1、Matlab 应用实践课程设计 课程设计任务书 洗手 洗手 学生姓名 ： beef 专业班级 ： beef电子科学与技术 0701 班 洗手 指导教师 ： bef 刘金根 工作单位 ： beef 信息工程学院 洗手 题 目 : 洗手 基于 MATLAB 的连续时间系统的频域分析 洗手 初始条件 ： beef 洗手 MATLAB 6.5 微机 洗手 要求完成的主要任务 : 洗手 深入研究连续时间信号和系统时域分析的理论知识 。 洗手 利 用 MATLAB 强大的图形处理功能 、 bef符号运算功能以及数值计算功能 ， 吃饭 实现连续时间系统频域分析 。洗手洗手 1.利用 MATLAB 分析系统的
2、频率特性 ； beef洗手 2.用 MATLAB 实现连续时间信号的采样及重构 ； beef洗手 3. 撰写 MATLAB 应用实践课程设计说明书 。 洗手 洗手 时间安排 ： beef 洗手 学习 MATLAB 语言的概况 第 1天 洗手 学习 MATLAB 语言的基本知识 第 2、 beef3天 洗手 学习 MATLAB 语言的应用环境 ， 吃饭 调试命令 ， 吃饭 绘图能力 第 4、 beef5天 洗手 课程设计 第 6-9 天 洗手 答辩 第 10 天 洗手 指导教师签名 ： beef 年 月 日 洗手 系主任（或责任教师）签名 ： beef 年 月 日 洗手 洗手 Matlab 应用
3、实践课程设计 目 录 洗手 摘 要 洗手 1.绪 论 1 洗手 2.对课题内容的分析 2洗手 2.1 连 续时间信号概述 2 洗手 2.2 采样定理 2 洗手 2.3 总体思路 2 洗手 3 MATLAB 的仿真实现 3洗手 3.1 利用 MATLAB 分析系统的频率特性 3 洗手 3.1.1 低通滤波器 的频率特性 3 洗手 3.1.2 高 通滤波器 的频率特性 4 洗手 3.1.3 全 通滤波器 的频率特性 6 洗手 3.1.4 帯 通滤波器 的频率特性 6 洗手 3.2 用 MATLAB 实现连续时间信号的采样及重构 6 洗手 3.2.1 过采样 7 洗手 3.2.2 等采样 7 洗手
4、3.2.3 欠采样 8 洗手 4.心得体会 10 洗手 5.参考文献 11 洗手 附录 12 洗手 Matlab 应用实践课程设计 I 摘要 洗手 本文介 绍了 基于 MATLAB 的 连续时间系统的频域分析 。 洗手 首先利用 MATLAB 分析了系统的频率特性 ， 吃饭 分别分析了基于连续时间系统的低通滤波器 、 beef高通滤波器 、 beef带通滤波器 、 beef全通滤波器的频域特性 ， 吃饭 并依次做出了它们的时域冲激响应波形 、 beef频域内幅频特性波形 、 beef相频特性波形 。 洗手 在编程过程中分别用到了 y=abs( ) 、beefy=angle( ) 、 beefh
5、=freqs(b,a,w ) 等函数 。 洗手 然后用 MATLAB 实现了连续时间信号的采样及重构 ， 吃饭 并以 f(t)=Sa(t)为例 ， 吃 饭分别以过采样 、 beef等采样 、 beef欠采样三种情况 ,绘出原信号 、 b eef采样信号 、 beef重构信号的时域波形图 。 洗手洗手 洗手 关键词 ： bef连续时间系统 ； bef频 特性 ； bef采样 ； bef重构Matlab 应用实践课程设计 II Abstract 洗手 This article introduced based on the MATLAB run-on time system frequency r
6、ange analysis.First has analyzed the system frequency characteristic using MATLAB, analyzed separately based on the run-on time system low pass filter, has passed the filter, the bandpass filter high, all passes the filter the frequency range characteristic, and has in turn made in their time domain
