《信号与系统》实验指导书

黄剑航 编

莆田学院机电工程学院

2015年3月

目录

实验1 MATLAB在信号处理中的应用基础.................................1 实验2 连续时间信号在MATLAB中的表示 ..............................6 实验3 连续时间信号在MATLAB中的运算 .............................12 实验4 傅里叶变换及其性质.........................................................18 实验5 信号抽样及抽样定理………………….............................24 实验6 连续时间LTI系统的时域分析 .......................................30

前言

MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，它是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。

MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MathWorks公司也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。

MATLAB在信号与系统中的应用主要包括符号运算和数值计算仿真分析。由于信号与系统课程的许多内容都是基于公式演算，而MATLAB借助符号数学工具箱提供的符号运算功能，能基本满足信号与系统课程的需要。例如解微分方程、傅立叶正反变换、拉普拉斯正反变换和Z正反变换等。MATLAB在信号与系统中的另一主要应用是数值计算与仿真分析，主要包括函数波形绘制、函数运算、冲激响应仿真分析、信号的时域分析、信号的频谱分析等内容。数值计算仿真分析可以帮助学生更深入地理解信号与系统的理论知识，并为将来使用MATLAB进行信号处理领域的各种分析和实际应用打下基础。

实验报告要求如下：

1. 具体格式参照“莆田学院机电工程学院实验报告”格式。 2. 注意实验报告要求分析组织有条理，截图美观，结论正确。

实验1 MATLAB在信号处理中的应用基础

1. 实验目的

熟悉MATLAB工作环境和基本操作；熟悉MATLAB数组及矩阵运算；学习函数的编制，掌握MATLAB的编程应用。通过不同的程序结构和不同的实际编程问题，掌握MATLAB的编程方法。

2. 实验内容

x2y32.1假设x=3，y=4。利用MTLAB 计算下列表达式：z?， 要求：

(x?y)3（1）在命令窗口直接输入，得到运算结果；

（2）编写M文档并在命令窗口执行，然后用工作空间平台查看有哪些变量在当前工作区。

12.2 一小球从空中下落的位移公式为：x?x0?v0t?at2 ，利用MATLAB 计算

2小球在t=5s 时的位置，已知：x0?10m,v0?15m/s,a??9.8m/s2.

23/(x?1.25)?5(x?2.3计算函数f(x)?x3?(x?0.98)12)在x为如下取值时候的x函数值，x取4.9, 3.2, 100, 1.5, 9.75, 2.56，16， 4.9， 10。

2.4 确定下列数组的大小，通过whos 或工作空间窗口（The workspace browser）检查你的答案。注意在本练习中后面的数组可能要用到前面数组的定义。

(1) u=[10, 20, 10+20] (2) v=[-1;20;3]

(3) w=[1 0 -9;2 -2 0;1 2 3] (4) x=[u' v] (5) y(3,3)=-7

(6) z=[zeros(4,1) ones(4,1) zeros(1,4)'] (7) v(4)=x(2,1)

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