信号与信号处理实验指导书.doc

信号与信号处理 实验指导书 周小微 徐明彪 金宁 编 中 国 计 量 学 院 2006 年 2 月 目 录 第一篇 MATLAB应用基础 第一章 MATLAB及其工作环境介绍 1 1.1 MATLAB简介 1 1.2 MATLAB的工作环境介绍 1 1.3 MATLAB的基本管理命令 3 第二章 MATLAB的数值计算功能 5 2.1 变量与赋值语句 5 2.2 MATLAB矩阵 6 2.3 MATLAB表达式 10 2.4 MATLAB常用数学函数 12 2.5 矩阵的基本运算 12 2.6 数组运算 16 2.7 多项式及其运算 17 第三章 MATLAB程序设计入门 19 3.1 M文件 19 3.2 数据的输入输出 21 3.3 全局变量和局部变量 23 3.4 程序流程控制 23 第四章 MATLAB的符号运算功能 28 4.1 建立符号对象 28 4.2 符号算术运算 29 4.3 符号微积分运算 32 4.4 符号函数的可视化 34 第五章 MATLAB的可视化功能 37 5.1 二维图形 37 5.2绘制三维图形 42 5.3 特殊坐标图形 44 5.4 图形句柄 45 第六章 MATLAB数字信号处理函数简介 51 6.1 MATLAB常用信号生成函数 51 6.2 常用窗的MATLAB函数表示 52 6.3 滤波器分析与实现函数 53 6.4 变换函数 55 6.5 MATLAB在信号处理中的应用举例 56 第二篇 信号与信号处理软件实验 实验一 熟悉MATLAB环境 64 实验二 信号的卷积与系统的响应 67 实验三 利用DFT分析模拟信号频谱 71 实验四 随机信号功率谱分析 75 实验五 离散信号与离散系统分析基础 79 实验六 离散傅里叶变换（DFT） 83 实验七 快速傅里叶变换（FFT）算法实现 86 实验八 IIR数字滤波器的设计 90 实验九 FIR数字滤波器的设计 94 实验十 信号滤波 98 实验十一 信号的调制与解调 99 实验十二 信号的时频分析和小波分析 102 第三篇 信号与信号处理硬件实验 实验一 常用信号的分类与信号的合成 104 实验二 信号的抽样与恢复 109 实验三 模拟滤波器实验 112 实验四 一阶网络特性测量 118 参考书目 121 附录 122  第一篇 MATLAB应用基础 第一章 MATLAB及其工作环境介绍 1.1 MATLAB简介 MATLAB的启动 MATLAB的启动有如下两种方式： 方式一：双击Windows 2000操作系统桌面上的MATLAB快捷方式，即可启动并打开MATLAB命令窗口。 方式二：单击【开始】菜单，依次指向【程序】-【MATLAB】即可启动并打开MATLAB命令窗口。 MATLAB的工作环境 MATLAB的工作环境主要由命令窗（Command Window）、若干个图形窗(Figure window）、文本编辑器(File Editor)和文件管理器组成。各视窗之间的切换可用快捷键Alt+Tab。 命令窗 命令窗是人们与MATLAB作人机对话的主要环境，通过它可以键入MATLAB的各种命令并读出相应的结果。但要注意，每一条命令或命令行键入后都要按回车键，命令才会被执行。例如，键入 a=ones(3,3) 然后按回车键，即可创建一个3*3且元素值为1的矩阵，并显示如下运行结果： a= 1 1 1 1 1 1 1 1 1 图形窗 通常，只要执行了任意一种绘图命令，图形窗就会自动产生。绘图都在这一图形窗中进行。如果想再建一个图形窗，则可键入figure，MATLAB会新建一个图形窗，并自动给它排出序号。 文本编辑器 MATLAB程序编辑有行命令方式和文件方式两种，行命令方式是在命令窗中一行一行地输入程序，计算机每次对一行命令作出反应，像计算器那样，只能编简单的程序，在入门时通常用这种方式。文件方式适用于稍复杂一些的程序，此时把程序写成一个有多行语句组成的文件，让MATLAB来执行这个文件中的全部语句。编写和修改这种文件程序就要用到文件编辑器。 文件管理窗 在较为复杂的程序中，特别是涉及与其它软件系统进行文件或数据交换时，需要用到文件管理系统。MATLAB利用了Window操作系统本身的文件管理器。高版本的MATLAB已把MATLAB文件管理所需的功能集成到MATLAB命令窗口中，使用非常方便。 获取帮助信息 MATLAB为用户提供了强大的在线帮助功能。获取帮助信息有如下两种方式： 用帮助菜单获取帮助信息 单击MATLAB命令窗口菜单栏的（Help）菜单项，选择（H