连续时间信号
连续时间信号实验报告
一、实验目的1. 理解连续时间信号的基本概念和特性。
2. 掌握连续时间信号的时域分析方法和基本运算。
3. 学会使用MATLAB软件进行连续时间信号的时域分析和图形绘制。
4. 通过实验加深对连续时间信号理论知识的理解和应用。
二、实验原理连续时间信号是指信号在任意时刻都有确定的取值。
本实验主要涉及以下内容：1. 基本连续时间信号的时域表示，如单位冲激信号、单位阶跃信号、正弦信号等。
2. 连续时间信号的时域运算，如卷积、微分、积分等。
3. 连续时间信号的时域分析方法，如时域波形分析、时域频谱分析等。
三、实验设备1. PC机2. MATLAB软件3. 连续时间信号发生器4. 示波器四、实验内容与步骤1. 基本连续时间信号的时域表示（1）在MATLAB中编写程序，生成单位冲激信号、单位阶跃信号和正弦信号。
（2）绘制这些信号的时域波形图，观察其特性。
2. 连续时间信号的时域运算（1）编写程序，实现两个连续时间信号的卷积运算。
（2）绘制卷积结果的时域波形图，观察其特性。
3. 连续时间信号的时域分析方法（1）编写程序，对连续时间信号进行微分和积分运算。
（2）绘制微分和积分结果的时域波形图，观察其特性。
4. 使用MATLAB进行连续时间信号的时域分析（1）使用MATLAB中的函数进行连续时间信号的时域分析，如fft、ifft、diff、int等。
（2）绘制分析结果的时域波形图和频谱图，观察其特性。
五、实验结果与分析1. 基本连续时间信号的时域表示通过实验，我们成功生成了单位冲激信号、单位阶跃信号和正弦信号，并绘制了它们的时域波形图。
观察波形图，我们可以发现这些信号具有不同的特性，如单位冲激信号具有脉冲性质，单位阶跃信号具有阶跃性质，正弦信号具有周期性质。
2. 连续时间信号的时域运算通过实验，我们成功实现了两个连续时间信号的卷积运算，并绘制了卷积结果的时域波形图。
观察波形图，我们可以发现卷积运算的结果具有以下特性：（1）卷积运算的结果是两个信号的叠加。
信号与系统§1-2 常用信号介绍
x(t)(t) x(0)(t)
x(t)
t
(1) (1)
0
t0
t
x(t)(t t0 ) x(t0 )(t t0 )
(x(t0 )) (x(0))
0
t0
t
x(t)(t)dt x(0) (t)dt x(0)
x(t)(t t0)dt x(t0 ) (t t0 )dt x(t0 )
t
2
2
u(t ) u(t )
2
2
2、单位斜变信号：R(t)
R(t)
函数式：
R(t)
t 0
t 0 t 0
波形图：
1 01
t
tu(t)
平移： R(t t0 ) (t t0 )u(t t0 )
R(t t0 )
1
0 t0 1 t0
t
•与单位阶跃信号的关系：
⑵ 偶函数：
(t) (t)
(t t0 ) [(t t0 )] (t0 t)
•单位冲激信号的导数（微分）：
单位冲激信号的各阶导数（微分）表示为：
(t) d(t) dt
(t) d(t) dt
(t)
d(t) dt
•由阶跃信号表示的典型信号：
⑴ 符号函数信号： sgn(t)
sgn(t
)
1 1
t 0 t0
u(t) u(t)
2u(t) 1
sgn(t)
1
0
t
1
⑵ 矩形脉冲信号： G (t)--门函数信号
信号与系统 常用的连续时间信号
欧拉(Euler)公式
e j t cos(t ) jsin(t )
1 jt jt sin(t ) (e e ) 2j
1 jt jt cos(t ) (e e ) 2
信号与系统
三．复指数信号
( t )
f (t ) Ke st Ke( j ) t
信号与系统
§1.3 常用的连续时间信号
信号与系统
典型信号
典型的连续时间信号，将要介绍实指数信号、复指数信号、正弦 信号与抽样信号等。
这些信号都非常简单，属于基本信号。
复杂信号可以分解为这些基本信号的加权和或积分的形式。 对这些典型的基本信号的研究对工程实际或是理论分析都具有重 要的指导意义。
信号与系统
四．抽样信号(Sampling Signal)
1
Sa(t )
sin t Sa( t ) t
性质：
2π
π O
t
π
3π
① ② ③
Sa(t ) Sa(t )
偶函数
④
⑤ ⑥
t 0， t ) 1，即 limSa(t ) 1 Sa( t 0 Sa(t ) 0, t nπ ，n 1, 2,3 sin t sin t π 0 t d t 2 , t d t π limSa(t ) 0
一．实指数信号
0 0 0
0
直流(常数)
指数衰减, 指数增长 K
