信号与系统课设 常用连续时间信号的可视化及微积分运算
信号与系统实验报告连续时间信号的时域分析
连续时间信号的时域分析一、 实验目的1、 掌握连续时间信号时域运算的基本方法；2、 掌握相关格式的调用格式及作用；3、 掌握连续信号的基本运算；4、 掌握利用计算机进行卷积的运算的原理和方法；5、 熟悉连续信号卷积运算函数conv 的应用；二、 实验原理信号的基本运算包括信号的相加(减)和相乘（除。
信号的时域变换包括信号的平移、翻转、倒相尺度变换等，由以下公式所描述：1、 相加（减）：12(t)f (t)f (t)f =±2、 乘：12f(t)f (t)f (t)=⨯3、 延时或平移：0f(t)f(t t )→-，0t 0>时右移，0t 0<时左移4、 翻转：→f(t)f(-t)5、 尺度变换：()()f t f at →，1a >时尺度缩小，1a <时尺度放大，0a <时还必须包含翻转6、 标量相乘：()()f t af t →7、 倒相：()()f t f t →-8、 微分：()()df t f t dt→ 9、 积分：()()tf t f d ττ-∞→⎰10、 卷积：12()()*()f t f t f t =三、 验证性实验1、 连续信号的相加>> clear all;>> t=0:0.0001:3;>> b=3;>> t0=1;u=stepfun(t,t0);>> n=length(t);>>fori=1:nu(i)=b*u(i)*(t(i)-t0);end>> y=sin(2*pi*t);>> f=y+u;>>plot(t,f);>>xlabel('时间(t)');ylabel('幅值f(t)');title('连续信号的相加');2、 连续信号的相乘>> clear all;>>t=0:0.0001:5;>>b=3;>>t0=1;u=stepfun(t,t0);>>n=length(t);>>for i=1:n>>u(i)=b*u(i)*(t(i)-t0);>>end>>y=sin(2*pi*t);>> f=y.*u;>>plot(t,f)>>xlabel(‘时间(t)’);ylabel(‘幅值f(t)’);title(‘连续信号的相乘’);3、 移位>> clear all;>> t=0:0.0001:2;>> y=sin(2*pi*t);>> y1=sin(2*pi*(t-0.2));>>plot(t,y,'-',t,y1,'--')4、 尺度变换>> clear all;>>t=0:0.0001:1;>>a=2;>>y=sin(2*pi*t);>>y1=sin(2*a*pi*t);>>subplot(2,1,1);>>plot(t,y);>>ylabel('y(t)');xlabel('t');>> title('尺度变换');>>subplot(2,1,2)>>plot(t,y1);>>ylabel('y1(t)');xlabel('t');四、 设计性实验1、 已知信号1f (t)(t 4)[U(t)U(t 4)]=-+--，2(t)sin(2t)f π=，用MATLAB 绘出下列信号的时域波形。
信号与系统实验一连续时间信号分析实验报告
实验一 连续时间信号分析一、实验目的（一）掌握使用Matlab 表示连续时间信号1、学会运用Matlab 表示常用连续时间信号的方法2、观察并熟悉常用信号的波形和特性（二）掌握使用Matlab 进行连续时间信号的相关运算1、学会运用Matlab 进行连续时间信号的时移、反褶和尺度变换2、学会运用Matlab 进行连续时间信号微分、积分运算3、学会运用Matlab 进行连续时间信号相加、相乘运算4、学会运用Matlab 进行连续时间信号卷积运算二、实验条件装用Matlab R2015a 的电脑。
三、实验内容1、利用Matlab 命令画出下列连续信号的波形图。
（1）)4/3t (2cos π+ 程序：t=-3:0.01:3; ft=2*cos(3*t+pi/4); plot(t,ft)图像：（2）)t (u )e 2(t--程序：t=-6:0.01:6; ut=(t>=0);ft=(2-1*exp(-t)).*ut; plot(t,ft)图像：（3）)]2()(u )][t (cos 1[--+t u t π 程序：t=-6:0.01:6; ut=(t>=0); ut2=(t>=2);ft=(1+cos(pi*t)).*(ut-ut2); plot(t,ft)图像：2、利用Matlab 命令画出复信号)4/t (j 2e )t (f π+=的实部、虚部、模和辐角。
程序：t=0:0.01:20;ft=2*exp(1j*(t+pi/4));subplot(2,2,1);plot(t,real(ft));title('ʵ²¿');axis([-0.5,20,-2.5,2.5]); subplot(2,2,2);plot(t,imag(ft));title('Ð鲿');axis([-0.5,20,-2.5,2.5]); subplot(2,2,3);plot(t,abs(ft));title('Ä£');axis([-0.5,20,-0.5,2.5]); subplot(2,2,4);plot(t,angle(ft));title('·ø½Ç');axis([-0.5,20,-3.5,3.5]);图像：3、已知信号的波形如下图所示：试用Matlab 命令画出()()()()2332----t f t f t f t f ，，，的波形图。
《信号与系统》课程实验报告
《信号与系统》课程实验报告《信号与系统》课程实验报告一图1-1 向量表示法仿真图形2．符号运算表示法若一个连续时间信号可用一个符号表达式来表示，则可用ezplot命令来画出该信号的时域波形。
上例可用下面的命令来实现（在命令窗口中输入，每行结束按回车键）。
