信号的表示与实现和基本运算.doc

武汉大学教学实验报告电子信息学院 电子信息工程 专业 2016 年 * 月 * 日 实验名称 信号的表示与实现 信号的时域基本运算 信号的卷积运算 指导教师 * 姓名 * 年级 大三 学号 20143012* 成绩 一、 预习部分1. 实验目的2. 实验基本原理3. 主要仪器设备（含必要的元器件、工具）（1）实验目的： 1、理解信号的定义和描述方法，学习并掌握MATLAB环境下的信号表示方法 2、掌握时域信号的基本运算，学习并实现时域信号基本运算的计算机仿真。 3、熟悉连续时间信号和离散时间信号的卷积定义及物理意义，掌握其计算方法，并学会编程实现连续时间信号和离散时间信号的卷积运算并显示结果。（2）实验原理：1、信号的定义 ：信号含有关于某种物理现象的变化过程和特征信息。在数学上，信号是单个或多个独立变量的函数。 信号的分类 ：1）确定性信号和随机信号； 2）周期信号和非周期信号； 3）连续时间信号和离散时间信号； 4）能量受限信号和功率受限信号。2、两信号的相加、相乘 信号的延迟 信号的反褶 尺度变换 微分/差分3、卷积运算卷积方法的原理就是将信号分解为冲激信号之和，借助系统的冲激响应h(t)（连续时间系统）或者h(n)（离散时间系统），求解线性时不变系统对任意激励信号的零状态响应yzs(t)或者yzs(n)：yzs(t)=e(t)*h(t)yzs(n) =e(n)*h(n)(3)实验仪器及工具： Matlab 二、 实验操作部分1. 实验数据、表格及数据处理2. 实验操作过程（可用图表示）3. 实验结论（1）%绘制连续时间信号的波形clear;t=-10:0.1:10;y1=t.*heaviside(t);y2=sin(t)./t;y3=exp(-t).*heaviside(t);y4=2.*exp(t*pi*6*i);subplot(2,2,1)plot(t,y1);axis(-10,10,-1,10)xlabel(time(t);ylabel(y1);title(y1=t*U(t);subplot(2,2,2);plot(t,y2);axis(-10,10,-0.5,1.2)xlabel(time(t);ylabel(y2);title(y2=sin(t)/t);subplot(position,0.2,0.05,0.6,0.4);plot(t,y3);axis(0.001,10,-0.2,1.2)xlabel(time(t);ylabel(y3);title(y3=xp(-t)*U(t);figure(2)plot3(real(y4),imag(y4),t);xlabel(real(y4);ylabel(imag(y4);zlabel(time(t);title(2、y4=2*exp(t*pi*6i);figure(3);subplot(2,1,1)T=0:0.001:2*pi;P=4;y5=square(P*T);plot(T,y5);axis(T(1)-1,T(end)+1,-1.1,1.1);xlabel(time(t);ylabel(y5);title(周期性方波信号);subplot(2,1,2)T1=-6*pi:0.01:6*pi;y6=sawtooth(T1);plot(T1,y6);xlabel(time(t);ylabel(y5);title(周期性锯齿波信号); %绘制离散信号的波形图n=-10:1:10;y_n1=n.*heaviside(n);y_n2=(2.n).*heaviside(n);y_n3=0.5*exp(pi*n*i)/32);figure(4)stem(n,y_n1,fill);xlabel(time(n);ylabel(y_n1);title(y_n1=n*U(n);figure(5)stem(n,y_n2,fill);xlabel(time(n);ylabel(y_n2);title(y_n2=(an)*U(n);figure(6)stem(n,y_n3,fill);xlabel(time(n);ylabel(y_n3);title(y_n3=0.5*exp(pi*n*i)/32); （2）clear;%连续时间信号t=-10:0.01:10;y1=2.*sin(t-1)./(t-1);y2=exp(-2.*t).*heaviside(t);y2_1=exp(-2.*-t).*heaviside(-t);y2_2=exp(-2.*(3*t-6).*heaviside(3*t-6);y2_3=y2.*cos(2*pi.*t);y2_4=diff(y2)/0.01;%对函数y2求积分y20=(t) exp(-2.*t).*heaviside(t);y2_5=quad(y20,0,4)figure(1);plot(t,y1);xlabel(time_t);ylabel(y1);title(y1=2.*sin(t-1)./(t-1);figure(2);subplot(2,1,1);plot(t,y2);xlabel(time_t);ylabel(y2);title(y2=exp(-2.