Python信号分析 | 信号的表示（二）【三角、复指数、矩形脉冲、阶跃】

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Python信号分析 | 信号的表示（一）

1、三角信号
三角信号在MATLAB中用tripuls函数表示。

            
              ft=tripuls(t,width,skew)

            
          

产生幅度为1，宽度为width，且以0为中心左右各展开width/2大小，斜度为skew的三角波。
width默认值为1，skew的取值范围为[-1,1]。
在Python中用一个分段函数来表示三角信号。
Python代码如下：

            
              """
     三角信号
"""
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

def triangle_wave(x,c,hc):    #幅度为hc，宽度为c,斜度为hc/2c的三角波
     if x>=c/2:
          r = 0.0
     elif x<=-c/2:
          r = 0.0
     elif x > -c/2 and x<0:
          r=2*x/c*hc+hc
     else:
          r=-2*x/c*hc+hc
     return r

x=np.linspace(-3,3,1000)
y=np.array([triangle_wave(t,4.0,1.0) for t in x])
plt.ylim(-0.2,1.2)
plt.plot(x,y)
plt.show()

            
          

运行结果如下图：

2、复指数信号
在MATLAB中，复指数函数的调用格式为：
exp((a+j*w)*t)
在Python中的函数表示为：
exp((complex(a,w))*t)
Python代码如下：

            
              """
     复指数信号
"""

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

t=np.linspace(-3.0,3.0,1000)
plt.ylim(0,4)
f=2*np.exp((complex(-0.5,8))*t)
plt.subplot(221)
plt.title(u'实部')
plt.plot(t,np.real(f))
plt.subplot(222)
plt.title(u'虚部')
plt.plot(t,np.imag(f))
plt.subplot(223)
plt.title(u'绝对值')
plt.plot(t,np.abs(f))
plt.subplot(224)
plt.title(u'angle')
plt.plot(t,np.angle(f))
plt.show()

            
          

运行结果：

3、矩形脉冲信号
在MATLAB中，矩形脉冲信号可用rectpuls函数产生，其调用格式为：
y=rectpuls(t,width)
该函数生成幅度为1,宽度为width，以t=0为对称中心的矩形脉冲信号。
Python中用一个分段函数表示矩形脉冲信号。
代码如下：

            
              """
     矩形脉冲信号
"""

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

def rect_wave(x,c,c0):     #起点为c0，宽度为c的矩形波
     if x>=(c+c0):
          r=0.0
     elif x
              
            
          

运行结果：

4、阶跃信号
在MATLAB中，阶跃信号用“t>=0”产生，调用格式为：
ft=(t>=0)
在Python中可以用where函数绘制其波形，调用格式为：
where(condition，[x,y])
该函数的返回结果是根据前面的条件判断输出x还是y。
Python代码如下：

            
              """
     阶跃信号
"""

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
#定义阶跃信号
def unit(t):
     r=np.where(t>0.0,1.0,0.0)
     return r
t=np.linspace(-1.0,3.0,1000)
plt.ylim(-1.0,3.0)
plt.plot(t,unit(t))
plt.show()

            
          

运行结果：

5、符号算法表示正弦信号
Python代码如下：

            
              """
    符号算法表示正弦信号
"""
import numpy as np
from sympy import plot,sin,Symbol
t=Symbol('t')   #定义符号变量t
y=sin(np.pi/4*t)
plot(y)

            
          

运行结果：