非周期信号的频谱分析.doc

非周期信号的频谱分析一、 实验目的1) 掌握用MATLAB编程，分析门信号的频谱；2) 掌握用MATLAB编程，分析冲击信号的频谱；3) 掌握用MATLAB编程，分析直流信号的频谱；4) 掌握用MATLAB编程，分析阶跃信号的频谱；5) 掌握用MATLAB编程，分析单边信号的频谱；二、 实验原理常见的非周期信号有：1、 门信号门信号的傅里叶变换对为：它的幅度频谱和相位频谱分别为 2、 冲激信号冲激信号的傅里叶变换对为3、 直流信号直流信号的傅里叶变换为4、 阶跃信号阶跃信号的傅里叶变换为5、 单边指数信号单边指数信号的傅里叶变换对为幅度频谱和相位频谱分别为 三、 涉及的MATLAB函数1、 fourier函数2、 ifourier函数四、 实验内容与方法1、 验证性试验1) 门信号的傅里叶变换MATLAB程序：Clear all;syms t wut=sym(heaviside(t+0.5)-heaviside(t-0.5);subplot(2,1,1);ezplot(ut)hold onaxis(-1 1 0 1.1);plot(-0.5 -0.5,0,1);plot(0.5 0.5,0,1);Fw=fourier(ut,t,w);FFP=abs(Fw);subplot(2,1,2);ezplot(FFP,-10*pi 10*pi);axis(-10*pi 10*pi 0 1.1);程序运行结果图2) 冲激信号的傅里叶变换MATLAB程序：clear allsyms t wut1=sym(heaviside(t+0.5)-heaviside(t-0.5);subplot(2,1,1);ezplot(ut1);title(脉宽为1的矩形脉冲信号)xlabel(t)hold onaxis(-1 1 0 1.1);plot(-0.5 -0.5,0 1);plot(0.5 0.5,0 1);Fw=fourier(ut1,t,w);FFw=abs(Fw);subplot(2,1,2);ezplot(FFw,-10*pi 10*pi);axis(-10*pi 10*pi 0 1.1);title(脉宽为1的矩形脉冲信号的幅度频谱)hold onpauseut2=10*sym(heaviside(t+0.05)-heaviside(t-0.05);subplot(2,1,1);ezplot(ut2);title(脉宽为1、0.1矩形脉冲信号)xlabel(t)hold onaxis(-1 1 0 11);plot(-0.05 -0.05,0 10);plot(0.05 0.05,0 10);Fw2=fourier(ut2,t,w);FFw2=abs(Fw2);subplot(2,1,2);ezplot(FFw2,-10*pi 10*pi);axis(-10*pi 10*pi 0 1.1);title(脉宽为1、0.1的矩形脉冲信号的幅度频谱)hold onpauseut3=100*sym(heaviside(t+0.005)-heaviside(t-0.005);subplot(2,1,1);ezplot(ut3);title(脉宽为1、0.1和0.01矩形脉冲信号)xlabel(t)hold onaxis(-1 1 0 110);plot(-0.005 -0.005,0 100);plot(0.005 0.005,0 100);Fw3=fourier(ut3,t,w);FFw3=abs(Fw3);subplot(2,1,2);ezplot(FFw3,-10*pi 10*pi);axis(-10*pi 10*pi 0 1.1);title(脉宽为1、0.1和0.01的矩形脉冲信号的幅度频谱)hold onpause程序运行结果图3) 直流信号的傅里叶变换MATLAB程序：clear all;display(Please input the value of a)a=input(a=);syms tf=exp(-a*abs(t);subplot(1,2,1)ezplot(f);axis(-2*pi 2*pi 0 1);ylabel(时域波形);F=fourier(f);subplot(1,2,2)ezplot(abs(F);axis(-3 3 0 2/a)程序运行结果图a=0.1时：a=0.01时：a=0.001时：a=0.0001时：4) 阶跃信号的傅里叶变换MATLAB程序：clear allsyms w;xw=1/(j*w);ezplot(abs(imag(xw);axis(-3 3 -1.5*pi 1.5*pi);hold ony=0:0.01:pi;plot(0,y);hold ony=-pi:pi;plot(0,y);hold ontitle(阶跃信号频谱);xlabel(omega);axis(-pi pi -6 6);x=-pi:0.001:pi;plot(x,0)hold ony=-6:0.01:6;plot(0,y);hold on程序运行结果图5) 单边指数信号的傅里叶变换MATLAB程序：clear allsyms t v w phase im re f=exp(-2*t)*sym(heaviside(t);Fw=fourier(f);subplot(3,1,1);ezplot(f);axis(-1 2.5 0 1.1);xlabel(时域波形);subplot(3,1,2)ezplot(abs(Fw);xlabel(幅度频谱);im=imag(Fw);re=real(Fw);phase=atan(im/re);subplot(3,1,3);ezplot(phase);xlabel(相位频谱);程序运行结果图2、 程序设计实验确定下列信号的傅里叶变换的数学表达式1) 的傅里叶变换MATLAB程序：clear allsyms t v w phase im re f=exp(-2*t)*sym(heaviside(t)+1;Fw=fourier(f);Fw=simple(Fw);subplot(3,1,1);ezplot(f);axis(-1 2.5 0 1.1);xlabel(时域波形);subplot(3,1,2)ezplot(abs(Fw);im=imag(Fw);re=real(Fw);xlabel(幅度频谱);phase=atan(im/re);subplot(3,1,3);ezplot(phase);xlabel(相位频谱);程序运行结果图2) 的傅里叶变换MATLAB程序：clear allsyms t v w phase im re f=exp(-1*t)*sym(heaviside(t-1)+heaviside(t+1)-heaviside(t-1);Fw=fourier(f);Fw=simple(Fw);subplot(3,1,1);ezplot(f);axis(-2.5 2.5 0 1.1);xlabel(时域波形);subplot(3,1,2)ezplot(abs(Fw);im=imag(Fw);re=real(Fw);xlabel(幅度频谱);phase=atan(im/re);subplot(3,1,3);ezplot(phase);xlabel(相位频谱);程序运行结果图3) 的傅里叶变换MATLAB程序：clear allsyms t v w phase im re f=2*sym(heaviside(t-1)+dirac(t-4);Fw=fourier(f);Fw=simple(Fw);subplot(3,1,1);ezpl