matlab在信号与系统中的应用实验

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1、信号与系统实验33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，一般用和来表示。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

2、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

3、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，可以用两个行向量f和t来表示，其中向量t是用形如的命令定义的时间范围向量，其中，为信号起始时间，为终止时间，p为时间间隔。向量f为连续信号在向量t所定义的时间点上的样值。例如：对于连续信号，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。其程序如下：t1=-10:0.5:10; 

4、         %定义时间t的取值范围：-10~10，取样间隔为0.5，%则t1是一个维数为41的行向量f1=sin(t1)./t1;        %定义信号表达式，求出对应采样点上的样值，                  %同时生成与向量t1维数相同的行向量f1figure(1);             %打开图形窗口1plot(t1,f1);             %以t1为横坐标，f1为纵坐标绘制f1的波形t2=-10:0.1:10;          %定义时间t的取值范围：-10~10，取样间隔为0

5、.1，%则t2是一个维数为201的行向量33f2=sin(t2)./t2;         %定义信号表达式，求出对应采样点上的样值                     %同时生成与向量t2维数相同的行向量f2figure(2);             %打开图形窗口2plot(t2,f2);             %以t2为横坐标，f2为纵坐标绘制f2的波形运行结果如下：图1-1图1-2说明：l   plot是常用的绘制连续信号波形的函数。l   严格说来，MATLAB不能表示连续信号，所以，在用plot()

6、命令绘制波形时，要对自变量t进行取值，MATLAB会分别计算对应点上的函数值，然后将各个数据点通过折线连接起来绘制图形，从而形成连续的曲线。因此，绘制的只是近似波形，而且，其精度取决于t的取样间隔。t的取样间隔越小，即点与点之间的距离越小，则近似程度越好，曲线越光滑。例如：图1-1是在取样间隔为p=0.5时绘制的波形，而图1-2是在取样间隔p=0.1时绘制的波形，两相对照，可以看出图1-2要比图1-1光滑得多。l   在上面的f=sin(t)./t语句中，必须用点除符号，以表示是两个函数对应点上的值相除。⑵符号运算表示

7、法如果一个信号或函数可以用符号表达式来表示，那么我们就可以用前面介绍的符号函数专用绘图命令ezplot()等函数来绘出信号的波形。例如：对于连续信号，我们也可以用符号表达式来表示它，同时用ezplot()命令绘出其波形。其MATLAB程序如下：symst ;                 %符号变量说明f=sin(t)/t;               %定义函数表达式ezplot(f,[-10,10]);         %绘制波形，并且设置坐标轴显示范围运行结果如下：图1-333⑶常见信号的MATLAB表示对于普

8、通的信号，应用以上介绍的两种方法即可完成计算函数值或绘制波形，但是对于一些比较特殊的信号，比如单位阶跃信号e(t)、符号函数sgn(t)等，在MATLAB中这些信号都有专门的表示方法。l      单位阶跃信号单位阶跃信号的定义为： ，单位阶跃信号是信号分析的基本信号之一，在信号与系统分析中有着非常重要的作用，通常，我们用它来表示