x(t)的响应y(t)。
conv函数实现了卷积运算，可以将输入信号与冲激响应进行卷积运算得到输出信号。
例如，我们假设一个连续LTI系统的冲激响应为h(t) = exp(-t)u(t)，其中u(t)是单位阶跃函数。
我们可以使用以下代码生成输入信号x(t)和计算输出信号y(t)：```matlabt=-10:0.1:10;%时间范围x = sin(t); % 输入信号h = exp(-t).*heaviside(t); % 冲激响应y = conv(x, h, 'same'); % 计算输出信号```这段代码首先定义了时间范围t，然后定义了输入信号x(t)和冲激响应h(t)。
接下来，使用conv函数计算输入信号和冲激响应的卷积，设置参数’same’表示输出信号与输入信号长度相同。
最后，得到了输出信号y(t)。
在得到输出信号后，我们可以使用MATLAB的绘图功能来可视化结果。
例如，使用以下代码可以绘制输入信号和输出信号的图像：```matlabfigure;plot(t, x, 'b', 'LineWidth', 2); % 绘制输入信号hold on;plot(t, y, 'r', 'LineWidth', 2); % 绘制输出信号xlabel('时间');ylabel('幅度');legend('输入信号', '输出信号');```除了卷积运算外，MATLAB还提供了许多其他函数来进行连续LTI系统的时域分析。
通信原理实验教程(MATLAB)
实验教程目录实验一：连续时间信号与系统的时域分析-------------------------------------------------6一、实验目的及要求---------------------------------------------------------------------------6二、实验原理-----------------------------------------------------------------------------------61、信号的时域表示方法------------------------------------------------------------------62、用MATLAB仿真连续时间信号和离散时间信号----------------------------------73、LTI系统的时域描述-----------------------------------------------------------------11三、实验步骤及内容--------------------------------------------------------------------------15四、实验报告要求-----------------------------------------------------------------------------26 实验二：连续时间信号的频域分析---------------------------------------------------------27一、实验目的及要求--------------------------------------------------------------------------27二、实验原理----------------------------------------------------------------------------------271、连续时间周期信号的傅里叶级数CTFS---------------------------------------------272、连续时间信号的傅里叶变换CTFT--------------------------------------------------283、离散时间信号的傅里叶变换DTFT -------------------------------------------------284、连续时间周期信号的傅里叶级数CTFS的MATLAB实现------------------------295、用MATLAB实现CTFT及其逆变换的计算---------------------------------------33三、实验步骤及内容----------------------------------------------------------------------34四、实验报告要求-------------------------------------------------------------------------48 实验三：连续时间LTI系统的频域分析---------------------------------------------------49一、实验目的及要求--------------------------------------------------------------------------49二、实验原理----------------------------------------------------------------------------------491、连续时间LTI系统的频率响应-------------------------------------------------------492、LTI系统的群延时---------------------------------------------------------------------503、用MATLAB计算系统的频率响应--------------------------------------------------50三、实验步骤及内容----------------------------------------------------------------------51四、实验报告要求-------------------------------------------------------------------------58 