t=-10:0.5:10;f=sym('sin((pi/4)*t)');ezplot(f,[-16,16]);仿真图形如下：图1-2 符号运算表示法仿真图形三、实验内容利用MATLAB实现信号的时域表示。
三、实验步骤该仿真提供了7种典型连续时间信号。
用鼠标点击图0-3目录界面中的“仿真一”按钮，进入图1-3。
图1-3 “信号的时域表示”仿真界面图1-3所示的是“信号的时域表示”仿真界面。
界面的主体分为两部分：1) 两个轴组成的坐标平面（横轴是时间，纵轴是信号值）；2) 界面右侧的控制框。
控制框里主要有波形选择按钮和“返回目录”按钮，点击各波形选择按钮可选择波形，点击“返回目录”按钮可直接回到目录界面。
图1-4 峰值为8V，频率为0.5Hz，相位为180°的正弦信号图1-4所示的是正弦波的参数设置及显示界面。
在这个界面内提供了三个滑动条，改变滑块的位置，滑块上方实时显示滑块位置代表的数值，对应正弦波的三个参数：幅度、频率、相位；坐标平面内实时地显示随参数变化后的波形。
在七种信号中，除抽样函数信号外，对其它六种波形均提供了参数设置。
矩形波信号、指数函数信号、斜坡信号、阶跃信号、锯齿波信号和抽样函数信号的波形分别如图1-5～图1-10所示。
图1-5 峰值为8V，频率为1Hz，占空比为50%的矩形波信号图1-6 衰减指数为2的指数函数信号图1-7 斜率=1的斜坡信号图1-8 幅度为5V，滞后时间为5秒的阶跃信号图1-9 峰值为8V，频率为0.5Hz的锯齿波信号图1-10 抽样函数信号仿真途中，通过对滑动块的控制修改信号的幅度、频率、相位，观察波形的变化。
《信号与系统》课程讲义1-2
ii)抽样特性： (t ) f (t )dt f (0)
证明： (t ) f (t )dt ( ) f ( )d ( ) ( ) f 0 d f 0
iv)延时抽样： v)关系：
t t f t dt f (t )
1 t
-1 0 f(-t-2) 1 -3 -2 0 t 2 t
0 1
1 -1
2 3
f(-3t-2)
0
t
§1.3信号的运算
②已知f(t)定义域为[-1,4]，求f(-2t+5)的定义域 解：
i)方法一：f(t)→f(-t) [-4,1]；f(-t)→f(-t+5) [1,6]；
ii)方法二： 1 2t 5 4 6 2t 1
f (t ) f 1 ( t ) f 2 ( t )
§1.3信号的运算
7．信号相乘 ① f (t ) f1 (t ) f 2 (t )
②常用在调制解调中 8．卷积
f (t ) f1 (t ) f 2 (t )
f1 ( ) f 2 (t )d
9．相关
a
Ke at (a 0)
③特性：微积分后仍为指数信号
§1.2 信号描述分类和典型示例
2．正弦信号 ①表达式：
f (t ) K sin(t )
②参数：K振幅， 角频率， 初相位 f(t) ③特性 i)周期信号， 0 2 1 T f ii)微积分后仍为正弦信号
3 8
t
t
f(t)
t
0 ln 2 2 ln 2 3 ln 2
3
练习
信号与系统实验讲义(Word)
信号与系统实验讲义自编电子教研室2013.02实验一连续信号可视化及时域运算与变换1、实验目的1）通过绘制典型信号的波形，了解这些信号的基本特征。
2）通过绘制信号运算结果的波形，了解这些信号运算对信号所起的作用。
2、实验主要仪器设备和材料计算机一台，MATLAB2010软件3、实验内容和原理原理：信号是随时间变化的物理量。
信号的本质是时间的函数。
信号的描述：时域法，频域法、信号的频域特性与时域特性之间有着密切的关系。
信号的分类：功率信号、能量信号、奇信号、偶信号、确定信号、随机信号。
可能涉及的MATLAB函数：plot函数、ezplot函数、sym函数、subplot函数。
对于连续时间信号，其微分运算是用diff来完成的。
其语句格式为diff(function,’variable’,n);其中function表示需要进行求导运算的信号，或者是被赋值的符号表达式；variable为求导运算的独立变量；n为求导的阶数，默认值为求一阶导数。
连续时间的积分运算用int函数来完成。
其语句格式为int(function,’variable’,a,b);其中function表示被积信号，或者是被赋值的符号表达式；variable为积分变量；a,b为积分上、下限，a和b省略时求不定积分。
内容：1．基于MATLAB的信号描述方法1）单位阶跃信号；2）单位冲激信号；3）符号函数；4）取样信号；5）门函数（选通函数）；6）单位斜坡信号；7）实指数信号；8）复指数信号；2．连续信号的基本运算1）信号的相加与相乘，2）信号的微分与积分，3）信号的平移和反转，4）信号的压扩，5）信号的分解为偶分量与奇分量之和，要求：在实验报告中写出完整的自编程序，必须手写，并给出实验结果。
1) MATLAB程序u t% 单位阶跃信号()t=sym(‘t’);y=Heaviside(t);ezplot(y,[-1,1]);grid on axis([-1 1 -0.1 1]);2）MATLAB程序：%单位冲激信号()tδt=-1:0.01:1;t=sym(‘t’);y=Dirac(t);ezplot(y,t);grid on3）MATLAB程序：sgn t取样信号%符号函数()t=-1:0.01:1;t=sign(t);plot(t,y) ;grid on axis([-1 1 -1.1 1.1]) ;4）MATLAB程序：Sa t%取样信号()t=-10*pi:0.1:10*pi;y=sinc(t/pi);plot(t,y) ;grid on axis([-10 10 -0.3 1.1]) ;5）MATLAB程序：% 门函数()g tτt=-3:0.01:3;f=rectpuls(t-0.5,1) ;plot(t,f) ; axis([-3 3 -0.1 1.1]) ; grid on6）MATLAB程序：% 单位斜坡信号t=-3:0.01:3;f=t.