*t)*U(t);subplot(2,1,2);plot(t,y2_1);xlabel(time_t);ylabel(y2_1);title(y2_1=exp(-2*-t)*U(-t);figure(3);subplot(2,1,1);plot(t,y2_2);axis(-6,6,-0.1,1);xlabel(time_t);ylabel(y2_2);title(y2_2=exp(-2*(3*t-6)*U(3*t-6);subplot(2,1,2);plot(t,y2_3);axis(-6,6,-0.5,1);xlabel(time_t);ylabel(y2_3);title(y2_3=y2*cos(2*pi*t);figure(4);plot(t(:,1:length(y2_4),y2_4);xlabel(time_t);ylabel(y2_4);title(y2_4=d(y2)/dt);%离散时间信号n=-5:1:5;yn0=(0.5).n.*heaviside(n);yn1=(0.5).(-n).*heaviside(-n);yn2=(0.5).(2*n-4).*heaviside(2*n-4);yn3=diff(yn0);yn4=yn0.*cos(pi.*n)/16);figure(5);subplot(2,1,1);stem(n,yn0,fill);xlabel(time_n);ylabel(yn0);title(yn0=(0.5)n*U(n);subplot(2,1,2);stem(n,yn1,fill);xlabel(time n);ylabel(yn1);title(yn1=(0.5)(-n)*U(-n);figure(6);subplot(2,1,1);stem(n,yn2,fill);xlabel(time n);ylabel(yn2);title(yn2=(0.5)(2*n-4)*U(2*n-4);subplot(2,1,2);n1=-5:1:4;stem(n1,yn3,fill);xlabel(time n);ylabel(yn3);title(yn3=diff(yn1);figure(7);subplot(2,1,1)stem(n,yn4,fill);xlabel(time n);ylabel(yn4);title(yn4=yn1*cos(pi*n)/16); （3）clear;%连续时间信号的积分运算deltat=1/1000;t=-5:deltat:5;f1=stepfun(t,0)-stepfun(t,1);f2=t.*(stepfun(t,0)-stepfun(t,3);subplot(221);plot(t,f1);axis(-1,5,0,1.5);xlabel(time);ylabel(f1(t);title(f_1=u(t)-u(t-1);subplot(222);plot(t,f2);axis(-1,5,0,4);xlabel(time);ylabel(f2(t);title(f_2=t*u(t)-u(t-3);fa=conv(f1,f2)*deltat;t=-10:deltat:10;subplot(position,0.3,0.1,0.4,0.35);plot(t,fa);axis(-1,5,0,3);xlabel(time);ylabel(f1(t)*f2(t);title(f_1(t)*f_2(t);figure(2)%离散时间信号的积分运算deltat=1;n=-50:deltat:50;f1=(0.2).n.*(stepfun(n,0)-stepfun(n,10);f2=stepfun(n,0)-stepfun(n,30);subplot(221);plot(n,f1);axis(-10,20,0,1.5);xlabel(time);ylabel(f1(n);title(f_1(n)=(0.2)2u(n)-u(n-10);subplot(222);plot(n,f2);axis(-50,50,0,1.5);xlabel(time);ylabel(f2(n);title(f_2(n)=u(n)-u(n-30);n=-100:deltat:100;fb=conv(f1,f2)*deltat;subplot(position,0.3,0.1,0.4,0.35);plot(n,fb);axis(-50,50,0,2);xlabel(time);ylabel(f2(n)*f2(n);title(f_1(n)*f_2(n); 三、 实验效果分析（包括仪器设备等使用效果）思考题：（1）1、 在实现连续时间信号计算机表示时，时间间隔步长值的选取方法：t=-10:0.01:10; 2、任意函数信号的计算模拟表示方法： 通过一定间隔的步长采样、得到函数值，画图来表示（2）1、连续时间信号和离散时间信号时域基本运算相同点：信号的加、乘、延时、反褶、尺度变换的基本运算，两者都一样不同点：连续信号的微分和离散信号的差分2、冲激函数及冲激偶函数的计算机模拟 通过对阶跃函数求微分即可得到冲激函数及冲激偶函数（3）1、如果不采用conv函数，如何利用循环实现卷积运算 根据定义，通过积分运算来求2、函