信号与系统实验指导书

实验一常用连续时间信号的实现

一、实验目的

①熟悉MA TLAB的基本使用方法。

②典型信号的MATLAB表示方法。

③掌握MA TLAB函数的应用。

二、熟悉MATLAB的基本使用方法

MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）之意。除具备卓越的数值计算能力外，它还提供了专业水平的符号计算，文字处理，可视化建模仿真和实时控制等功能。经过不断完善，MATLAB已经发展成为适合多学科，多种工作平台的功能强大的大型软件。成为线性代数、自动控制理论、数理统计、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真等高级课程的基本教学工具。

1、MATLAB的语言特点

♦语言简洁紧凑，使用方便灵活，库函数极其丰富。

♦运算符丰富。

♦MATLAB既具有结构化的控制语句（如for循环，while循环，break语句和if语句），又有面向对象编程的特性。

♦程序限制不严格，程序设计自由度大。

♦MATLAB的图形功能强大。

♦MATLAB的缺点是，它和其他高级程序相比，程序的执行速度较慢。由于MATLAB的程序不用编译等预处理，也不生成可执行文件，程序为解释执行，所以速度较慢。

2、MATLAB操作简介

MATLAB运行平台如图1-1所示：在“>>”提示符后输入命令并回车，执行结果会显示在屏幕上。

例如：输入y=3+5回车，显示结果如图1-2所示。

图1-2 MATLAB操作示例1

另外在输入命令时，有时我们希望有些中间过程的结果不显示在屏幕上，而只显示最后

的结果，这时我们需要在不显示执行结果的命令后加上“；”，该命令执行的结果不回显在屏

幕上。例如：计算z=x+y，其中x=2+1，y=3+5，我只想看到z的值，输入命令格式如图1-3

所示，我们可以看到x，y的结果没有在屏幕上显示，只显示z的值。

图1-3 MATLAB操作示例2

此外，MATLAB中矩阵的输入方法有两种形式。第一种方式如图1-4所示：

图1-4 MATLAB矩阵示例1

第二种方式如图1-5所示：

图1-5 MATLAB矩阵示例2

３、M文件的使用：

在处理一些包含多条命令的问题时，如果在MATLAB的命令窗口中进行处理，当出现错误时不好修改，这时我们需要借助MATLAB提供的M文件方式来处理。M文件类似于批处理文件，单击MATLAB菜单中的“file”选项，从下拉列表中选取“new”选项，从其下拉列表中选取“m_file”，即可打开M文件的编辑窗口如图1-6所示。

图1-6 M文件的编辑窗口示意图

下面通过一个例子我们来看M文件的使用，还是以求解z=x+y为例，其M文件编写如图1-7所示，

图1-7 M文件的编辑窗口示例

编写完毕后保存该文件，在起文件名时要注意不要以数字作为文件名，不要起中文名字。如本例中，文件名为“example1.m”。M文件的扩展名是“.m”。文件保存成功后，再回到MATLAB的命令窗口，在提示符后输入刚才保存的文件“example”即可得到所需结果。

图1-8 M文件调用示例图

当出现问题时，只要调出你编写的M文件进行修改就可以了。

另外，M文件还可以编写函数。MA TLAB的工具箱提供了丰富的函数，但有些时候，我们在解决一些问题的时候，需要编写一些自己需要而工具箱没有提供的函数。

图1-9 函数功能示例图

函数在编写完成后进行保存时要注意，保存的文件名要与你定义的函数名一致，也就是说，该函数的文件名应该是“two_add.m”。

如何来调用该函数?如图1-10所示。

图1-10 函数的调用示例图

使用MATLAB时候还有一些需要注意的地方：

（1）、变量的大小写有区别。

（2）、可以借助键盘的光标键调出之前输入的命令重新执行。

（3）、在命令窗口调用编写的M文件时，是有路径要求的,它的默认路径是“work”子目录。如你编写的M文件在其他目录，需要修改当前路径，修改的地方在命令窗口的工具栏上“Current Directory”处，如图1-11所示。

图1-11 M文件路劲修改示意图

三、实验原理

1、信号的定义

信号是随时间变化的物理量。信息的本质是时间的函数。

2、信号的描述

①时域法

是将信号表示成时间的函数f(t)对信号进行描述的方法。

②频域法（变换域）

是通过正交变换，将信号表示成其它变量的函数来对信号进行描述的方法。

3、信号的分类

确定性信号、连续信号、周期信号、能量信号、奇、偶信号。

4、实验中用到的函数说明

♦plot函数：按线性比例绘制直角坐标二维图形。

调用格式如下：

plot(x,y)：绘制x对y的函数的线性图。

plot(x1,y1,x2,y2,…)：绘制多组x对y的线性图。

♦subplot函数：在一个绘图窗口中显示多个图形。

调用格式如下：

subplot(m,n,p)：产生m行n列的绘图区间的第p个绘图区间。

♦sym函数：定义信号为符号变量。

调用格式如下：

sym(fun)：fun为所要定义的表达式。

♦ezplot函数：绘制符号函数在一定范围内的二维图形。

调用格式如下：

ezplot(fun)：在[-2∏,2∏]区间内绘制函数。

ezplot(fun,[min,max])：在[min,max]区间内绘制函数。

♦axis函数：二维图形的坐标轴。