*u(t) ;plot(t,f) ; axis([-3 3 -0.1 1.1]) ; grid on7）MATLAB程序：% 实指数信号t=-3:0.01:3;A=2;a=-0.5;f=A.*exp(a*t) ;plot(t,f) ; axis([-3 3 -0.1 1.1]) ; grid on8）MATLAB程序：% 复指数信号t=-3:0.01:3;A=2;s=-0.5+j*0.2;f=A.*exp(s*t) ;subplot(221)plot(t,real(f));grid onsubplot(222)plot(t,imag(f));grid onsubplot(223)plot(t,abs(f));grid onsubplot(224)plot(t,angle(f));grid on2.1) 信号的相加与相乘t=0:0.01:3;f1=u(t)-u(t-1);f2=t.*(u(t)-u(t-1))+u(t-1); subplot(221) ;plot(t,f1) ;grid onsubplot(222) ;plot(t,f2) ;grid onsubplot(223) ;plot(t,f1+f2) ;grid onsubplot(224) ;plot(t,f1.*f2) ;grid on2)信号的微分与积分syms t f2f2=t*(heaviside(t)- heaviside(t-1)+ heaviside(t-1)); f=diff(f2,’t’,1);t=-1:0.01:2;ezplot(f,t);grid on syms t f1f1=heaviside(t)- heaviside(t-1);f=int(f1,’t’);t=-1:0.01:2;ezplot(f,t);grid on实验二 连续LTI 系统的时域分析1、实验目的1）熟悉连续LTI 系统在典型激励信号下的响应及其特征；2）掌握连续LTI 系统单位冲激响应的求解方法；3）重点掌握用卷积法计算连续时间系统的零状态响应；4）会用MATLAB 对系统进行时域分析。
信号可视化及时域运算课程设计方案(常用连续信号及信号的时移、反褶、尺度变换)
成绩评定表课程设计任务书目录一、引言1二、Matlab入门22.1 Matlab7.0介绍 (2)2.2利用Matlab7.0编程完成习题设计 (3)三、Matlab7.0实现连续时间信号时移、反褶、尺度变换的设计43.1常用连续时间信号的类别及原理43.2编程设计及实现43.3运行结果及其分析6四、结论17五、参考文献 (18)一、引言近年来，计算机多媒体教序手段的运用逐步普及，大量优秀的科学计算和系统仿真软件不断涌现，为我们实现计算机辅助教案和学生上机实验提供了很好的平台。
通过对这些软件的分析和对比，我们选择MATLAB语言作为辅助教案工具，借助MATLAB强大的计算能力和图形表现能力，将《信号与系统》中的概念、方法和相应的结果，以图形的形式直观地展现给我们，大大的方便我们迅速掌握和理解老师上课教的有关信号与系统的知识。
MATLAB是当前最优秀的科学计算软件之一，也是许多科学领域中分析、应用和开发的基本工具。
MATLAB全称是Matrix Laboratory,是由美国Mathworks公司于20世纪80年代推出的数学软件，最初她是一种专门用于矩阵运算的软件，经过多年的发展，MATLAB已经发展成为一种功能全面的软件，几乎可以解决科学计算中的所有问题。
而且MATLAB编写简单、代码效率高等优点使得MATLAB在通信、信号处理、金融计算等领域都已经被广泛应用。
它具有强大的矩阵计算能力和良好的图形可视化功能，为用户提供了非常直观和简洁的程序开发环境，因此被称为第四代计算机语言。
MATLAB 强大的图形处理功能及符号运算功能，为我们实现信号的可视化及系统分析提供了强有力的工具。
MATLAB 强大的工具箱函数可以分析连续信号、连续系统，同样也可以分析离散信号、离散系统，并可以对信号进行各种分析域计算，如相加、相乘、移位、反折、傅里叶变换、拉氏变换、Z 变换等等多种计算。
人们之间的交流是通过消息的传播来实现的，信号则是消息的表现形式，消息是信号的具体内容。
信号与系统-第2章
f (t)
K
两式相加:
cosωt =
1 2
(e
jωt
+
e
jωt )
(2-4)
0 K
t
两式相减:
sinωt =
1 2j
(e
jωt
－e
jωt )
(2-5)
(3) 复指数信号: f(t) = Ke st = Ke (σ+ jω)t
= Keσt (cosωt + j sinωt)
当 σ > 0 时为增幅振荡 ω = 0 时为实指数信号 σ < 0 时为衰减振荡
2
01
t
f(
1 2
t)
=
1 2
t
0
0＜t ＜4 其它
f(12 t)
2 0
4t
注意: 平移、反折和展缩都是用新的时间变量去代换原来的
时间变量, 而信号幅度不变.
t +2 －2＜t＜0 例2-5：已知 f(t) = －2t + 2 0＜t＜1
f (t)
2
0
其它
－2 0 1
t
求 f(2t－1),
f(
1 2
(1) 相加和相乘
信号相加: f t f1t f2 t fn t 信号相乘: f t f1t f2 t fn t
0 t＜0 例2-1：已知 f1(t) = sint t ≥ 0 , f2(t) =－sint, 求和积.
解: f1(t) + f2(t) =
－sint 0
t＜0 t≥0
0
t＜0
f1(t) f2(t) = －sin2t t ≥ 0 也可通过波形相加和相乘.
∞ t=0 作用: 方便信号运算.