f (t )f (tBiblioteka ) K e t 0 0
t
O
f (t )
1
单边指数信号
0 f (t ) t e
1
t0 t0
O
典型的连续时间信号波形特点
典型的连续时间信号波形特点
1. 平滑性：连续时间信号的波形通常是平滑的，不存在如数字信号那样的折线段。
2. 连续性：连续时间信号的波形是连续的，不存在离散的采样点。
3. 周期性：一些连续时间信号可以表现出周期性，例如正弦波、方波等。
4. 振幅变化：连续时间信号的振幅是连续变化的，可以是线性的也可以是非线性的。
5. 相位变化：连续时间信号的相位也是连续变化的，可以是线性的也可以是非线性的。
6. 带宽：连续时间信号的带宽通常是无限的，但是可以通过滤波器等方法限制其带宽。
7. 能量/功率：由于连续时间信号的能量或功率可能是无限的，需要使用积分或平均值等技术对其进行描述。
连续时间信号的抽样
的抽样，就会遇到一些特殊问题。
cos
0t
1 2
e e j0t
j0t
( 0 ) ( 0 )
sin
0t
1 2j
e e j0t
j0t
j ( 0 ) ( 0 )
( )
( )
0
0
余弦
( j )
0
正弦
0
( j )
奈奎斯特定理应用于正弦信号
采样周期T
理想重构系统
xa (t)
3 实际抽样
• 用宽度为 的矩形周期脉冲 p(t代) 替冲激串
p(t)
C e jkst k
k
Ck
1 T
0
e jkst dt
T
sin( ks
2
ks
)
j ks
e 2
2
p(t)
A 1
T
T
t
xT (t) X (n1) xT (t t0 ) X (n1)e jn1t0
抽样定理应用于正弦信号时要求： 抽样频率大于信号最高频率的两倍，而不
是大于或等于两倍。
例子
• 对于两不同频率的正弦信号x1(t),x2(t)，如果用同 一抽样频率对其抽样，抽样出的序列可能是一 样的，则我们无法判断它是来源于x1(t)还是x2(t)。
• 例：
x1 (t) cos(2 40t), f1 40Hz x2 (t) cos(2 140t), f2 140Hz
A 1
T
T
t
实际抽样
xa (t)
p(t)
xs (t)
冲激串到序列的转 换
x(n) xa (nT )
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。
连续时间信号的时域分析
（一）连续时间信号的时域表示信号是消息的载体，是消息的一种表现形式。
信号可以是多种多样的，通常表现为随时间变化的某些物理量，一般用x(t)或x(n)来表示。
信号按照自变量的取值是否连续可分为连续时间信号和离散时间信号。
连续时间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，除了有若干不连续点以外，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地表示连续信号。
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。
在MATLAB中通常用向量来表示连续时间信号，向量需要与时间变量相对应。
对于连续时间信号x(t)，可用x、t两个行向量来表示。
其中向量t是形如t=t1:p:t2的MATLAB命令定义的时间范围向量，t1为信号起始时间，t2为终止时间，p为时间间隔。
向量x为连续信号x(t)在向量t所定义的时间点上的样值。
如产生连续信号t ttSa tx)sin( )()(==可用如下命令实现：t =-10:1.5:10;x=sin(t)./ t;在命令窗口（Command Window）中可得到程序执行的结果即x、t的具体值。
注意：在MATLAB程序调试过程中，有时程序执行不出结果或虽然出结果但存在一些问题，MATLAB 都会在Command窗口中给出错误说明，掌握利用Command窗口中的说明检查程序的方法。
用上述向量对连续信号进行表示后，就可以用plot命令绘制信号的时域波形。
命令如下：plot(t,x)title(‘x(t)=Sa(t)’)xlabel(‘t’)axis([-10,10,-0.2,1.2])绘制的信号波形如图一所示，当把t改为：t =-10:0.5:10;则可得到图二。
因为plot命令将点与点之间用直线连接，当点与点之间距离很小时，绘出的图形就成了光滑的曲线。
但图二在t=0时，曲线是间断的。
