基于MATLAB的信号与系统实验教程
基于matlab的《信号与系统》课程实验设计
基于matlab的《信号与系统》课程实验设计
《信号与系统》课程实验设计是一个基于matlab的实验，旨在让学生在实践中深入了解信号与系统的基本概念，掌握matlab工具的使用和信号与系统的分析方法。
该实验设计分为两部分，第一部分是信号的基本分析和处理。
学生需要用matlab工具生成各种不同类型的信号，如正弦波、方波、矩形波等，并对信号进行采样、量化等处理。
同时，学生还需要使用matlab中的FFT工具对信号进行频域分析，并绘制出对应的频谱图。
第二部分是系统的分析和实现。
在该部分中，学生需要对系统进行分析，并使用matlab中的系统函数对系统进行设计和实现。
学生需要掌握系统的时域分析、频域分析、单位脉冲响应、单位阶跃响应等基本概念，并能够通过matlab工具实现对系统的分析和实现。
通过该实验设计，学生不仅能够理解信号与系统的基本概念和分析方法，还能够掌握matlab工具的使用和信号与系统的实际应用。
该实验设计的实践意义非常重要，在不断改善和完善信号与系统的基础上，也在不断提高学生的综合能力和实际应用能力。
基于matlab的信号与系统实验1
f2=stepfun(k2,0)-stepfun(k2,4);
f=dt*conv(f1,f2);
k0=k1(1)+k2(1);
k3=length(f1)+length(f2)-2;
k=k0:dt:k0+k3*dt;
subplot(2,2,1);
plot(k1,f1);title('f1(t)');xlabel('t');
y9=cos(7*pi*k1/4+pi/3);
subplot(3,3,1);stem(k1,y1);title('y_1(k)');
subplot(3,3,2);stem(k1,y2);title('y_2(k)');
>> subplot(3,3,3);stem(k1,y3);title('y_3(k)');
y6= y7= y8= y9=
指令：
>> k1=0:30;
y1=cos(pi*k1/2);
y2=cos(pi*k1/8);
y3=cos(pi*k1/4);
y4=cos(pi*k1);
y5=cos(3*pi*k1/2);
y6=cos(7*pi*k1/4);
y7=cos(15*pi*k1/8);
y8=cos(2*pi*k1);
以数值计算为主，学会区分数值计算和符号计算。
2.卷积与卷积和
掌握数值法计算离散卷积和，理解离散卷积与连续卷积的关系，掌握计算连续卷积的数值方法（近似方法）。
实验内容
一、信号的描述、运算、绘图
1、 用MATLAB生成下列函数，连续信号用plot，离散信号用stem绘图
基于matlab的信号与系统、数字信号处理实验体系教学实践
基于matlab的信号与系统、数字信号处理实验体系教学实践1、实验体系简介信号与系统、数字信号处理是现代通信领域的重要基础课程，对学生的思维能力和分析能力有着很高的要求。
建立一个完善的实验体系对于学生的学习起到了很重要的作用。
本文介绍了基于MATLAB的信号与系统、数字信号处理实验体系的教学实践。
2、实验方案设计为了达到教学目的，我们设计了一系列的实验方案，包括信号的采集、信号的处理、信号的重构和数字信号滤波等四个方面。
其中，通过采集各类信号，包括正弦信号、方波信号等，让学生对由各种信号构成的复合信号加深了解。
通过信号的处理、重构过程让学生了解到各种信号的基本性质和特点。
最后，通过数字信号滤波实验，让学生掌握信号处理中的数字滤波方法。
3、实验内容介绍3.1 信号的采集信号的采集是整个实验的基础，我们利用MATLAB自带的数据采集工具箱进行信号的采集。
在采集前需要选择采集模块、采样率、量程等。
通过对正弦波、方波信号的采集，让学生了解了各种信号的周期、频率等基本特征。
3.2 信号的处理信号的处理包括信号的变换和分析，其中离散傅里叶变换（DFT）和离散余弦变换（DCT）是常用的变换方法。
通过对信号进行变换，让学生从频率域分析信号，更直观地了解各种信号形态。
并且利用MATLAB的各种图形显示工具，让学生对信号的变换特性有了更进一步的掌握。
3.3 信号的重构信号的重构可以使学生更好地了解各种信号的基本性质和特点，我们通过MATLAB自带的信号重构工具箱对信号进行了多次重构的实验，让学生熟悉了各种信号形态。
3.4 数字信号滤波数字信号滤波也是信号处理中的一个重要部分，常用的数字滤波器包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。