7、 impulse response profile, the frequency range the amplitude-frequency characteristic profile, the frequency characteristic profile.Used y=abs separately in the programming process (), y=angle (), h=freqs (b, a, w) and so on the functions.Then has realized the run-on time signal sampling and restruc
8、turing with MATLAB, and take f(t)=Sa(t) as the example, respectively by the sampling, and so on the sampling, has owed the sampling three kind of situations, draws the original signal, the sampling signal, the restructuring signal time domain oscillogram.洗手 洗手 Key word: Run-on time system;beef Frequ
9、ency characteristic;beef Sampling;beef Restructuring1 1 绪论 洗手 MATLAB 是 国际上公认的优秀科技应用软件 ， 吃饭 它的基本功能是数值计算 、 beef符号运算 、 beef图形控制 ， 吃饭 它 的出现给“信号与系统”课程的计算机辅助教学带来了福音 ，吃饭 使利用计算机辅助学生完成“信号与系统”课程的数值计算 、 beef信号与系统分析的可视化建模及仿真调试成为可能 。 洗手 该软件由公司于是 1984 年推出 ， 吃饭 经过十几年的发展与完善 ， 吃饭 目前已成为科技界最流行的应用软件 。 洗手 它的主要特点是 ： beef
10、洗手 （）高效的数值计算及符号计算功能 ， 吃饭 能使用户从繁杂的数学运算分析中解脱出来 。 洗手洗手 （）完备的图形处理功能 ， 吃饭 实现计算结果和编程的可视化 。 洗手洗手 （）友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言 ， 吃饭 使学者易于学习和掌握 。洗手洗手 （）功能丰富的应用工具箱（如信号处理工具箱） ， 吃饭 为用户提供了大量方便实用的处理工具 。 洗手洗手 运用 MATLAB 对信号与线性系统进行分析与实现的具体 方法和过程 ， 吃饭 其目的在于 ：beef洗手 （） 让学生在学习“信号与系统”课程的同时 ， 吃饭 掌握 MATLAB 的应用 ， 吃饭 对 MATLAB洗手
11、语言在低年级学生中的推广应用起到促进作用 。 洗手洗手 （） 学会应用 MATLAB 的数值计算功能 ， 吃饭 将学生从繁琐的数学运算中解脱出来 ， 吃饭 从而将便多的时间留于对信号与系统的基本分析方法和应用的理解与思考 。洗手洗手 （） 让学生将课程中的重点 、 b eef难点及部分课后练习用 MATLAB 进行形象 、 b eef直观的可视化计算机模拟与仿真实现 ， 吃饭 从而加深对信号与系统基本原 理 、 beef方法及应用的理解 ， 吃饭 以培养学生主动获取知识和独立解决问题的能力 ， 吃饭 为学习后继专业课打下坚实的基础 。 洗手 本文将 以 MATLAB 为工具 ， 吃饭 对信号与
12、系统在 联系时间 系统的 频域进行 分析 。 洗手洗手 2 2 对课题内容的分析 洗手 2.1连 续时间信号概述 洗手 在某一时间区间内 ， 吃饭 除若干个不连续点外 ， 吃饭 如果任意识可都可给出确定的函数值 ，吃饭 则称该信号为连续时间信号 ， 吃饭 简称为连续信号 。 洗手 从严格意义上讲 ， 吃饭 MATLAB 数值计算的方法并不能处理连续时间信号 ， 吃饭 然而 ， 吃饭 可利用连续信号在等时间间隔的取样值 来近似表示连续信号 ， 吃饭 即当取样时间间隔足够小时 ， 吃饭 这些离散样值能够被MATLAB 处理 ， 吃饭 并且能较好地近似表示连续信号 。 洗手洗手 2.2采样定理 洗手