沈阳理工大学信号与系统课程设计 常用连续时间信号的可视化及信号的尺度、奇偶分解运算
成绩评定表课程设计任务书摘要MATLAB目前已发展成为由MATLAB语言、MATLAB工作环境、MATLAB图形处理系统、MATLAB数学函数库和MATLAB应用程序接口五大部分组成的集数值计算、图形处理、程序开发为一体的功能强大的系统。
本次课程设计则在深入研究连续时间信号傅里叶级数分析理论知识的基础上，利用MATLAB强大的图形处理功能、符号运算功能以及数值计算功能，通过MATLAB编程进行图形功能仿真，从而实现连续时间周期信号频域分析的仿真波形，包括以下内容：用MATLAB实现常用连续时间信号的时域波形；用MATLAB实现信号的时域运算；用MATLAB实现信号的时域变换；用MATLAB实现信号简单的时域分解；用MATLAB实现连续时间系统的卷积积分的仿真波形；用MATLAB实现连续时间系统的冲激响应、阶跃响应的仿真波形；用MATLAB 实现连续时间系统对正弦信号、实指数信号的零状态响应的仿真波形。
关键词：MATLAB；图形处理；连续时间信号；目录1．MATLAB简介 (1)2．常用连续时间信号的波形 (2)2.1 常用连续时间信号的基本原理 (2)2.2 编程设计及实现 (2)2.3 运行结果及其分析 (5)3．常用连续时间信号的尺度变换 (8)3.1编程设计及实现 (8)3.1.1矩形波—尺度变换 (8)3.1.2三角波—尺度变换 (8)3.2运行结果及其分析 (10)4．常用连续时间信号的奇偶分解 (11)4.1 信号的奇偶分解原理 (11)4.2 编程设计及实现 (12)4.2.1对信号进行奇偶分解 (12)4.2.2将奇偶分量合并为原信号 (12)4.3运行结果及其分析 (13)4.3.1对信号进行奇偶分解 (13)4.3.2将奇偶分量合并为原信号 (14)5.结论 (15)6.参考文献 (16)1、 MATLAB简介1.1 MATLAB语言功能MATLAB是一个高精度的科学计算语言，它将计算、可视化编程结合在一个容易使用的环境中，在这个环境中，用户可以把提出的问题和解决问题的办法用熟悉的数学符号表示出来，它的典型使用包括：（1）数学和计算；（2）运算法则；（3）建模、仿真；（4）数值分析、研究和可视化；（5）科学的工程图形；（6）应用程序开发，包括创建图形用户接口。
信号与系统实验报告实验一常见连续信号的MATLAB表示北京理工大学珠海学院
信号与系统实验报告实验一常见连续信号的MATLAB表示北京理工大学珠海学院实验一常见连续信号的MATLAB表示报告人：姓名班级学号一、实验目的1、熟悉常见连续时间信号的意义、特性及波形；2、学会使用MATLAB表示连续时间信号的方法；3、学会使用MATLAB绘制连续时间信号的波形。
二、实验内容及运行结果一、运行以上5个例题的程序，保存运行结果。
1、对于连续信号()()() t ttSa tfsin ==，将它表示成行向量形式，同时用绘图命令plot( )函数绘制其波形。
程序:t1=-10:0.5:10;%定义时间t的取值范围及取样间隔（p=0.5），则t1是一个%维数为41的行向量f1=sin(t1)./t1; %定义信号表达式，求出对应采样点上的样值%同时生成与向量t1维数相同的行向量f1figure(1) %打开图形窗口1plot(t1,f1) %以t1为横坐标，f1为纵坐标绘制f1的波形xlabel('取样间隔p＝0.5');title('f(t)=Sa(t)=sin(t)/t');t2=-10:0.1:10;%定义时间t的取值范围及取样间隔（p=0.1），则t2是一个%维数为201的行向量f2=sin(t2)./t2; %定义信号表达式，求出对应采样点上的样值%同时生成与向量t2维数相同的行向量f2figure(2) %打开图形窗口2plot(t2,f2) %以t2为横坐标，f2为纵坐标绘制f2的波形xlabel('取样间隔p ＝0.1');title('f(t)=Sa(t)=sin(t)/t');运行结果:2、对于连续信号()()()tt t Sa t f sin ==，用符号表达式来表示它，同时用ezplot( )命令绘出其波形。
程序: syms t %符号变量说明f=sin(t)/t ; %定义函数表达式ezplot(f,[-10,10]) %绘制波形，并且设置坐标轴显示范围运行结果:3、用stepfun( )函数表示单位阶跃信号，并绘出其波形。
信号与系统 连续时间信号的实现与分析
一、图形描述
函数，即呈波浪形，但随着 t 增大，f 的幅值越来越小。
3） f (t) 3e(0.2 j0.5 )t(0 t 4) ，实部与虚部的图像相似，呈波浪形，
且幅值逐渐增大；幅值图像呈指数式增长；相位图像是个周期锯齿方波。
二、使用 Matlab 时要注意的问题
1、不要在命令行窗口直接输入主程序； 2、保存文档时名称只能用英文、数字及某些字符，且必须英文字 母开头，不能用函数名，也不能是纯数字； 3、建立函数 function 语句要另起脚本，不能与主程序放于同一个 脚本中； 4、程序的保存路径与格式。等等 三、体会
1、r(t)的图像从（0，0）开始递增，在 t=1 左右达到最大
幅值，最大幅值在（0.3，0.4）内，然后缓慢递减趋向于
0。
2、h[t]的图像从（0，0）开始迅速增大，然后迅速减小，
最后缓慢减小至 0，与冲激函数类似。
实验三 连续时间系统的频域分析
第一部分：实验预习报告
一、实验目的
1、加强 Matlab 编程能力。 2、掌握周期信号的频谱—— Fourier 级数的分析方法及其物理意 义。 3、了解傅里叶变换的特点及其应用。 4、了解连续系统的复频域分析的基本方法 5、掌握 Laplace 变换的意义、基本性质及应用。 6、理解函数的零、极点分布(极、零图)的特性。 7、掌握相关函数的调用方法。
1、y=conv(x,h)；用于求解两有限长序列的卷积。 2、编写函数时注意格式 3、被卷积的两个函数必须从 0 开始，否则要经过一系列的变换
三、体会
