熟悉MATLAB软件的相关函数的使用方法各种信号的时域波形.docx
《熟悉MATLAB软件的相关函数的使用方法各种信号的时域波形.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《熟悉MATLAB软件的相关函数的使用方法各种信号的时域波形.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
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
，参数自选；
为随机噪声，方差和均值自选；绘制
，
和
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，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。
其中，K、a为实数。
当a>0时，实指数信号随时间按指数式增长；当a<0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MATLAB命令产生单边递增指数信号，当0<=t<=5的波形图。
MATLAB源程序为：
K=3;a=2;
t=0:
0.01:
5;
y=K*exp（a*t）;
plot（t,y）,gridon
程序运行后，产生如下图所示的波形。
2、复指数信号
复指数信号的基本形式为
其中，
是复变量；、为实数。
当=0时，为一个实指数信号；当时，的实部和虚部分别是按指数规律衰减的正弦振荡；当时，的实部和虚部均为等幅的正弦振荡。
下面用MATLAB生成复指数信号，0<=t<=3的波形。
源程序为：
t=0:
0.01:
5;
y=K*exp（a*t）;
plot（t,y）,gridon
t=0:
0.01:
3;
K=4;a=-3;b=10;
y=K*exp（（a+i*b）*t）;
plot（t,y）,gridon
生成波形图如下图所示：
3、实指数序列
实指数序列定义为，其中n为正整数。
下面利用MATLAB分别绘制实指数序列、，源代码及波形图如下：
n=0:
10;
a1=1.2;a2=-1.2;
x1=a1.^n;x2=a2.^n;
subplot（221）;
stem（n,x1,'fill'）,gridon;
subplot（222）;
stem（n,x2,'fill'）,gridon
4、复指数序列
复指数序列定义为
当a=0时，得到虚指数序列，为正弦序列的数字域频率。
由欧拉公式知，复指数序列可进一步表示为：
当a>0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时，复指数序列x（n）的实部和虚部分别是按指数规律衰减的正弦振荡序列；
当a=0时，复指数序列x（n）的实部和虚部分别是按指数规律等幅的正弦振荡序列
下面用MATLAB绘制出复指数序列的实部、虚部、模及相角随时间变化的曲线。
源程序及波形图如下：
n=0:
30;
x=exp（-0.1+i*pi/6）.^n;
xr=real（x）;
xi=imag（x）;
xm=abs（x）;
xa=angle（x）;
figure;
subplot（221）;stem（n,xr）;title（'实部'）;
subplot（222）;stem（n,xi）;title（'虚部'）;
subplot（223）;stem（n,xm）;title（'模'）;
subplot（224）;stem（n,xa）;title（'相角'）
（2）单位阶跃函数，单位阶跃序列；
1、单位阶跃信号是信号分析中的基本信号之一，在信号与系统中有着十分重要的意义，常用于化简信号的时域数学表示。
单位阶跃信号用符号u（t）表示，定义为：
下面用MATLAB绘制出单位阶跃信号u（t）.
MATLAB源程序为：
t=-1:
0.01:
5;
y=（t>=0）;
plot（t,y）,gridon;
axis（[-15-0.51.5]）;
2、单位阶跃序列
单位阶跃序列u（n）定义为:
单位阶跃序列的源程序及波形图如下：
n=-30:
30;
un=[zeros（1,30）,ones（1,31）];
stem（n,un）
（3）单位脉冲信号、单位脉冲序列
1、单位脉冲信号的定义为
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）在处连续，其值为，则有
（2）筛选特性若f（t）在t=0处连续，则有
（3）为偶函数，即
（4）冲激函数与阶跃函数的关系为：
或
（5）尺度特性
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：
用MATLAB绘制单位抽样序列的源程序及波形如下：
n=-3:
3;
y=（n==0）;
stem（n,y）,gridon
（4）矩形信号、矩形信号序列
矩形信号的定义为：
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）
矩形序列的定义为：
矩形序列有一个重要参数，就是序列宽度N.与u（n）的关系为
=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：
Functiony=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MATLAB文件夹中生成一个文件名为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'）,gridon
波形如下图：
（5）正弦信号、正弦序列
正弦信号的的基本形式为，或。
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。
下面我们利用MATLAB产生正弦信号，并绘制出0到3秒
的波形图。
MATLAB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）,gridon
axis（[0,3,-2.2,2.2]）
程序运行后，将产生如下波形：
2、正弦序列
正弦序列定义为：
其中，是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绘制正弦序列的波形图。
MATLAB源程序为：
n=0:
39;
x=sin（pi/6*n）;
stem（n,x,'fill'）,xlabel（'n'）,gridon
title（'正弦序列'）
axis（[0,40,-1.5,1.5]）;
产生的波形图如下图：
（2）假设单边离散指数序列,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'）,gridon
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）,gridon
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,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（'s[n]'）;grid%绘图1
subplot（2,2,2）;stem（n,x2）;title（'d[n]'）;grid%绘图2
subplot（2,1,2）;stem（n,x3）;title（'s[n]+d[n]'）;grid%绘图3
mean（x2）%确认均值
var（x2）%确认方差
ans=
0.2000
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=[01011100];
t=1:
length（a）;
stairs（t-1,a）;
axis（[0length（a）min（a）-0.5max（a）+0.5]）
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=5M=6，卷积后的平移量L=M+N-1
源程序如下：
N=5;
M=6;
L=N+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）'）;gridon;
subplot（232）;
stem（nh,h,'.k'）;xlabel（'n'）;ylabel（'h（n）'）;gridon;
subplot（233）;
stem（ny,y,'.k'）;xlabel（'n'）;ylabel（'y（n）'）;gridon
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
【12345】和【234567】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。
升级会员 