我们通过MATLAB中数字滤波器的工具箱，让学生掌握滤波器的设计和实现方法。
4、教学效果分析经过一段时间的实验教学，我们发现，学生的实验能力得到了很大的提升。
通过实验，学生充分了解了各种信号的基本特性，并对无穷小量的操作、傅里叶变换等理论知识有了更深入的理解。
信号与系统 MATLAB综合实验
信号与系统MATLAB综合实验一、实验目的：1、学习MATLAB语言的编程方法及熟悉MATLAB指令。
2、掌握连续时间信号的卷积运算方式，分析建立信号波形间的联系。
3、通过使用MATLAB函数研究线性时不变离散时间系统的时域特性，以加深对线性时不变离散时间系统的时不变性的理解。
二、实验仪器1、计算机2、MATLAB 软件三、实验原理一个离散时间系统是将输入序列变换成输出序列的一种运算。
若以T[•]表示这种运算，则一个离散时间系统可由图1-1来表示，即→∙→(1-1)x n T y n()[]()图1-1 离散时间系统离散时间系统中最重要的、最常用的是“线性时不变系统”。
时不变系统系统的运算关系T[•]在整个运算过程中不随时间（也不随序列的先后）而变化，这种系统称为时不变系统（或称移不变系统）。
这个性质可用以下关系表示：若输入)(ny，则将输入序列移动任意位后，其输出序列除了跟着x的输出为)(n移位外，数值应保持不变，即若)ynm[mT--(m为任意整数)=(xn(()]()][nT=，则)yxn满足以上关系的系统就称为时不变系统。
四、实验内容及结论1、连续时间系统的时域分析已知微分方程: )(2)(3)(2)(3)(t f t f t y t y t y +'=+'+''，1)0(-='-y ， 2)0(=-y 若激励信号为)()(t u t f =，利用阶跃响应函数step(sys,t) 求解画波形；利用零状态响应函数lsim 求解画波形；利用卷积函数求解画波形；比较结果。
程序如下：dt=0.001;t1=0:dt:10;f1=-1*exp(-t1)+4*exp(-2*t1);t2=t1;f2=u(t2);f=conv(f1,f2);f=f*dt;t3=0:dt:20;subplot(311)plot(t3,f);xlabel('时间(t)');ylabel('y(t)');title('零状态响应(卷积法)');b=[3 2];a=[1 3 2];sys=tf(b,a);t=0:0.01:10;x=stepfun(t,0);y=lsim(sys,x,t);subplot(312)plot(t,y);xlabel('时间(t)');ylabel('y(t)');title('零状态响应(阶跃函数求法)');sys=tf(b,a);t=0:0.1:10;y=step(sys,t);subplot(313)plot(t,y);xlabel('时间t)');ylabel('y(t)');title('阶跃响应');结论：上述三种方法求得的都是输入为阶跃函数时候的零状态响应，也为阶跃响应，通过图形我们可以看出，利用卷积法求出的零状态和另外两种方法求出的零状态响应图形有一点差别，三者在0到10区间上响应都一致，而利用卷积法求的响应却在下面的区间内发生了变化，我试图修改程序，无论怎么改，发现只要调用了卷积函数，求得的图形就像上述的卷积法求的图形一样，不得解。
信号与系统实验教程(MATLAB)
信号与系统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。
信号与系统MATLAB实验(教师版)
信号与系统实验指导书及实验报告册班级：姓名：学号：目录实验一、基本信号在MATLAB中的表示和运算实验二、离散信号与系统的时域分析实验三、连续时间LTI系统的时域分析实验四、傅里叶变换、系统的频域分析实验五、信号抽样与恢复实验六、信号与系统复频域分析实验一基本信号在MATLAB中的表示和运算一、实验目的1．学会用MA TLAB表示常用连续信号的方法；2．学会用MA TLAB进行信号基本运算的方法；二、实验原理1．连续信号的MATLAB表示MATLAB提供了大量的生成基本信号的函数，例如指数信号、正余弦信号。
表示连续时间信号有两种方法，一是数值法，二是符号法。
数值法是定义某一时间范围和取样时间间隔，然后调用该函数计算这些点的函数值，得到两组数值矢量，可用绘图语句画出其波形；符号法是利用MATLAB 的符号运算功能，需定义符号变量和符号函数，运算结果是符号表达的解析式，也可用绘图语句画出其波形图。