1、进一步掌握了 MATLAB 的使用方法 2、掌握了卷积求解连续时间系统响应的方法 3、用 matlab 求解连续时间系统响应很便捷，很直观。
信号与系统信号的时域分解与卷积积分
28
三、卷积的性质及卷积计算
(2) (t-t0 ) 是卷积的延迟器
y(t) f (t) (t t0 )=f (t t0 )
物理意义
f (t)
有用推论
(t t0 )
f (t t0 )
f (t t1) (t t2 ) f (t t1 t2 )
若：f1(t) f2 (t) y(t) 则： f1(t t1) f2(t t2) y(t t1 t2)
s 平面和z平面的对应关系
×
衰减振荡信号
j
×虚指数信号 ×
增长振荡信号
指数×衰减信号
×
直流信号
×
指数增长信号
jIm[z]
z esT rej r eT , T
× 虚指数信号
衰减振荡信号
×
×
× 指×数增长
指数衰减信号 直流 Re[z]
增长振荡信号
× 2
温故知新，上讲回顾
信号波形的翻转、展缩与平移
)
f3 (t
)]d
f1( )
f2 (t
)d
f1 (
)
f3 (t
)d
f1(t) f2 (t) f1(t) f3 (t)
物理意义：两个LTI系统并联，其总的单位冲激响应等
于各个子系统的单位冲激响应之和。也可通过交换律/
线性系统性质证明
f1 (t )
f2 (t) f3 (t)
f1(t) [ f2 (t) f3 (t)]
f1(t) f2 (t ) f3 (t) yzs (t) f1 (t) [ f2 (t) f3 (t)]
表明:两个LTI系统级联时，系统总的单位冲激响 应等于各个子系统单位冲激响应的卷积。
信号与系统实验报告—连续时间信号
信号与系统实验报告—连续时间信号实验名称：连续时间信号一、实验目的1、熟悉Matlab编程工具的应用；2、掌握利用Matlab进行连续时间信号的绘制、分析和处理。
二、实验原理连续时间信号是指在时间轴上连续存在的信号。
连续时间信号可以用数学函数来描述，并且它们是时间变量t的函数，其幅度可以是任意实数或复数。
连续时间信号可以由物理系统中的物理量得到，比如声音信号、图像信号等。
对于一个连续时间信号x(t)，可以对它进行各种变换，如平移、伸缩、反转等，这些操作可以用函数来表示。
其中，平移信号可以用x(t - a)表示，伸缩信号可以用x(at)表示，反转信号可以用x(-t)表示。
另外，通过利用傅里叶变换可以分析连续时间信号的频率构成，了解信号的频域特性，其傅里叶变换公式为：F(jω) = ∫[ -∞ , ∞ ] f(t) · e^(-jωt) · dt其中，F(jω)为信号在频域上的变换值，因此，我们可以通过傅里叶变换来分析信号在频域上的性质。
三、实验内容2、使用Matlab对信号进行平移、伸缩、反转等处理；3、使用Matlab对信号进行傅里叶变换，分析信号的频域特性。
四、实验步骤1、绘制信号首先，我们需要确定信号的形式和表示方法，根据实验要求选择不同的信号进行绘制。
在此以正弦信号为例，使用Matlab中的plot函数绘制正弦函数图形：t = 0: 0.01: 10;x = sin (2* pi* t);plot(t, x);xlabel('Time / s');title('Continuous sinusoidal signal');对信号进行平移、伸缩、反转处理也是十分简单的，只需要在信号函数上添加对应的变换操作即可。
以下是对信号进行平移、伸缩、反转处理的Matlab代码：3、进行傅里叶变换及频域分析Y = fft (x);P2 = abs (Y/L);P1(2:end-1) = 2* P1(2:end-1);title ('Single-Sided Amplitude Spectrum of x(t)');ylabel ('|P1(f)|');根据得到的频域分析结果，我们可以得出连续时间信号的功率、频率等特性。
信号与系统实验1：常见信号观测
信号与系统实验1：常见信号观测号的相加和相乘都是基于向量的点运算。
f ＝symadd(f1,f2);或f=f1+f2; ezplot(f)f ＝symmul(f1,f2);或f=f1*f2; ezplot(f)3、连续时间信号的微分和积分符号运算⼯具箱有强⼤的积分运算和求导功能。
连续时间信号的微分运算，可使⽤diff 命令函数来完成，其语句格式为：diff(function, ‘variable ’,n)其中， function 表⽰需要进⾏求导运算的函数，或者被赋值的符号表达式；variable 为求导运算的独⽴变量； n 为求导阶数，默认值为⼀阶导数。
连续时间信号积分运算可以使⽤int 命令函数来完成，其语句格式为：int(function, ‘variable ’, a, b)其中，function 表⽰被积函数，或者被赋值的符号表达式；variable 为积分变量；a 为积分下限，b 为积分上限，a 和b 默认时则求不定积分。
三、实验内容及步骤1、在“开始--程序”菜单中，找到MATLAB 程序，运⾏启动；进⼊MATLAB 后，⾸先熟悉界⾯；在MATLAB 命令⾏窗⼝（Command Window ）键⼊＞＞ edit 指令或者通过“ File ”菜单中的“ New ”⼦菜单下的“ M －File ”命令或者单击⼯具栏上的新建按扭，进⾏程序输⼊，然后将⽂件保存，扩展名设置为.Ｍ。
执⾏；记录运⾏结果图形，并与笔算结果对照。
2、利⽤Matlab 命令绘制直流及上述9个信号（可参考教材P62）；3、利⽤Matlab 命令绘制下列信号的波形图； (1) (2)()te u t --; (2) 0.32sin(),0303tet t -<<; (3)cos100cos3000,0.10.1t t t +-<<; (4) (20.5)[]k u k --;(5) 2()sin35kk π。
《信号与系统》CH2_连续时间信号与系统的时域分析
o
4t
对于离散信号，由于 f (a n) 仅在为a n 为整数时才有意义， 进行尺度变换时 可能会使部分信号丢失。
8
2.1 常用信号及信号的基本运算
信号的时间变换运算的一般形式是： f at b
