实验指导书定稿.doc

南方医科大学 信号采集综合实验讲义（一） 陈姿羽 喻德旷 杨丰 编 生物医学工程学院 电子技术系 2013年 9月 目录 信号与系统部分 1 实验一 基本信号的表达与绘图 2 一、实验目的： 2 二、 实验原理： 2 三、实验内容 5 四、思考题 5 实验二 连续时间系统的时域分析 7 一、实验目的 7 二、实验原理 7 三、实验内容 11 四、思考题 12 实验三 周期信号的傅里叶级数分析 13 一、实验目的 13 二、实验原理 13 三、实验内容 17 四、思考题 18 实验四 连续时间信号的傅里叶变换 19 一、实验目的 19 二、实验原理 19 三、实验内容 22 四、思考题 23 实验五 拉普拉斯变换、连续时间系统的S域分析 25 一、实验目的： 25 二、实验原理 25 三、实验内容 32 四、思考题 33 实验六 离散时间系统的时域分析 34 一、实验目的 34 二、实验原理 34 三、实验内容 36 四、思考题 37 实验七 Z变换 38 一、实验目的 38 二、实验原理 38 三、实验内容 40 四、思考题 40 数字信号处理部分 42 实验八 常见离散信号 43 一、实验目的 43 二、实验原理 43 三、实验内容 49 四、思考题 49 实验九 离散时间信号的频域分析 51 一、实验目的 51 二、实验原理 51 三、实验内容 60 四、思考题 61 实验十 时域采样与频域采样 62 一、实验目的 62 二、实验原理 62 三、实验内容 64 四、思考题 65 实验十一 离散傅立叶变换快速算法及应用 66 一、实验目的 66 二、实验原理 66 三、实验内容 75 四、思考题 75 实验十二 IIR数字滤波器 76 一、实验目的 76 二、实验原理 76 三、实验内容 96 四、思考题 97 实验十三 FIR数字滤波器设计 98 一、实验目的 98 二、实验原理 98 三、实验内容 108 四、思考题 108 实验十四 Simulink仿真实验 109 一、实验目的 109 二、实验原理 109 三、实验内容 116 四、思考题 117 附录 MATLAB简介 118  信号与系统部分 实验一 基本信号的表达与绘图 一、实验目的： 熟练Matlab的基本操作 熟悉信号处理课程中的基本信号，包括基本的连续信号和离散信号，学会利用Matlab仿真软件产生这些基本信号。 二、 实验原理： Matlab绘图基础 基本绘图常用函数 plot( ) subplot( ) figure hold on/off stem( ) ezplot( ) 该函数可以便捷地绘出符号函数的波形，但它的缺点是不够灵活，比如不能指定线型和颜色等。 交互式绘图 先建图，之后打开图像窗口菜单栏中view里的所有选项。 基本信号的表达与描述 连续信号和常用奇异信号的产生 正弦信号：其表达式为，其信号的参数：振幅、角频率、与初始相位。其波形如下图所示： 图 1 正弦信号 利用Matlab提供的函数cos和sin可产生正弦和余弦信号，弧度制。 指数信号: 指数信号可表示为。对于不同的取值，其波形表现为不同的形式，如下图所示： 图 2 指数信号 利用Matlab提供的函数exp( )描述指数函数。 抽样信号：其表达式为：。是一个偶函数，时，函数值为零。该函数在很多应用场合具有独特的运用。 图3 抽样信号 使用Matlab提供的函数sinc(x)可计算抽样信号，函数sinc(x)的定义为。 矩形脉冲信号 函数rectpulse(t)可产生高度为1、宽度为1、关于t=0对称的矩形脉冲信号。 函数rectpulse(t,w)可产生高度为1、宽度为w、关于t=0对称的矩形脉冲信号。 周期方波 函数产生基本频率为（周期）的周期方波。 函数产生基本频率为（周期）、占空比的周期方波。为一个周期中信号为正的时间长度。，，等同于。 周期三角波和锯齿波 Sawtooth是Matlab中产生锯齿波或三角波的函数。 x = sawtooth(t) x = sawtooth(t,width) 第一种调用方式，将产生周期为2π的锯齿波。以0~2π这个周期内为例，当t=0时，x=-1，当t=2π时，x=1。由此可见，在0~2π这个周期内，x(t)是关于t的以1/π为斜率的线段。 第二种调用方式中，width是0到1之间的标量。在0到2π×width区间内，x的值从-1线性变化到1；在2π×width~2π区间内，x的值又从1线性变化到-1。sawtooth(t,1)和sawtooth(t)是等价的。 阶跃信号 产生方式有两种，一种是直接生成，另一种方式是利用Matlab里自带的函数heaviside（） 冲激信号的产