实验一MATLAB用于信号的时域分析(AforStudent)

《信号与线性系统》实验1姓名：班级：学号：分数：实验一MATLAB用于信号的时域分析（A）一、实验目的和要求1、了解MATLAB软件的编程方法；2、了解MATLAB软件常用指令的使用方法；3、了解和掌握MATLAB指令绘制信号波形图的方法；4、了解MATLAB软件卷积积分、零状态响应、零输入响应和全响应的求解方法。二、实验仪器1、台式电脑一台。三、实验内容和步骤实例3-1：已知信号)]1()()[1()()2()(ttttttf，试用MATLAB命令画出)2(tf、)3(tf、)(tf、)23(tf的波形图。参考程序如下：（1）先创建funct1.m函数文件：functionf=funct1(t)f=uCT(t+2)-uCT(t)+(-t+1).*(uCT(t)-uCT(t-1));（2）创建uCT.m函数文件：functionf=uCT(t)f=(t=0);(3)创建主程序，保存为另一个文件名，例如EX31.m，运行该主程序。在主程序运行时，调用funct1.m和uCT.m。注意和同一个主程序相关的各个文件要放在同一个根目录下面。本例中funct1.m、uCT.m和EX31.m三个文件要放在同一个文件夹下面。t=-2:0.01:4;%定义时间t，范围为-2秒到4秒，每隔0.01秒取一个时间点，共有601个时间点ft1=funct1(t-2);%调用函数funct1.m，定义信号f(t-2)的表达式ft2=funct1(3*t);%调用函数funct1.m，定义信号f(3t)的表达式ft3=funct1(-t);%调用函数funct1.m，定义信号f(-t)的表达式ft4=funct1(-3*t-2);%调用函数funct1.m，定义信号f(-3t-2)的表达式subplot(221)%在左上角画第一幅图plot(t,ft1);gridon;%画ft1的波形图，并开启图形网格title('f(t-2)');%ft1的图形名称为f(t-2)axis([-24-0.52])%ft1的图形横坐标范围为-2到4，纵坐标范围为-0.5到2subplot(222)%在右上角画第二幅图plot(t,ft2);gridon;%画ft2的波形图，并开启图形网格title('f(3t)');%ft2的图形名称为f(3t)axis([-24-0.52]);%ft2的图形横坐标范围为-2到4，纵坐标范围为-0.5到2subplot(223)%在左下角画第三幅图plot(t,ft3);gridon;%画ft3的波形图，并开启图形网格title('f(-t)');%ft3的图形名称为f(-t)axis([-24-0.52]);%ft3的图形横坐标范围为-2到4，纵坐标范围为-0.5到2subplot(224)%在右下角画第四幅图plot(t,ft4);gridon%画ft4的波形图，并开启图形网格title('f(-3t-2)');%ft4的图形名称为f(-3t-2)axis([-24-0.52]);%ft4的图形横坐标范围为-2到4，纵坐标范围为-0.5到2《信号与线性系统》实验2仿真波形图如图1-1所示。图1-1分析：f(t-2)=(t)-(t-2)+(-t+1)((t-2)-(t-3))，-2到0为0，0到2为1，2到3为(t-1)，3到4为0；f(3t)=(1/3(t+2))-(1/3t)+(-1/3t+1)((1/3t)-(1/3(t-1)))，-2到-2/3为0，-2/3到0为1，0到1/3为(-3t+1)，1/3到4为0；f(-t)=(-t-2)-(-t)+(t-1)((-t)-(-t+1))，-2到-1为0，-1到0为(t-1)，0到2为1，2到4为0；f(-3t-2)=(-1/3(t-2)-2)-(-1/3t-2/3)+(-1/3t+2/3)((-1/3t-2)-(-1/3t-4/3))，-2到-4/3为0，-4/3到-2/3为(-1/3t+2/3)，-2/3到0为1，0到4为0。实例3-5：已知)sin()(1ttf，)8sin()(2ttf，试用MATLAB命令绘出)()(21tftf和)()(21tftf的波形图，其中Hzf12/。程序代码如下所示：f=1;%频率为1Hzt=0:0.01:3/f;%定义时间t，范围为0秒到3秒，每隔0.01秒取一个时间点，共有301个时间点f1=sin(2*pi*f*t);%f1表达式为sin(2πft)f2=sin(2*pi*8*f*t);%f2表达式为sin(2π·8ft)subplot(211)%在第一行画第一幅图plot(t,f1+1,':',t,f1-1,':',t,f1+f2)%画出二维图形gridon,title('f1(t)+f2(t)')%名称为f1(t)+f2(t),并开启图形网格subplot(212)%在第二行画第二幅图plot(t,f1,':',t,-f1,':',t,f1.