图一 图二应用plot 函数时应确保自变量t 和函数值x 的个数相等；函数axis([x1,x2,y1,y2])用来对横纵坐标进行限定，以完善图形，其中x1和x2分别为横坐标的起始和截止位置，y1和y2分别为纵坐标的起始和截止位置； xlabel(‘’)、ylabel(‘’)和title(‘’)用于为该图添加横、纵坐标说明和标题；有时在一个程序中需要将几个图形绘制在一个窗口，利用subplot(m,n,k)函数可以将当前窗口分成m 行n 列个子窗口，并在第k 个子窗口绘图，窗口的排列顺序为从左至右，从上至下分别为1,2,…m*n 。
信号与系统公式总结
信号与系统公式总结在信号与系统的学习过程中，公式总结是非常重要的，它可以帮助我们更好地理解和掌握知识。
下面将对信号与系统中常见的公式进行总结，希望能够对大家的学习有所帮助。
一、基本概念公式总结。
1. 信号的分类：连续时间信号，x(t)。
离散时间信号，x[n]2. 基本信号：单位冲激函数，δ(t)或δ[n]阶跃函数，u(t)或u[n]3. 基本性质：奇偶性，x(t) = x(-t)，x[n] = x[-n]周期性，x(t) = x(t+T)，x[n] = x[n+N]二、时域分析公式总结。
1. 基本运算：时移性质，x(t-t0)或x[n-n0]反褶性质，x(-t)或x[-n]放大缩小，Ax(t)或Ax[n]2. 基本运算公式：加法，x1(t) + x2(t)或x1[n] + x2[n]乘法，x1(t)x2(t)或x1[n]x2[n]三、频域分析公式总结。
1. 傅里叶变换：连续时间信号，X(ω) = ∫x(t)e^(-jωt)dt。
离散时间信号，X(e^jω) = Σx[n]e^(-jωn)。
2. 傅里叶变换性质：线性性质，aX1(ω) + bX2(ω)。
时移性质，x(t-t0)对应X(ω)e^(-jωt0)。
频移性质，x(t)e^(jω0t)对应X(ω-ω0)。
四、系统分析公式总结。
1. 系统性质：线性性，y(t) = ax1(t) + bx2(t)。
时不变性，y(t) = x(t-t0)对应h(t-t0)。
2. 系统时域分析：离散卷积，y[n] = Σx[k]h[n-k]连续卷积，y(t) = ∫x(τ)h(t-τ)dτ。
3. 系统频域分析：系统函数，H(ω) = Y(ω)/X(ω)。
五、采样定理公式总结。
1. 采样定理：连续信号采样，x(t)对应x[n]，x[n] = x(nT)。
重建滤波器，h(t) = Tsinc(πt/T)。
六、傅里叶级数公式总结。
1. 傅里叶级数：周期信号的傅里叶级数展开。
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y (t ) y x (t ) y f (t ) y ( n ) y0 ( n ) y n ( n )
判断方法：先线性运算，后经系统的结果=先经系统，后线性运算的结果 若 f (t ) y f (t ) ，则 f (t t0 ) y f (t t0 ) 系统时不变性： 时不变性 1 电路分析：元件的参数值是否随时间而变化 2 方程分析：系数是否随时间而变 3 输入输出分析：输入激励信号有时移，输出响应信号也同样有时移。 功率信号： 0 P 且E 能量信号： 0 E 且P
x(n) x(n mn)
m 0, 1, 2,
周期信号
e j0T e j0 (t T0 )
T0
2
0
分解性 线性系统 零状态线性 零输入线性
线
性
若f (t ) y (t ) 齐次性 则af (t ) ay (t ) 若f1 (t ) y1 (t )，f 2 (t ) y2 (t ) 可加性 则f (t ) f (t ) y (t ) y (t ) 1 2 1 2
第一章
连续时间信号 时间区间 瞬时功率 能 量
f (t )
2
引论
离散时间信号
(T , T )
(, )
( N , N )
(, )
E
T
T
f (t ) dt
2
E lim
2
T
T T
f (t ) dt
2
f (t ) dt
2
E
n N N 1 2 x ( பைடு நூலகம்) 2 N 1 n N
N
x ( n)
2
E
n
x ( n)
2
平均功率
P
1 2T
T
T
f (t ) dt
P lim
1 T 2T
T
T
f (t ) dt
2
P
P lim
N 1 2 x ( n) N 2 N 1 n N
f (t ) f (t mT ) m 0, 1, 2,
时域分析 频域 输入输出系统模型 系统模型 变换域分析 复频域 Z域 状态变量系统模型
若 x(n) y(n) ，则 x(n n0 ) y(n n0 )
备注 ：