获得它的方法除了将变量t换为at+b以外，一般按照以下步骤进行：
平移 f(t)
b>0,左移 b<0, 右移
右移t → t – 1
o1 t
左移t → t + 1
f (t-1) 1
o1 2 t f (t+1) 1
-1 o t
6
平移与翻转相结合
画出 f (2 – t)。
注意：是对t 的变换！
法一：①先平移f (t) → f (t +2)
②再翻转 f (t +2) → f (– t +2)
2.1 常用信号及信号的基本运算
f (t) (t) d t f (0)
δ(t-t0)
16
例2.2.1
(1)
sin(t ) (t) sin( ) (t) 2 (t)
4
4
2
(2)
sin(t ) (t) d t 2
0
4
2
(3)
sin(t ) (t) d t 0
（2）特征根中含有重根，不妨设λ1 为r重根，此时，yx(t)为：
n
yx t c0 c1t ... cr1t r1 e1t
ck ekt
t≥0
k r 1
3.确定系数ck
由n个初始条件 y 0 , y 0 ,..., yn1 0 来确定系数ck
《信号与系统》课程设计
《信号与系统》课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握信号与系统的基本概念，包括连续信号与离散信号、线性时不变系统等；2. 学会运用数学工具描述和分析信号与系统的性质，如傅里叶变换、拉普拉斯变换和z变换等；3. 掌握信号与系统中的典型应用，如信号的采样与恢复、通信系统中的调制与解调等。
技能目标：1. 能够运用所学的理论知识分析实际信号与系统的性能，并解决相关问题；2. 熟练运用数学软件（如MATLAB）进行信号与系统的仿真实验，提高实际操作能力；3. 培养学生的团队协作和沟通能力，通过小组讨论、报告等形式，提高学生的学术交流能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对信号与系统领域的兴趣，激发学生的学习热情和求知欲；2. 增强学生的社会责任感，使学生认识到信号与系统在通信、电子等领域的广泛应用，为国家和社会发展做出贡献；3. 培养学生严谨、务实的学术态度，提高学生的自主学习能力和终身学习能力。
本课程针对高年级本科生，具有较强的理论性和实践性。
在课程设计中，将充分考虑学生的特点和教学要求，结合信号与系统领域的最新发展，注重理论与实践相结合，培养学生的创新能力和实践能力。
通过本课程的学习，使学生具备扎实的信号与系统理论基础，为后续相关课程和未来职业生涯打下坚实基础。
二、教学内容1. 信号与系统基本概念：连续信号与离散信号、线性时不变系统等；- 教材章节：第1章 信号与系统概述2. 数学工具描述与分析：- 傅里叶变换、拉普拉斯变换、z变换；- 教材章节：第2章 信号的傅里叶分析，第3章 系统的s域分析，第4章 离散时间信号与系统分析3. 信号与系统的典型应用：- 信号的采样与恢复；- 通信系统中的调制与解调；- 教材章节：第5章 信号的采样与恢复，第6章 通信系统4. 信号与系统仿真实验：- 使用MATLAB进行信号与系统仿真实验；- 教材章节：第7章 信号与系统仿真5. 团队协作与学术交流：- 小组讨论、报告等形式，进行案例分析和学术交流。
信号与系统实验报告 连续信号的时域描述与运算
信号与系统实验报告课程名称：信号与系统实验实验项目名称：连续信号的时域描述与运算专业班级：姓名：学号：完成时间：年月日一、实验目的1．通过绘制典型信号的波形,了解这些信号的基本特征。
2．通过绘制信号运算结果的波形,了解这些信号运算对信号所起的作用。
二、实验原理1．基于MATLAB的信号描述方法如果一个信号在连续时间范围内(除有限个间断点外)有定义,则称该信号为连续时间信号,简称为连续信号。
从严格意义上讲, MATLAB数值计算的方法并不能处理连续信号,但是可利用连续信号在等时间间隔点的采样值来近似表示连续信号,即当采样间隔足够小时,这些离散采样值能够被MATLAB处理,并且能较好地近似表示连续信号。
(1)向量表示法对于连续时间信号f(t)，可以定义两个行向量f和t来表示，其中向量t是形如t=t1：Δt：t2的MATLAB命令定义的时间范围向量，t1为信号起始时间,t2为终止时间,Δt为时间间隔；向量f为连续时间信号f(t)在向量t所定义的时间点上的采样值。
(2)符号运算表示法如果信号可以用一个符号表达式来表示,则可用ezplot命令绘制出信号的波形。
2．连续信号的基本运算(1)信号的相加与相乘信号的已知信号f1(t)、f2(t),信号相加和相乘记为f(t)=f1(t)+f2(t)f(t)=f1(t)·f2(t)(2)微分与积分对于连续时间信号,其微分运算是用diff函数来完成的。
其语句格式为：diff(function,’variable’,n)；其中function表示需要进行求导运算的信号,或者被赋值的符号表达式;variable为求导运算的独立变量；n为求导的阶数,默认值为求一阶导数。
连续信号的积分运算用int函数来完成。
其语句格式为：int(function,’variable’,a,b);其中function表示被积信号,或者被赋值的符号表达式;variable为积分变量;a,b为积分上、下限,a和b省略时求不定积分。
信号与系统报告实验1连续时间信号的MATLAB表示与计算
title('ft=Sa(2t)'); grid on; f1=sinc((t*2-2)*2); subplot(1,2,2); plot(t,f1); title('f(2t-2)'); grid on; 图形：
（5）编写m文件，并以Q1_4为文件名存盘。实现如图1—14所示的信号f（t）。 程序源码： t=-5:0.01:5; f1=2*heaviside(t+1)-heaviside(t-1)-2*heaviside(t-2)+heav iside(t-3); plot(t,f1); grid on; title('f(t)') axis([-5 5 -3 3]); 图形：