实验四：调制与解调以及抽样与重建------------------------------------------------------59一、实验目的及要求--------------------------------------------------------------------------59二、实验原理----------------------------------------------------------------------------------591、信号的抽样及抽样定理---------------------------------------------------------------592、信号抽样过程中的频谱混叠----------------------------------------------------------623、信号重建--------------------- ----------------------------------------------------------624、调制与解调----------------------------------------------------------------------------------645、通信系统中的调制与解调仿真---------------------------------------------------------66三、实验步骤及内容------------------------------------------------------------------------66四、实验报告要求---------------------------------------------------------------------------75 实验五：连续时间LTI系统的复频域分析----------------------------------------------76一、实验目的及要求------------------------------------------------------------------------76二、实验原理--------------------------------------------------------------------------------761、连续时间LTI系统的复频域描述--------------------------------------------------762、系统函数的零极点分布图-----------------------------------------------------------------773、拉普拉斯变换与傅里叶变换之间的关系-----------------------------------------------784、系统函数的零极点分布与系统稳定性和因果性之间的关系------------------------795、系统函数的零极点分布与系统的滤波特性-------------------------------------------806、拉普拉斯逆变换的计算-------------------------------------------------------------81三、实验步骤及内容------------------------------------------------------------------------82四、实验报告要求---------------------------------------------------------------------------87 附录：授课方式和考核办法-----------------------------------------------------------------88实验一信号与系统的时域分析一、实验目的1、熟悉和掌握常用的用于信号与系统时域仿真分析的MA TLAB函数；2、掌握连续时间和离散时间信号的MATLAB产生，掌握用周期延拓的方法将一个非周期信号进行周期信号延拓形成一个周期信号的MATLAB编程；3、牢固掌握系统的单位冲激响应的概念，掌握LTI系统的卷积表达式及其物理意义，掌握卷积的计算方法、卷积的基本性质；4、掌握利用MA TLAB计算卷积的编程方法，并利用所编写的MA TLAB程序验证卷积的常用基本性质；掌握MATLAB描述LTI系统的常用方法及有关函数，并学会利用MATLAB求解LTI系统响应，绘制相应曲线。
实验一--连续时间信号在Matlab中的运算
实验一连续时间信号在Matlab 中的运算一、实验目的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 进行连续时间信号相加、相乘、微分、积分和卷积运算。
3、观察并熟悉这些信号的波形和特性。
二、实验原理1、连续时间信号的表示连续信号的表示方法有两种：符号推理法和数值法。
从严格意义上讲，Matlab 数值计算的方法不能处理连续时间信号。
然而，可利用连续信号在等时间间隔点的取样值来近似表示连续信号，即当取样时间间隔足够小时，这些离散样值能被Matlab 处理，并且能较好地近似表示连续信号。
2、信号的时移、反褶和尺度变换信号的平移、反转和尺度变换是针对自变量时间而言的，其数学表达式和波形变换中存在着一定的变化规律。
从数学表达式上来看，信号的上述所有计算都是自变量的替换过程。
所以在使用Matlab 进行连续时间信号的运算时，只需要进行相应的变量代换即可完成相关工作。
3、连续时间信号的微分和积分连续时间信号的微分运算，可使用diff 命令函数来完成，其语句格式为：diff(function, ‘variable ',n) 。
其中，function 表示需要进行求导运算的函数，或者被赋值的符号表达式；variable 为求导运算的独立变量；n 为求导阶数，默认值为一阶导数。
连续时间信号积分运算可以使用int 命令函数来完成，其语句格式为：int(function, ‘variable ',a, b) 。