例1-1指数信号 指数信号在MATLAB 中用exp 函数表示。
如atAe t f =)(，调用格式为 ft=A*exp(a*t) 程序是A=1; a=-0.4;t=0:0.01:10; %定义时间点ft=A*exp(a*t); %计算这些点的函数值plot(t,ft); %画图命令，用直线段连接函数值表示曲线grid on; %在图上画方格例1-2 正弦信号 正弦信号在MATLAB 中用 sin 函数表示。
调用格式为 ft=A*sin(w*t+phi)A=1; w=2*pi; phi=pi/6;t=0:0.01:8; %定义时间点ft=A*sin(w*t+phi); %计算这些点的函数值plot(t,ft); %画图命令grid on; %在图上画方格例1-3 抽样信号 抽样信号Sa(t)=sin(t)/t 在MA TLAB 中用 sinc 函数表示。
定义为 )/(sin )(πt c t Sa =t=-3*pi:pi/100:3*pi;ft=sinc(t/pi);plot(t,ft);grid on;axis([-10,10,-0.5,1.2]); %定义画图范围，横轴，纵轴title('抽样信号') %定义图的标题名字例1-4 三角信号 三角信号在MATLAB 中用 tripuls 函数表示。
matlab在信号与系统中的应用实验
信号与系统实验实验一 常见信号的MATLAB 表示及运算一、实验目的1．熟悉常见信号的意义、特性及波形2．学会使用MATLAB 表示信号的方法并绘制信号波形3. 掌握使用MATLAB 进行信号基本运算的指令4. 熟悉用MATLAB 实现卷积积分的方法二、实验原理信号一般是随时间而变化的某些物理量。
按照自变量的取值是否连续，信号分为连续时间信号和离散时间信号，一般用()f t 和()f k 来表示。
若对信号进行时域分析，就需要绘制其波形，如果信号比较复杂，则手工绘制波形就变得很困难，且难以精确。
MATLAB 强大的图形处理功能及符号运算功能，为实现信号的可视化及其时域分析提供了强有力的工具。
根据MATLAB 的数值计算功能和符号运算功能，在MATLAB 中，信号有两种表示方法，一种是用向量来表示，另一种则是用符号运算的方法。
在采用适当的MATLAB 语句表示出信号后，就可以利用MATLAB 中的绘图命令绘制出直观的信号波形了。
下面分别介绍连续时间信号和离散时间信号的MATLAB 表示及其波形绘制方法。
1.连续时间信号所谓连续时间信号，是指其自变量的取值是连续的，并且除了若干不连续的点外，对于一切自变量的取值，信号都有确定的值与之对应。
从严格意义上讲，MATLAB 并不能处理连续信号。
在MATLAB 中，是用连续信号在等时间间隔点上的样值来近似表示的，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出连续信号。
在MATLAB 中连续信号可用向量或符号运算功能来表示。
⑴ 向量表示法对于连续时间信号()f t ，可以用两个行向量f 和t 来表示，其中向量t 是用形如12::t t p t =的命令定义的时间范围向量，其中，1t 为信号起始时间，2t 为终止时间，p 为时间间隔。
向量f 为连续信号()f t 在向量t 所定义的时间点上的样值。
例如：对于连续信号sin()()()t f t Sa t t== ，我们可以将它表示成行向量形式，同时用绘图命令plot()函数绘制其波形。
信号与系统实验指导书(matlab软件仿真)
信号与系统实验指导书（MATLAB仿真）目录实验一MATLAB 基本应用 (2)实验二信号的时域表示 (7)实验三连续信号卷积 (11)实验四典型周期信号的频谱表示 (18)实验五傅立叶变换性质研究 (23)实验六离散信号分析 (26)实验七离散系统的Z域分析 (29)Matlab相关符号及函数说明 (37)实验一MATLAB 基本应用一、实验目的：学习MATLAB的基本用法，了解 MATLAB 的目录结构和基本功能以及MATLAB在信号与系统中的应用。
二、实验内容：例一已知x的取值范围，画出y=sin(x)的图型。
参考程序：x=0:0.05:4*pi;y=sin(x);plot(y)例二计算y=sin(π/5)+4cos(π/4)例三已知z 取值范围，x=sin(z);y=cos(z);画三维图形。