（3）、编写m文件，并以Q1_2为文件名存盘绘出e-2（u（t）-u （t-3））信号，给图形标出名称和坐标轴名称。 程序源码： syms t ft=sym('1*exp(-2*t)*(heaviside(t)-heaviside(t-3))'); ezplot(ft); title('exp(-2*t)*((u(t)-u(t-3))'); xlabel('t'); ylabel('ft'); grid on; 图形：
三、实验中遇到的问题 实验中经常出现各种错误，往往因为各种细小错误的出现使得整个程序运行错误。第1题中要注意所定义的函数名须与所保存的文件名一致，单位阶跃信号u(t)和单位冲激信 号需要输入数据才能得到相应的信号波形。第2题中的信号是由两个信号函数相加而成，并不是两个信号波形的叠加，故所得波形中间没有一横。其中第三个图是由两个三角波 脉冲信号相减而成，开始时用三角波脉冲信号减去矩形脉冲信号，运行并没有得到所要的信号波形。第4题需要增大时间t的取值范围才能得到函数的多个周期波形，以便于判 断函数是否为周期性信号。 在这次实验中我体会到：实验就是一个发现错误并改正错误的 过程。正因为有错误的出现才显示出实验的魅力。
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成绩评定表课程设计任务书目录一、引言 (1)二、Matlab入门 (2)2.1 Matlab7.0介绍 (2)2.2利用Matlab7.0编程完成习题设计 (3)三、Matlab7.0实现连续时间信号微积分运算的设计 (4)3.1常用连续时间信号的类别及原理 (4)3.2编程设计及实现 (4)3.3运行结果及其分析 (7)四、结论 (16)五、参考文献 (17)一、引言人们之间的交流是通过消息的传播来实现的，信号则是消息的表现形式，消息是信号的具体内容。
《信号与系统》课程是一门实用性较强、涉及面较广的专业基础课，该课程是将学生从电路分析的知识领域引入信号处理与传输领域的关键性课程,对后续专业课起着承上启下的作用. 该课的基本方法和理论大量应用于计算机信息处理的各个领域,特别是通信、数字语音处理、数字图像处理、数字信号分析等领域,应用更为广泛。
近年来，计算机多媒体教序手段的运用逐步普及，大量优秀的科学计算和系统仿真软件不断涌现，为我们实现计算机辅助教学和学生上机实验提供了很好的平台。
通过对这些软件的分析和对比，我们选择MATLAB语言作为辅助教学工具，借助MATLAB强大的计算能力和图形表现能力，将《信号与系统》中的概念、方法和相应的结果，以图形的形式直观地展现给我们，大大的方便我们迅速掌握和理解老师上课教的有关信号与系统的知识。
MATLAB是当前最优秀的科学计算软件之一，也是许多科学领域中分析、应用和开发的基本工具。
MATLAB全称是Matrix Laboratory,是由美国Mathworks公司于20世纪80年代推出的数学软件，最初它是一种专门用于矩阵运算的软件，经过多年的发展，MATLAB已经发展成为一种功能全面的软件，几乎可以解决科学计算中的所有问题。
而且MATLAB编写简单、代码效率高等优点使得MATLAB在通信、信号处理、金融计算等领域都已经被广泛应用。
它具有强大的矩阵计算能力和良好的图形可视化功能，为用户提供了非常直观和简洁的程序开发环境，因此被称为第四代计算机语言。
MATLAB 强大的图形处理功能及符号运算功能，为我们实现信号的可视化及系统分析提供了强有力的工具。
MATLAB 强大的工具箱函数可以分析连续信号、连续系统，同样也可以分析离散信号、离散系统，并可以对信号进行各种分析域计算，如相加、相乘、移位、反折、傅里叶变换、拉氏变换、Z 变换等等多种计算。
作为信号与系统的基本分析软件之一，利用MATLAB进行信号与系统的分析与设计是通信以及信息工程学科的学生所要掌握的必要技能之一。
通过学习并使用MATLAB语言进行编程实现课题的要求，对学生能力的培养极为重要。
尤其会提高综合运用所学理论知识进行分析问题、解决问题的能力，也便于将理论知识与实践相结合，并得以更好地掌握信号分析与处理的基本方法与实现。
这也将为后续相关的课程学习打下一定的基础,从而在以后相关课程设计与分析的时候达到对MATLAB的熟练应用与融会贯通。
二、Matlab入门2.1 Matlab7.0介绍Matlab7.0比Matlab的老版本提供了更多更强的新功能和更全面、更方便的联机帮助信息。
当然也比以前的版本对于软件、硬件提出了更高的要求。
在国内外Matlab已经经受了多年的考验。
Matlab7.0功能强大，适用范围很广。
其可以用来线性代数里的向量、数组、矩阵运算，复数运算，高次方程求根，插值与数值微商运算，数值积分运算，常微分方程的数值积分运算、数值逼近、最优化方法等，即差不多所有科学研究与工程技术应用需要的各方面的计算，均可用Matlab来解决。
MATLAB7.0提供了丰富的库函数（称为M文件），既有常用的基本库函数，又有种类齐全、功能丰富多样的的专用工具箱Toolbox函数。
函数即是预先编制好的子程序。
在编制程序时，这些库函数都可以被直接调用。
无疑，这会大大提高编程效率。
MATLAB7.0的基本数据编程单元是不需要指定维数的复数矩阵，所以在MATLAB环境下，数组的操作都如数的操作一样简单方便。
而且，MATLAB7.0界面友好，用户使用方便。
首先，MA TLAB具有友好的用户界面与易学易用的帮助系统。
用户在命令窗里通过help命令可以查询某个函数的功能及用法，命令的格式极为简单。
其次，MATLAB 程序设计语言把编辑、编译、连接、执行、调试等多个步骤融为一体，操作极为简单。
除此之外，MATLAB7.0还具有强大的图形功能，可以用来绘制多姿多彩的图形，直观而形象。
综上，在进行信号的分析与仿真时，MATLAB7.0无疑是一个强大而实用的工具。
尤其对于信号的分析起到了直观而形象的作用，非常适合与相关课题的研究与分析。
2.2利用Matlab7.0编程完成习题设计在熟悉了MATLAB7.0的基本界面之后，可以通过简单的编程与相关函数的调用，实现一些常用时间信号的可视化操作。
例如：编程实现矩形波的仿真。
