武 汉 工 程 大 学
电气信息学院
专业班级
14通信3班
实验时间
12-16周周二上午
学生学号
1404200529
实验地点
4B315
学生姓名
赵晶
指导教师
许楠
实验项目
信号分析与处理实验(基于MATLAB)
实验类别
基础实验
实验学时
10学时
实验目的及要求
一、掌握连续信号的MATLAB表示方法及用MATLAB描绘二维图像
二、掌握用MATLAB对连续信号进行基本运算和时域变换的方法；
三、掌握两个连续时间信号卷积的计算方法和MATLAB编程技术。
四、掌握LTI系统的微分方程描述方法及其MATLAB编程的求解方法。
五、掌握周期函数的傅里叶级数计算方法和编程技术，掌握用MATLAB进行傅里叶正反变换的方法。
六、掌握系统频率响应特性的计算方法和特性曲线的绘制方法；掌握用MATLAB语言进行系统频响特性分析的方法
成 绩 评 定 表
类    别
评 分 标 准
分值
得分
合  计
上机表现
按时出勤、遵守纪律
认真完成各项实验内容
30分
报告质量
程序代码规范、功能正确
填写内容完整、体现收获
70分
说明：
                                  评阅教师：         
                                                日 期：    年  月  日
实 验 内 容
实验一：连续时间信号的时域表示
一、实验内容
1、参考示例程序，绘制信号的图形，t取-1到4，步长值设为0.01。
2、产生一个指数为的复指数函数，绘出函数的实部、虚部、幅度和相位的波形，t取0到20，步长值设为0.1。
2、实验方法与步骤
1、绘制信号的图形
  程序代码如下：
clear all
t=-1:0.01:4;    %信号时间样本点向量
f=exp(-2*t).*cos(3*pi*t).*(heaviside(t)-heaviside(t-3));  %函数描述
plot(t,f)          %命令绘制信号的时域波形
title('信号1')        %添加标题
xlabel('t')          %添加横坐标说明
ylabel('f')          %添加纵坐标说明
axis([-1,4,-0.7,1.1])  %对横纵坐标进行限定
grid on
2、绘制指数为的复指数函数的实部、虚部、幅度和相位的波形
  程序代码如下：
clear all
t=0:0.1:20;      %信号时间样本点向量
z=(-0.1+(pi/4)*1i)*t;  %函数描述
f=exp(z);        %定义指数信号
fr=real(f);        %描述函数实部
fi=imag(f);        %描述函数虚部
fa=abs(f);        %描述函数幅度
fg=angle(f);    %描述函数相位
subplot(2,2,1)  %将当前窗口分成2行2列个子窗口，并在第1个子窗口绘图
plot(t,fr) 
title('实部')
xlabel('t')
axis([-0.5,20.5,-0.8,1.2])
grid on
subplot(2,2,2)  %将当前窗口分成2行2列个子窗口，并在第2个子窗口绘图
plot(t,fi)
title('虚部')
xlabel('t')
axis([-0.5,20.5,-0.8,1])
grid on
subplot(2,2,3)  %将当前窗口分成2行2列个子窗口，并在第3个子窗口绘图
plot(t,fa)
title('幅度')
xlabel('t')
axis([-0.5,20.5,0,1.1])
grid on
subplot(2,2,4)  %将当前窗口分成2行2列个子窗口，并在第4个子窗口绘图
plot(t,fg)
title('相位')
xlabel('t')
axis([-0.5,20.5,-3.5,3.5])
grid on
三、实验数据与结果分析
1、
2、
四、思考：
1、为什么图二中t=0处曲线是间断的，如何使其成为连续的曲线？
      因为axis函数对纵坐标的的上边界限定过小，使图形在边界处不能完整的显示。
实 验 内 容
实验二：连续时间信号的时域分析
一、实验内容
1、已知，，绘制x(t)和y(t)的图形，t取-3到5，步长值设为0.01。
2、根据符号函数和单位阶跃函数的关系，利用符号函数sign实现单位阶跃函数。 要求图形窗口的横坐标范围为-5~5，纵坐标范围为-1.5~1.5。
3、任意定义一个有限长时间信号y1(t)，根据式2.1产生一个周期信号，绘制y1(t)和y(t)的图形。
2、实验方法与步骤
1、绘制x(t)和y(t)的图形
  程序代码如下：
clear
t=-3:0.01:5;
x=exp(-0.5*t).*heaviside(t);  %描述因果信号x(t)
y=exp(-0.5*1.5*(t+2)).*heaviside(1.5*(t+2));  %描述因果信号x(1.5t+3)
subplot(2,1,1)
plot(t,x)
title('x(t)')
xlabel('t')
ylabel('x')
axis([-3,5,-0.1,1.1])
grid on
