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MATLAB程序设计实验报告.docx
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MATLAB程序设计实验报告
一、实验目的
1. 通过实验熟悉 MATLAB 仿真软件的使用方法;
2. 掌握用 MATLAB 对连续信号时域分析、频域分析和 s 域分析的方法,利用绘图命令绘
制出典型信号的波形,了解这些信号的基本特征;
3. 掌握用 MATLAB 对离散信号时域分析、频域分析和 z 域分析的方法,利用绘图命令绘
制出典型信号的波形,了解这些信号的基本特征;
4. 通过绘制信号运算结果的波形,了解这些信号运算对信号所起的作用。
二、实验设备
1. 计算机
:
2. MATLAB R2007a 仿真软件
三、实验原理
对系统的时域分析
信号的时域运算包括信号的相加、相乘,信号的时域变换包括信号的平移、反折、倒相
及信号的尺度变换。
(t)
f (t)
2
( 1 ) 信 号 的 相 加 和 相 乘 : 已 知 信 号 f
和
, 信 号 相 加 和 相 乘 记 为
1
f (t) f (t) f (t) ; f (t) f (t) f (t) 。
1
2
1
2
(2)信号的微分和积分:对于连续时间信号,其微分运算是用 diff 函数来完成的,其
语句格式为:diff(function,’variable’,n),其中 function 表示需要进行求导运算的信
号,或者被赋值的符号表达式;variable 为求导运算的独立变量;n 为求导的阶数,默认值
为 求 一 阶 导 数 。 连 续 信 号 的 积 分 运 算 用 int 函 数 来 完 成 , 语 句 格 式 为 :
diff(function,’variable’,a,b),其中 function 表示需要进行被积信号,或者被赋值的
符号表达式;variable 为求导运算的独立变量;a,b 为积分上、下限,a 和 b 省略时为求不
定积分。
(3)信号的平移、翻转和尺度变换
信号的平移包含信号的左移与右移,信号的翻转包含信号的倒相与折叠,平移和翻转信
(t)
f (t)
在时间轴上的变化,可
号不会改变信号 f 的面积和能量。信号的尺度变换是对信号
使信号压缩或扩展。
f (at)
将原波形压缩a 倍,
f (t / a)
将原波形扩大
a
倍。
¥
对系统频率特性的分析
设线性时不变(LTI)系统的冲激响应为 h ,该系统的输入(激励)信号为
y(t) h(t) f (t)
(3-1)
(t) h(t) y(t) ( ), ( ) ( )
的傅里叶变换分别为 F jw H jw 及Y jw ,根据时域卷积
,
及
定理,与(1-1)式对应的及 F
在频域上的关系式为:
(3-2)
一般地,连续系统的频率响应定义为系统的零状态响应 y 的傅里叶变换Y jw 与输
(t)
入信号 f 的傅里叶变换 F jw 之比,即:
!
B( jw) A( jw)
与 的商,即:
m
m1
H( jw)
2
m1
m
A( jw) a ( jw) a ( jw) a ( jw) a
n
n1
1
2
n1
n
f
,即连续信号可分解为一系列幅度由 f
平移信号之和; 线性时不变连续系统,设其输入信号为 f
与
1
2
样,得到离散序列 f
和
;构造与
和
相对应的时间向量 k 和 k
1
1
2
1
2
2
(注意,此时时间序号向量k 和 k 的元素不再是整数,而是取样时间间隔 的整数倍的时
1
2
间间隔点),最后调用 conv()函数可近似的求解连续时间信号的卷积积分。
(3)离散时间信号的卷积
(k) f (k)
离散时间序列 f
和
的卷积和定义为:
1
2
;
f (k) f (k)* f (k)
f (i) f (k i)
1
2
1
2
i
卷积和可调用 conv( )函数执行。
四、实验内容及步骤
1.上机实验前,认真阅读实验原理,掌握连续系统频率特性的 MATLAB 实现的方法。
2.利用 MATLAB 相关命令实现以下实验内容。
(1)利用 MATLAB 实现 f
(t) e
(t)
向右移 3 和向左移 3 的波形。
0.25
t
解:实现该过程的 MATLAB 命令程序如下:
clear;
-
close all;
t=-5::5;
x=exp*t).*stepfun(t,0);
x1=exp*(t+3)).*stepfun(t,3);
x2=exp*(t-3)).*stepfun(t,-3);
subplot(331);
plot(t,x);
grid on;
…
title('原信号 x(t)');
subplot(312);
plot(t,x1);
grid on;
title('左移信号 x(t)');
subplot(313);
plot(t,x2);
grid on;
`
title('右移信号 x(t)');
xlabel('时间 t');
程序运行结果如图所示:
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春哥111
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