本文将详细介绍《信号与系统实验指导》中的关键知识点,主要涵盖MATLAB在表示和分析连续时间信号以及线性时不变(LTI)系统方面的应用。实验旨在帮助学生掌握MATLAB的基本操作和编程技巧,以便对连续时间信号进行建模、可视化和系统分析。
首先,实验一介绍了如何使用MATLAB表示连续时间信号。MATLAB虽然不能直接处理连续信号,但可以通过采样值来近似表示。通过设置特定的时间间隔,MATLAB可以计算出信号在这些点的值,进而绘制出信号的波形图。实验内容包括生成正弦信号、矩形脉冲信号和单位跃阶信号。例如,代码段展示了如何生成复指数信号(实部、虚部、幅值和相位角的表示)、方波信号和门函数。
实验二则关注连续时间LTI系统的时域分析。LTI系统是信号处理中重要的理论基础,具有线性和时不变的特性。实验目标是利用MATLAB求解系统的零输入响应、零状态响应、冲激响应和阶跃响应。零输入响应是指没有初始条件下的系统响应,而零状态响应则考虑了初始条件的影响。冲激响应是系统对单位冲激函数的响应,阶跃响应则是对单位阶跃函数的响应。实验编程部分展示了如何使用MATLAB的`lsim`函数求解零状态响应,以及使用`impulse`和`step`函数分别求得系统的冲激响应和阶跃响应。
通过这两个实验,学生可以深入理解信号的数学表示、MATLAB在信号处理中的应用,以及LTI系统的动态行为。这为后续的系统分析、滤波器设计、频域分析等高级主题奠定了基础。同时,实验强调了实际操作和编程实践,有助于提升学生的动手能力和问题解决能力。