subplot(2,1,2)
plot(t,y)
title('y(t)')
xlabel('t')
ylabel('y')
axis([-3,5,-0.1,1.1])
grid on
2、利用符号函数sign实现单位阶跃函数
  符号函数与单位阶跃函数的关系表达式为：
  程序代码如下：
用subplot函数clear
t=-20:0.01:20;
x1=sign(t);
u=(x1+1)./2
plot(t,u)
title('u')
xlabel('t')
axis([-5,5,-0.5,1.5])
grid on
3、绘制y1(t)和周期信号y(t)的图形
  利用for循环语句来实现周期信号
  程序代码如下：
clear
t=-8:0.01:8;
y1=rectpuls(t)    %定义有限长时间信号
y=0      %赋初始值为0
for i=-6:2:6;      %从-6开始以2的步长递增至6结束       
    y=y+rectpuls(t+i,1)  %循环叠加
end      %结束循环
subplot(2,1,1)
plot(t,y1)      %绘制有限长时间信号y1(t)的时域波形
title('y1(t)')
xlabel('t')
axis([-2,2,-0.2,1.2])
grid on
subplot(2,1,2)
plot(t,y)        %绘制周期信号y(t)的时域波形
title('y(t)')
xlabel('t')
axis([-7,7,-1,2])
grid on
三、实验数据与结果分析
1.
2.
3.
四、思考：
1、代数运算符号*和.*的区别是？
*是矩阵相乘，是矩阵A行元素与B的列元素相乘的和
.*是数组相乘，表示数组A和数组B中的对应元素相乘
实 验 内 容
实验三 连续时间信号的卷积
一、实验内容
1、已知两连续时间信号如下图所示，绘制信号f1(t)、f2(t)及卷积结果f(t)的波形；设时间变化步长dt分别取为0.5、0.1、0.01，当dt取多少时，程序的计算结果就是连续时间卷积的较好近似？
2、、计算信号和的卷积f(t)，f1(t)、f2(t)的时间范围取为0~10，步长值取为0.1。绘制三个信号的波形。
二、实验方法与步骤
1、绘制信号f1(t)、f2(t)及卷积结果f(t)的波形，当dt取0.01时程序的计算结果就是连续时间卷积的较好近似
  程序代码如下：
clear all
close all
clc
dt=0.01
t1=0:dt:2;
t2=-1:dt:1;
f1=0.5*t1;
f2=0.5*(t2+1);
y=dt*conv(f1,f2);  %计算卷积
t0=t1(1)+t2(1);  %计算卷积结果的非零样值的起点位置
t3=length(y);    %计算卷积结果的非零样值的宽度   
ty=t0:dt:(t0+(t3-1)*dt);  %确定卷积结果的非零样值的时间向量
subplot(3,1,1)
plot(t1,f1)    %绘制信号f1(t)的时域波形
title('f1')
xlabel('t1')
axis([-1.5,3,-0.2,1.1])
grid on
subplot(3,1,2)
plot(t2,f2)      %绘制信号f2(t)的时域波形
title('f2')
xlabel('t2')
axis([-1.5,3,-0.2,1.1])
grid on
subplot(3,1,3)
plot(ty,y)        %绘制两信号卷积结果y(t)的时域波形
title('y')
xlabel('ty')
axis([-1.5,3.2,-0.2,0.7])
grid on
2、计算信号和的卷积f(t)
  程序代码如下：
clear all
close all
clc
dt=0.1
t1=0:dt:10;
t2=0:dt:10;
f1=exp(-1*t1).*heaviside(t1);
f2=sin(t2).*heaviside(t2);
y=dt*conv(f1,f2);    %计算卷积
t0=t1(1)+t2(1);  %计算卷积结果的非零样值的起点位置
t3=length(y);  %计算卷积结果的非零样值的宽度   
ty=t0:dt:(t0+(t3-1)*dt);  %确定卷积结果的非零样值的时间向量
subplot(3,1,1)
plot(t1,f1)    %绘制信号f1(t)的时域波形
title('f1')
xlabel('t1')
axis([-0.2,10.2,-0.2,1])
grid on
subplot(3,1,2)
plot(t2,f2)  %绘制信号f2(t)的时域波形
title('f2')
xlabel('t2')
axis([-0.2,10.2,-1.2,1.2])
grid on
subplot(3,1,3)
plot(ty,y)      %绘制两信号卷积结果y(t)的时域波形
title('y')
xlabel('ty')
axis([-0.2,20.2,-1.2,1.2])
grid on
3、实验数据与结果分析
1.
2.

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