2022年熟悉MATLAB软件的相关函数的使用方法、各种信号的时域波形 .pdf

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1、实验目的：熟悉 MATLAB 软件的相关函数的使用方法、各种信号的时域波形。实验内容：1、用 MATLAB 软件绘制各类典型信号的时域波形并且给出程序源代码。（1）指数信号、指数序列；（2）单位阶跃函数、单位阶跃序列；（3）单位脉冲信号；单位抽样序列；（4）矩形信号，矩形序列信号，矩形宽度自定；（5）正弦信号、正弦序列，其中振幅和频率自选；2、 假设存在一个单边离散指数序列ns， 参数自选；nd为随机噪声， 方差和均值自选；绘制ns，nd和ndnsnx的图形3、绘制你所采集的电信号的时域波形（部分即可）， 进行必要的说明和分析4、选作提高：编写一个程序，运行后可以在键盘上依次任意输入两个序列，

2、计算两个序列的线性卷积，并输出计算结果。（相关函数：input ， conv）实现方案：（1）指数信号、指数序列1、 指数信号分为实指数信号和复指数信号，其中实指数信号的基本形式为atKef(t)。其中， K、a 为实数。当a0 时，实指数信号随时间按指数式增长；当a0 时，实指数信号随时间按指数式衰减；当a=0 时，实指数信号不随时间变化，转化为直流信号。MATLAB中用 exp 函数来表示实指数信号，语句表示为y=K*exp(a*t). 下面用 MA TLAB 命令产生单边递增指数信号)(32tuet，当 0=t=5 的波形图。MATLAB源程序为：K=3;a=2; t=0:0.01:5;

3、 y=K*exp(a*t); plot(t,y),grid on 程序运行后，产生如下图所示的波形。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 18 页 - - - - - - - - - 2、复指数信号复指数信号的基本形式为)sin()cos()()(tjKetKeKeKetfttjst其中，js是复变量；、为实数。当=0时，stKe为一个实指数信号；当00时，stKe的实部和虚部分别是按指数规律衰减的正弦振荡；当00时，stKe的实部和虚部均为等幅的正弦振荡。下面

4、用 MA TLAB 生成复指数信号tjetf)103(4)(，0=t0 时，复指数序列x(n)的实部和虚部分别是按指数规律增长的正弦振荡序列；当 a=0); plot(t,y),grid on; axis(-1 5 -0.5 1.5); 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 18 页 - - - - - - - - - 2、单位阶跃序列单位阶跃序列u(n)定义为 : 0010)(nnnu单位阶跃序列的源程序及波形图如下：n=-30:30; un=zeros(1,

5、30),ones(1,31); stem(n,un) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 18 页 - - - - - - - - - （ 3）单位脉冲信号、单位脉冲序列1、单位脉冲信号的定义为1)( dtt0)(t0t根据冲激函数的定义，可知冲激函数有如下性质：(1) 如果函数f(t)在0tt处连续，其值为)(0tf，则有)()()()(000tttftttf（2）筛选特性若 f(t) 在 t=0 处连续，则有)0()()(fdttft（3）)(t为偶函数，

6、即)()(tt（4）冲激函数与阶跃函数的关系为：)()(tudtdt或tdtu)()(名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 18 页 - - - - - - - - - （5）尺度特性)(1)(taat用 MATLAB绘制单位冲激函数的源程序及波形图如下：x=-10:0.1:10; y=(x=0); plot(x,y) 2、单位抽样序列单位抽样序列也叫单位样值信号或单位冲激序列，定义为：0010)(nnn用 MATLAB 绘制单位抽样序列的源程序及波形如下：名师

7、资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 18 页 - - - - - - - - - n=-3:3; y=(n=0); stem(n,y),grid on （4）矩形信号、矩形信号序列矩形信号的定义为：0)(10mtumtmt用 MATLAB绘制矩形信号的源程序及波形图如下：t=-3:0.01:3; width=1; y=rectpuls(t,width); stem(t,y) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - -

8、- - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 18 页 - - - - - - - - - 矩形序列的定义为：)10(1),0(0)(NnNnnNnR矩形序列有一个重要参数，就是序列宽度N.)(nRN与 u(n)的关系为)(nRN=u(n)-u(n-N) 因此，用MATLAB表示矩形序列可以利用预先定义好的uDT 函数。定义函数的方法为在MATLAB 中新建一个Editor 编译文件，在空白处输入如下程序：Function y=uDT(n) Y=n=0; %表示当参数为非负的时候输入1 输入完成后点保存，一般会在我的文档MA TLAB文件夹中生成一个文件名为