其中，function 表示被积函数，或者被赋值的符号表达式；variable为积分变量；a为积分下限，b为积分上限，a和b默认时则求不定积分。
4、信号的相加和相乘运算信号的相加和相乘是信号在同一时刻取值的相加和相乘。
因此Matlab 对于时间信号的相加和相乘都是基于向量的点运算。
5、连续信号的卷积运算卷积积分是信号与系统时域分析的重要方法之一。
定义为：f (t) f1(t) f2 (t) -f1( )f2(t )dMatlab 进行卷积计算可通过符号运算方法和数值计算方法实现。
信号与系统实验报告连续时间信号的时域分析
信号与系统实验报告连续时间信号的时域分析实验目的：通过对连续时间信号的时域分析，进一步加深对信号的理解和掌握时域分析的方法和技巧。
实验原理：连续时间信号在时域上可以用其函数形式表示。
通常所说的时域分析即指对该函数形式进行各种数学性质的分析，如：波形特征、奇偶性、对称性、周期性等等。
实验设备：计算机、MATLAB软件。
实验步骤：1. 打开MATLAB软件，新建空白文件，在文件中输入以下代码：t = -10:0.01:10;y = sin(t);subplot(2,1,1);xlabel('t'),ylabel('y');title('原始信号');grid on;plot(-t,-y);2. 点击运行，得到以下结果：图1 连续时间正弦信号及其翻折信号3. 对上述代码进行说明：t表示时间变量，取值范围为-10到10，以0.01为步长。
y表示信号变量，为sin(t)。
subplot(2,1,1)表示将画布分为两个部分，第一个部分为上部分。
plot(t,y)表示绘制t变量与y变量之间的图形。
xlabel('t')表示将x轴标注为t。
title('翻折信号')表示将图形命名为翻折信号。
4. 分别观察原始信号和翻折信号，并进行分析。
原始信号是一条正弦波，周期为2π。
该信号的奇偶性、对称性、周期性均为偶函数。
实验结论：本实验通过对连续时间信号的时域分析，掌握了分析信号的方法和技巧，并同时对信号的奇偶性、对称性、周期性等属性有了更深入的了解，为以后更深入的信号分析工作奠定了基础。
信号分析实验一内容
实验一连续时间信号的时域和频域分析一. 实验目的：1. 熟悉MATLAB 软件平台。
2. 掌握MATLAB 编程方法、常用语句和可视化绘图技术。
3. 编程实现常用信号及其运算MATLAB 实现方法。
4. 编程实现常用信号的频域分析。
二. 实验原理：1、连续时间信号的描述：（1）向量表示法连续信号是指自变量的取值范围是连续的，且对于一切自变量的取值，除了有若干个不连续点之外，信号都有确定的值与之对应。
严格来说，MATLAB 并不能处理连续信号，而是用等时间间隔点的样值来近似表示连续信号。
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连续信号。
矩阵是MATLAB 进行数据处理的基本单元，矩阵运算是MATLAB 最重要的运算。
通常意义上的数量（也称为标量）在MATLAB 系统中是作为1×1 的矩阵来处理的，而向量实际上是仅有一行或者一列的矩阵。
通常用向量表示信号的时间取值范围，如t = -5:5，但信号x(t)、向量t 本身的下标都是从1 开始的，因此必须用一个与向量x 等长的定位时间变量t，以及向量x，才能完整地表示序列x(t)。
在MATLAB 可视化绘图中，对于以t 为自变量的连续信号，在绘图时统一用plot 函数；而对n 为自变量的离散序列，在绘图时统一用stem 函数。
（2）符号运算表示法符号对象(Symbolic Objects 不同于普通的数值计算)是Matlab 中的一种特殊数据类型，它可以用来表示符号变量、表达式以及矩阵，利用符号对象能够在不考虑符号所对应的具体数值的情况下能够进行代数分析和符号计算(symbolic math operations)，例如解代数方程、微分方程、进行矩阵运算等。
符号对象需要通过sym 或syms 函数来指定, 普通的数字转换成符号类型后也可以被作为符号对象来处理.我们可以用一个简单的例子来表明数值计算和符号计算的区别: 2/5+1/3 的结果为0.7333(double 类型数值运算), 而sym(2)/sym(5)+sym(1)/sym(3)的结果为11/15, 且这里11/15 仍然是属于sym 类型, 是符号数。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验一 连续时间信号与系统的时域分析及MATLAB 实现
实验目的：
1． 掌握MATLAB 相关函数的调用格式及作用；
2． 会用MATLAB 生成和实现连续时间信号，并对连续系统进行分析。
实验内容：
1． 先在MATLAB 帮助菜单下查看以下函数的调用格式及作用；
Plot,ezplot,sym,subplot,stepfun,diff,int,conv,impulse,step,lsim,roots.
2.绘出下列信号的时域波形。
（1）()sin t f t t =；（2）()5sin 4f t t π⎛⎫= ⎪⎝⎭
； （3）()52t f t e -=；（4）()42j t f t e π=（实部、虚部、相角及模）
3．完成下列信号相应的运算和变换。
（1）已知信号()()()11222f t t u t u t ⎛
⎫=+⨯+--⎡⎤ ⎪⎣
⎦⎝⎭，绘制时域波形并用MA TLAB 求()()()()2,,2,f t f t f t f t +--及其波形。
（2）已知信号()()()()144f t t u t u t =-+⨯--⎡⎤⎣⎦和()2sin(2)f t t π=，用MATLAB 计算()()12f t f t +；()1d f t dt
，()1t f d ττ-∞⎰并绘制波形。
； （3）计算信号()()()12f t u t u t =--和()()()24f t u t u t =--的卷积。
4．已知描述某连续连续系统的微分方程为：
()()()()()''''282y t y t y t f t f t ++=+
试用MATLAB 绘出该系统的冲激响应和阶跃响应，并求出系统在()()2t f t e u t -=的激励下的零状态响应。