电 子 科 技 大 学

实 验 报 告

一、实验室名称：数字信号处理实验室

二、实验项目名称：信号的基本表示及时域分析 三、实验原理：

1、MATLAB基础

MATLAB（Matrix+Laboratory）是MathWorks公司1982年推出的数值计算和可视化数学软件。其基本元素是矩阵，基本方法是程序实现。使用MATLAB可以方便地解决复杂的数值计算问题，并且具有丰富的工具箱（ToolBox)专用于辅助各类与数学相关问题的分析。在高校中，MATLAB已成为数学，信息，控制等诸多学科有关课程的有效教学工具。 1.1 MATLAB功能特点

MATLAB命令可控、可编程，有上百个预先定义好的命令和函数，这些函数能通过用户自定义函数进一步扩展。MATLAB本身带有许多强有力的命令，例如，能够用一个单一的命令求解线性系统，能完成大量的高级矩阵处理，能绘制色彩绚丽的二维、三维图形，能与其他程序一起使用。

MATLAB语言的特点包括：

? 具有编程效率高，允许用数学的语言来编写程序

? 用于使用方便，把程序的编辑、编译、连接和执行融为一体 ? 高效方便的矩阵和数组运算 ? 语句简单，内涵丰富 ? 扩充功能强，交互性，开放性 ? 方便的绘图功能

? 该软件由c语言编写，移植性好

MATLAB环境如图1.1所示，其中包括：

图1.1 MATLAB的环境窗口

? 菜单栏 ? 工具栏

? [Command Window]命令窗口 ? [Launch Pad]分类帮助窗口

? [Command History]指令历史记录窗口 ? [Current Directory]当前目录选择窗口 1.2 MATLAB的数组与矩阵

MATLAB中最常见的操作就是对数组与矩阵的操作。MATLAB中的变量一般都默认为向量或矩阵，对于变量的定义不需要任何类型及维度的声明，变量名的第一个字符必须是字母。

常用的常数包括：pi（π），i或j（虚数单位），Inf（无穷），NaN（空值），e（以10为底的幂次，例如1.602e12）等。

常用运算符包括：+ 加，- 减，* 乘，/ 除 , \\ 左除，^ 幂， ’复共轭转置，. 点运算。

常用函数包括sqrt（）开平方；abs（）绝对值；exp（）以e为底的指数；log（x）以e为底的对数；round（）取整；syms定义符号变量等。需要了解更多函数的使用方法请利用帮助函数help。

构造数组的方法有：直接构造（用空格或逗号间隔数组元素），用增量法构

造（数组起值：数组终值或数组起值：步长：数组终值），用linspace函数构造数组（x=linspace(起值，终值，个数）。

构造矩阵的方法有：简单创建方法（直接进行赋值型定义）；构造特殊矩阵（ones创建一个所有元素都为1 的元素；zeros创建一个所有元素都为0的元素；eye创建对角元素为1，其他元素为0的元素；rand创建一个矩阵或数组，其中的元素服从均匀分布；randn创建一个矩阵或数组，其中的元素服从正态分布；diag创建对角矩阵）；聚合矩阵。

获取矩阵元素方法有：取单个元素（矩阵变量名（行，列））；取多个元素（矩阵变量名（：，列），矩阵变量名（行，：））；获取所有元素（矩阵变量名（：））。获取与矩阵有关信息的函数为length（返回最长维长度），ndims（返回维数），numel（返回元素个数），size（返回每一维的长度）。

矩阵的基本运算有*（矩阵相乘），rank（求矩阵的秩），det（矩阵的行列式），poly（求特征多项式），sym（将矩阵转换为符号矩阵）。 1.3 MATLAB绘图

常见绘图函数有plot（x,y）（绘制二维连续图形，其中x为横坐标，y为纵坐标），三维图形绘制plot3（x,y,z）(绘制三维连续图形，其中x为横坐标，y为纵坐标，z为与x，y所在平面垂直的坐标），stem（n，y）（绘制二维离散图形，其中n为离散的横坐标，y为纵坐标），subplot（n，m，i）（在一幅大图中绘制n行m列共计nm幅小图，当前的图是第i幅图）。 1.4 MATLAB中的程序流控 （1）顺序结构

按指令顺序一条条执行下去。 （2）循环结构

for -end ：特点是循环判断条件通常是对循环次数的判断，即循环次数是预先设定的。调用格式为： for 变量=表达式 执行语句 …… 执行语句 end

表达式是一个向量，可表示为m：s：n

while-end：判断控制一般是逻辑判断语句，使用范围更大。调用格式为： while 表达式 执行语句 …… 执行语句 end

表达式一般是关系运算式或逻辑运算式组成的逻辑判断语句，以确定循环是否继续。通常表达式的值非零，即为逻辑真，程序继续循环，否则停止循环。 三. 选择结构

if-else-end 又称为条件语句，根据表达式的情况判断是否满足条件来确定程序下一步的运行。大致可分为三步进行： 首先计算紧跟if后面表达式。

接着判断表达式计算结果，若结果为0，判断值为假；若结果为1，判断值为真。

然后若判断值为真，则执行其后的执行语句组；否则跳过，执行下一个条件表达式或者结束该选择语句。 调用格式为： 1. if 表达式 执行语句组 end 2. if 表达式

执行语句组1 else

执行语句组2 end 3. if 表达式1 执行语句组1 elseif 表达式2 执行语句组2 elseif 表达式3