图4.3 实验1说明模块
图中信号相加即为输入信号1和输入信号2在同一时刻简单的数值相加;信号移位为某一信号的时移,其波形会显示在第三个图形框,输入信号1和输入信号2的信号移位波形以不同的线性和颜色加以区分,如图4.4所示。
图4.4 信号移位波形
由图可知,输入信号1的移位波形是红色实线,输入信号2的移位波形是蓝色虚线。
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拆分序列功能是分解某一信号的奇偶量,该仿真时就用到了输入信号1,例如,输入一个幅值为2,频率为2,初相为0的一个方波,其奇偶量的分解如图4.5所示。
图4.5 拆分序列仿真图
图中红色线为信号的偶分量图,绿色线为信号奇分量图。
4.3 信号抽样
在系统引导界面中选择实验2 后点击“进入实验”即可进入实验2的主界面,基本构成与实验1类似。其仿真界面如图4.6所示。
图4.6 信号抽样的仿真界面
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图中显示的是对幅值和频率为1的升余弦脉冲信号进行抽样,抽样间隔为1,其中虚线为抽样信号的包络线。该仿真界面还可以仿真正弦波、方波和锯齿波的抽样图形。
4.4 信号频谱分析
信号频谱分析有模拟信号和数字数字信号的频谱分析,如图4.7为模拟信号的频谱分析仿真结果,是频率为50Hz的正弦波的频谱分析,我们还可以利用该仿真界面求方波和锯齿波的频谱图。图4.8为数字信号频谱分析仿真结果,是以锯齿波为例的,同样我们还可以求解正弦波、方波、锯齿波、Dirichlet函数和SINC函数的数字频谱分析。仿真时,我们只需要选择相应的波形,输入信号的频率、采样频率一些相关信息,点击“频谱分析”即可生成你所输入信号波形和该信号的频谱图。
图4.7 模拟信号频谱仿真图
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图4.8 数字信号频谱仿真图
4.5 LTI系统时域分析
LTI系统时域分析包括连续时间系统和离散时间系统。连续时间系统是求解某一系统的冲击响应和阶跃响应波形,如图4.9所示。
图4.9 连续时间系统仿真图
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由图可知,该LTI系统的微分方程为:
y''(t)?2y'(t)?32(t)?f'(t)?16f(t) (4-1)
其冲击响应波形和阶跃响应波形即为图中所示波形。
离散时间系统仿真界面可求解离散时间LTI系统的单位取样响应,并利用MATLAB工具箱中的impz函数绘出系统的单位取样响应,如图4.10所示。该离散时间的LTI系统的微分方程为:
3y(n)?4y(n?1)?2y(n?2)?x(n)?2x(n?1) (4-2)
利用该时域分析仿真界面,我们可以快速的求解出LTI系统的冲击函数、阶跃函数和单位取样函数,这大大减少了学生的运算量,而且结果以图形的形式显示出来,更加直观、易懂、易记。
图4.10 离散时间系统仿真图
4.6 滤波器设计
滤波器设计实验中包括模拟滤波器和数字滤波器的设计,其中模拟滤波器又包括巴特沃斯滤波器、切比雪夫I型滤波器、切比雪夫II型滤波器和椭圆滤波器,如图4.11为模拟巴特沃斯低通滤波器。
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