*f2)%画出二维图形gridon,title('f1(t)*f2(t)')%名打开图形网格，图形名称为f1(t)*f2(t)仿真波形图如图1-2所示。仿真结果分析：f1(t)+f2(t)=sin(2πft)+sin(2π8ft)，相加后的信号是一个正弦信号，周期为f1(t)的周期为1，各个时间点的取值为两个信号在时间点的取值之和；f1(t)f2(t)=sin(2πft)sin(2π8ft),信号相乘后为一个正弦波形，周期为1，取值等于两个信号在各个时间点取值相乘。《信号与线性系统》实验3图1-23、用MATLAB命令绘出图1-3中的信号的卷积积分)(*)(21tftf的时域波形图。图1-3参考程序如下：（1）建立ctsconv.m函数文件：function[f,t]=ctsconv(f1,f2,t1,t2,dt)%创建函数f=conv(f1,f2);%调用函数conv计算卷积f=f*dt;%定义ft表达式ts=min(t1)+min(t2);%取t1最小值与t2最小值的和te=max(t1)+max(t2);%取t1最大值与t2最大值的和t=ts:dt:te;%t范围从ts到tesubplot(221)%在左上角画第一幅图plot(t1,f1);gridon;%画出f1的波形图，并开启图形网格axis([min(t1),max(t1),min(f1)-abs(min(f1)*0.2),max(f1)+abs(max(f1)*0.2)]);%X轴范围t1最小值到t1最大值，Y轴范围f1最小值-0.2*f1最小值的绝对值到f1最大值+0.2f*1最大值的绝对值title('f1(t)'),xlabel('t')%图姓名称为f1(t),X轴标记为tsubplot(222)%在右上角画第二幅图plot(t2,f2),gridon;%画f2的波形图，并开启图形网格axis([min(t2),max(t2),min(f2)-abs(min(f2)*0.2),max(f2)+abs(max(f2)*0.2)])%X轴范围为t2最小值到t2最大值，Y为轴范围f2最小值-0.2*f2最小值的绝对值到f2最大值+0.2*f最大值的绝对值title('f2(t)');xlabel('t')%图形标题为f2(t)，X轴标记为tsubplot(212)%在下方画第三幅图plot(t,f);gridon;%画出波形，并打开图形网格axis([min(t),max(t),min(f)-abs(min(f)*0.5),max(f2)+abs(max(f)*0.5)])%X轴范围为t最小值到t最大值，Y为轴范围f最小值-0.5*f最小值的绝对值到f2最大值+0.5f*最大值的绝对值title('f(t)=f1(t)*f2(t)');xlabel('t')%图形名称为f(t)=f1(t)*f2(t),X轴标记为t《信号与线性系统》实验4（2）建立uCT.m文件functionf=uCT(t)f=(t=0);（3）建立主程序dt=0.01;t1=-0.5:dt:5;%时间间隔为0.01，t1从-0.5到0.5f1=uCT(t1)-uCT(t1-2);%定义信号表达式t2=t1;%t1的值赋给t2f2=uCT(t2)-uCT(t2-1)+2*[uCT(t2-1)-uCT(t2-2)]+uCT(t2-2)-uCT(t2-3);%定义信号f2的表达式[t,f]=ctsconv(f1,f2,t1,t2,dt);%求卷积和仿真波形图如图1-4所示。图1-4仿真结果分析：f1=(t1)-(t1-2)，信号是一个方波信号，0到2值为1；f2=(t2)-(t2-1)+2[(t2-1)-(t2-2)-(t2-3)]，0到1值为1，1到2值为2，2到3值为1；f1*f2=(t-1)((t)-(t-1))+(2t-1)((t-2)-(t-1))+(t-2)-(t-3)+(-2t+7)((t-3)-(t-4))+(-t+5)((t-4)-(t-5))，0到1值为(t-1)，1到2为值(2t-1)，2到3为值3，3到4值为(-2t-7)，4到5值为(-t+5)。四、思考题1、已知信号)]1()()[1()()2()(ttttttf，试用MATLAB命令画出)(tf、)()23(ttf的波形图。解：实验程序如下：（1）先创建funct1.m函数文件：（2）创建主程序main.m，调用funct1.m函数。《信号与线性系统》实验5仿真波形图如下：实验结果分析：2、已知)2sin()(1ttf，)4sin()(2ttf，试用MATLAB命令绘出)(3)(221tftf和)()(21tftf的波形图，其中Hzf22/。解：实验程序如下：（1）创建主程序main.m仿真波形图如下：《信号与线性系统》实验6实验结果分析：3、用MATLAB命令绘出图1-3中的信号的卷积积分)2(*)1(21tftf的时域波形图。图1-3解：实验程序如下：（1）建立ctsconv.m函数文件：（2）建立uCT.m文件（3）建立主程序main.m仿真波形图如下：《信号与线性系统》实验7仿真结果分析：