9、uDT 的文件，接下来的编程就是要调用uDT 函数编程。 MATLAB源程序为：n=-3:8; x=uDT(n)-uDT(n-5); stem(n,x,fill),xlabel(n),grid on 波形如下图：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 18 页 - - - - - - - - - （5）正弦信号、正弦序列正弦信号的的基本形式为)sin()(tKtf，或)cos ()(tKtf。其中，K 是振幅；是角频率；是初相位。这三个参数称为正弦信号的三要素。

10、下面我们利用MATLAB产生正弦信号)42sin(2ty，并绘制出0 到 3 秒内的波形图。 MA TLAB 源程序为：K=2;w=2*pi;phi=pi/4; t=0:0.01:3; y=K*sin(w*t+phi); plot(t,y),grid on axis(0,3,-2.2,2.2) 程序运行后，将产生如下波形：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 18 页 - - - - - - - - - 2、正弦序列正弦序列定义为：)sin()(nnx其中，是

11、正弦序列的数字域频率；为初相。与连续的正弦信号不同，正弦序列的自变量 n 必须为整数。 可以证明只有当2为有理数时， 正弦序列才具有周期性。下面利用MATLAB 绘制正弦序列)6sin()(nnx的波形图。MATLAB 源程序为：n=0:39; x=sin(pi/6*n); stem(n,x,fill),xlabel(n),grid on title(正弦序列 ) axis(0,40,-1.5,1.5); 产生的波形图如下图：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，

12、共 18 页 - - - - - - - - - （2）假设单边离散指数序列)(5. 1)(nunsn,其中 n 为正整数，下面用MATLAB绘制其波形图并给出源程序n=0:10; a=1.5; s=a.n; stem(n,s,fill),grid on 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 18 页 - - - - - - - - - 而随机噪声指的是在未来任一给定时刻，其瞬时值都不能精确预知的噪声。常见的随机噪声主要分三类：单频噪声、脉冲噪声和起伏噪声。在

13、MATLAB中噪声主要用Randn 函数实现。 Randn 是求正态分布的随机数矩阵，下面我们用MATLAB生成一个噪声信号。源程序及波形如下：N=10; n=0:N-1; y=randn(1,N); plot(n,y),grid on 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 18 页 - - - - - - - - - 下面通过 MATLAB 编程，实现2 个信号的叠加，源程序及波形如下：N=10; n=0:N-1; x1=1.5.n; x2=randn(1,

14、N); x2=x2-mean(x2); %改变均值x2=x2/std(x2); %改变方差a=0.2; b=sqrt(0.6); x2=a+b*x2; %高斯噪声新的均值和方差x3=x1+x2; %求和subplot(2,2,1);stem(n,x1);title(sn);grid %绘图 1 subplot(2,2,2);stem(n,x2);title(dn);grid %绘图 2 subplot(2,1,2);stem(n,x3);title(sn+dn);grid %绘图 3 mean(x2) %确认均值var(x2) %确认方差ans = 0.2000 名师资料总结 - - -精品资

15、料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 18 页 - - - - - - - - - ans = 0.6000 （3）绘制你所采集的电信号的时域波形（部分即可）， 进行必要的说明和分析在做数字电子电路实验时，已知我们采集到一个芯片某管脚的高低电平序列为01011100，下面我们用MATLAB 绘制出其波形，程序及波形如下：a=0 1 0 1 1 1 0 0; t=1:length(a); stairs(t-1,a); axis(0 length(a) min(a)-0.5 max(a)+0.

16、5) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 18 页 - - - - - - - - - 由波形可知，芯片管脚输出电平信号刚好是01011100, 与理论完全吻合，显示出MATLAB工具的强大作用。（4）写一个程序，运行后可以在键盘上依次任意输入两个序列，计算两个序列的线性卷积，并输出计算结果。 （相关函数：input ， conv）先设定 2 个序列X、 H 的长度分别为N=5 M=6 ，卷积后的平移量L=M+N-1 源程序如下：N=5; M=6; L=N+

17、M-1; x=input( ); h=input( ); y=conv(x,h); nx=0:N-1; nh=0:M-1; ny=0:L-1; subplot(231); stem(nx,x,.k);xlabel(n);ylabel(x(n);grid on; 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 18 页 - - - - - - - - - subplot(232); stem(nh,h,.k);xlabel(n);ylabel(h(n);grid on;

18、subplot(233); stem(ny,y,.k);xlabel(n);ylabel(y(n);grid on 在 MATLAB 中运行该程序几秒钟后，会提示输入2 个序列，此时分别输入【1 2 3 4 5】和【 2 3 4 5 6 7】由 MATLAB自动运算出2 序列的卷积和。序列图如下：有 5 个值和 6 个值的序列卷积后刚好得到5+6-1=10 个值的序列， 这也是我们为什么要定义平移量为L=N+M-1的原因。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 18 页 - - - - - - - - -