程序如下，直接在命令窗口键入如下程序：%rectpulst=-4:0.001:4;T=2;ft=rectpuls(t,T);plot(t,ft)axis([-4,4,-0.5,1.5])仿真图形如下：图1三、Matlab7.0实现连续时间信号微积分运算的设计3.1常用连续时间信号的类别及原理在信号与系统中，常用的连续时间信号有三角波信号、指数信号、正余弦信号、抽样信号、单位阶跃信号、冲击信号等。
这些信号的归类都是按照函数取值的连续性与离散性划分的。
即如果在讨论的的时间间隔内，除若干不连续点之外，对于任意时间值都可以给出确定的函数值，此信号就称为连续信号。
在连续时间信号的时域运算中，微积分运算是一种常见的运算。
其中，函数的微分运算需要使用diff函数，其使用方法如下：(1) diff(S,'v')：对符号对象S 中指定的符号变量v 求其1 阶导数。
(2) diff(S)：对符号对象S 中的默认的独立变量求其1 阶导数。
(3) diff(S,n)：对符号对象S 中的默认的独立变量求其n 阶导数。
(4) diff(S,'v',n)：对符号对象S 中指定的符号变量v 求其n 阶导数。
函数的积分运算使用的函数为int函数，使用方法与diff函数类似，主要实现的是常用时间信号的积分运算。
在编写程序过程中，可以通过冒号运算符产生一个行向量定义自变量的取值范围，通过相关语句定义坐标的纵轴与横轴取值，通过调用plot或者ezplot 函数可以实现相关运算的图形可视化及其仿真。
3.2编程设计及实现1：三角波信号t=-3:0.001:3;ft=tripuls(t,4,0.5);plot(t,ft)2：阶跃函数信号syms t yy=heaviside(t);t=-4:0.01:4;ezplot(y,t);grid on3：指数函数t=0:001:10;A=1;a=0.4;ft=A*exp(a*t);plot(t,ft)4：正弦函数t=0:0.001:2*pi;w0=2;phi=0;ft1=sin(w0*t+phi);plot(t,ft1)5：抽样信号syms t y fy=sinc(2*t);t=0:0.01:pi;ezplot(y,t);grid on6：正弦函数的微分运算syms t y fy=sin(2*t);f=diff(y,t);t=0:0.01:pi;ezplot(f,t);grid on7：正弦函数的积分运算syms t y fy=sin(2*t);f=int(y,t);t=0:0.01:pi;ezplot(f,t);grid on8：指数函数的微分运算syms t y fy=1*exp(-0.4*t);f=diff(y,t);t=0:0.01:10;ezplot(f,t);grid on9：指数函数的积分运算syms t y fy=1*exp(-0.4*t);f=int(y,t);t=0:0.01:10;ezplot(f,t);grid on3.3运行结果及其分析对应以上九个相关程序，其可视化及其仿真图如下：1：三角波信号图22：阶跃函数信号图33：指数函数图44：正弦函数图55：抽样信号图66：正弦函数的微分运算图77：正弦函数的积分运算图88：指数函数的微分运算图99：指数函数的积分运算图10四、结论在这次信号与系统课程设计中，我首先花了较多的时间查阅资料，进行反复的练习。
由于是第一次做信号与系统的课程设计，对于相关设计过程和分析方法以及MATLAB软件的使用并不大熟练。
但功夫不负有心人，最终还算顺利完成，这对我以后学习相关的课程以及进行更高层次的信号与系统设计都奠定了不错的基础。
在设计过程中，出现了各种各样的问题，有些是单一原因引起的，有的是综合原因引起的，这些都很考验我的毅力与坚持。
但是我掌握了研究这类问题的方法，即问题解决的过程就是要从问题所表现出来的情况出发，通过反复推敲，作出相应判断，逐步找出问题的症结所在，从而一举击破。
对于信号与系统课程设计，尤其在使用MATLAB软件进行相关信号的仿真与分析时，这种分析解决问题的能力就更为重要。
正所谓“纸上得来终觉浅，觉知此事要躬行。
”学习任何知识，仅从理论上去求知，而不去实践、探索是不够的。
通过为期数天的MATLAB课程设计，我对MATLAB这个仿真软件有了更进一步的认识和了解。
在这数天时间里，我通过自己摸索，查阅资料，并且在指导老师的指导下完成了常用连续时间信号的编程与仿真；并最终将课程设计报告总结完毕。
在整个设计过程中我懂得了许多东西，也培养了独立思考和设计的能力，树立了对知识应用的信心，相信会对今后的学习工作和生活有非常大的帮助，并且提高了自己的动手实践操作能力，使自己充分体会到了在设计过程中的成功喜悦。
虽然这个设计做的不是太成功，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。
在没有做课程设计以前，觉得课程设计只是对知识的单纯总结，但是通过这次课程设计发现自己的看法有点太片面，课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，也是对自己能力的一种提高，通过这次课程设计使自己明白了原来的那点知识是非常欠缺的，要学习的东西还很多，通过这次课程设计，我明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作和生活中都应该不断的学习，努力提高自己的知识和综合素质。
希望以后像这样的课程设计可以多一点。
仅仅对MATLAB软件的使用来说，这次课程设计给了我一定的信号与系统的设计与分析基础，但是它教给我的分析问题、解决问题的方法则是无价的，对我以后进行相关的更高层次的信号与系统课程设计都将会是不错的借鉴，甚至会在以后的工作与学习中对我产生深远的影响。
五.参考文献1：梁虹.信号与线性系统分析---基于MATLAB的方法与实现.北京：高等教育出版社，2006.2：郑君里，谷源涛.信号与系统：MATLAB综合实验.北京：高等教育出版社，2008.3：肖伟、刘忠. MATLAB程序设计与应用[M].北京：清华大学出版社 2005.。