z=0:pi/50:10*pi;x=sin(z);y=cos(z);plot3(x,y,z)xlabel('x')ylabel('y')zlabel('z')例四已知x的取值范围，用subplot函数绘图。
参考程序：x=0:0.05:7;y1=sin(x);y2=1.5*cos(x);y3=sin(2*x);y4=5*cos(2*x);subplot(2,2,1),plot(x,y1),title('sin(x)')subplot(2,2,2),plot(x,y2),title('1.5*cos(x)')subplot(2,2,3),plot(x,y3),title('sin(2*x)')subplot(2,2,4),plot(x,y4),title('5*cos(2*x)')连续信号的MATLAB表示1、指数信号：指数信号Ae at在MATLAB中可用exp函数表示，其调用形式为：y=A*exp(a*t) (例取A=1,a=-0.4)参考程序：A=1;a=-0.4;t=0:0.01:10;ft=A*exp(a*t);plot(t,ft);grid on;注：grid on是一个函数，表示在画图的时候添加网格线。
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基于MATLAB的信号与系统实验教程
第一部分 MATLAB基础第1章 MATLAB环境1.1 MATLAB界面
图1.1 MATLAB主界面
图1.2 Workspace
图1.3 MATLAB.m文件编辑窗口界面
1.2 文件类型
图1.4 设置路径
图1.5 例1-1运行结果
1.3 系统和程序控制指令
1.4 练习
第2章 数据类型与数学运算2.1 数值、变量和表达式
2.1.1 数值的记述
2.1.2 变量命名规则
2.1.3 运算符和表达式
2.2 数组、矩阵及其运算
2.2.1 复数和复数矩阵
2.2.2 数组和矩阵的运算
2.2.3 特殊矩阵（Specialized matrices）
2.3 关系和逻辑运算
2.4 练习
第3章 数值计算与符号计算3.1 线性代数与矩阵分析
3.1.1 线性代数
3.1.2 特征值分解
3.1.3 奇异值分解
3.1.4 矩阵函数
3.2 线性方程组求解
3.2.1 确定性线性方程组求解
3.2.2 线性最小二乘问题的方程求解
3.3 数据分析函数
图3.1 例3-4运行结果
3.4 符号计算
图3.2 数值型与符号型数据转换关系3.5 练习
第4章 绘图
4.1 基本绘图指令
4.1.1 plot的基本调用格式
图4.1 例4-1运行结果
4.1.2 stem: 离散数据绘制（火柴杆图）
图4.2 例4-2运行结果
4.1.3 polar: 极坐标图
图4.3 例4-3运行结果
4.2 各种图形标记、控制指令
图4.4 例4-4运行结果
4.2.1 图的创建与控制
4.2.2 轴的产生与控制
4.2.3 分格线(grid)、坐标框(box)、图保持(hold)
4.2.4 图形标志
4.3 其他常用绘图指令4.3.1 其他类型图的绘制
图4.5 例4-5运行结果
图4.6 例4-6运行结果
简易绘图指令
图4.7 例4-7运行结果
4.4 练习
第5章 SIMULINK
5.1 SIMULINK的基本使用方法
图5.1 Simulink Library Browser窗口
图5.2 Pulse Generator模块的参数设置
5.2 SIMULINK模型概念及基本模块介绍
图5.4 SIMULINK模型的一般结构
5.2.1 常用的sources——信号源模块
5.2.2 常用的sinks——信号显示与输出模块
图5.5 示波器纵坐标设置对话框
图5.6 示波器属性对话框
5.2.3 math operations——数学运算单元模块
5.2.4 continuous——连续系统模块
5.2.5 discrete——离散系统模块
5.3 SIMULINK模型的仿真5.3.1 仿真参数设置
图5.7 仿真设置对话框
5.3.2 建立子系统
图5.8 例5-2的SIMULINK模型
图5.9 例5-2的子系统模型
图5.10 例5-2仿真输出波形5.4 练习
第6章 M函数和工具箱6.1 M函数
6.2 工具箱
图6.1 演示程序中的工具箱(Toolbox)使用帮助
6.3 练习
第7章 MATLAB实用技术遴选7.1 图形用户界面设计
7.1.1 设计原则与设计步骤
7.1.2 界面与控件介绍
图7.1 标准菜单样式
7.1.3 GUI实例分析。