13、 对于一个有限频宽信号进行理想采样 ， 吃饭 当采样频率 2smww 时 ， 吃饭 采样值唯一确定 ；beef当此采样信号通过截止频率 cw 的理想低通滤波器后 ， 吃饭 原始信号可以完全重建 。 洗手通常把最低允许的采样频率 2 sf 称为奈奎斯特频率 ， 吃饭 把最大允许的采样间隔1/2mf 称为奈奎斯特间隔 。 洗手 洗手 2.3总体思路 洗手 利用 MATLAB 强大的图形处理功能 、 beef符号运算功能以及数值计算功能 ， 吃饭 实现连续时间系统频域分析 。 洗手 其中分析 系统的频率特性 时用到了 y=abs( ) 、 beefy=angle( ) 、beefh=freqs(b,
14、a,w ) 等函数 。 洗手 实现连续时间信号的采样及重构 时 把采样分为了过采样 、 beef等采样 、 beef欠采样三种情况 ， 吃饭 分别做它们的 原信号 、 beef采样信号 、 beef重 构信号的时域波形图 ， 吃饭 其中 用到 Sa(t)=sinc(t/pi)、b eeffa=f*Ts*wc/pi*sinc(wc/pi)*(ones(length(nTs),1)*t-nTs*ones(1,length(t)等函数 。 洗手3 3 设计内容 洗手 3.1 利用 MATLAB 分析系统的频率特性 洗手 3.1.1 低通滤波器 的频率特性 洗手 低通滤波器模型 ： beef 洗手 1
15、22 12( ) ,( ) ( )kkH s p ps b s c s p s p （ 其 中 共 轭 ）洗手 取 k=70,b=10,c=90 可得图 3.1.1 洗手 洗手 洗手 图 3.1.1 低通滤波器时域冲激响应波形 、 beef频域内幅频特性 、 beef相频特性 。 洗手洗手 对于 低 通滤波器 ， 吃饭 可以从图 3.1.1 看出 ， 吃饭 当 wH(s)0.8,而其相频特性为随着 w的增加而减小并逐渐趋近于 - 。 洗手洗手 3.1.2 高 通滤波器 的频率特性 洗手 高通滤波器模型 ： beef 22122 12( ) ,( ) ( )k s k sH s p ps b s
16、 c s p s p （ 其 中 共 轭 ）洗手 4 以下解法只供参考 ， 吃饭 方法不唯一 ： beef若令 1,2 ( 0)p m jn m 洗手 1）当 ， 吃饭 | ( )|H j k ， 吃饭 可以得出 ： beef 0.8 1.2k 洗手 2）考虑一种情况 :当 50 ， 吃饭 | ( 50 ) | 0.8Hj 洗手 由以上两条件可得 1p =-90-157j, 2p =-90+157j,k=1,并由此可通过 matlab 得图3.1.2 洗手 洗手 洗手 图 3.1.2 高 通滤波器时域冲激响应波形 、 beef频域内幅频特性 、 beef相频特性 。 洗手洗手 对于高通滤波器
17、， 吃饭 可以从图 3.1.2 看出 ， 吃饭 当 w50 时 1.2H(s)0.8,而其相频特性为随着 w 的增加而减小并逐渐趋近于 0。 洗手洗手 3.1.3 全通通滤波器 的频率特性 洗手 全 通滤波器模型 ： beef saHs sa 洗手 可以取 a =4， 吃饭 通过 matlab 可得图 3.1.3 洗手 5 洗手 图 3.1.3 全通 通滤波器时域冲激响应波形 、 beef频域内幅频特性 、 beef相频特性 。 洗手洗手 当 w 从 0 增大时 ， 吃饭 H( jw)的幅频特性是一条数值为 1 的水平线 ， 吃饭 即对输入信号的各频率分量都进行等值传输 ； beef而 jw从
18、 0 开始下降 ， 吃饭 最终趋于 - 。 洗手 这种网络称为全通网络 ， 吃饭 在传输系统中常用来进行相位校正 ， 吃饭 如作相位均衡器或移相器 。洗手洗手 6 洗手 3.1.4 带通滤波器 的频率特性 洗手 带 通滤波器模型 ： beef 2 as bHs s cs d 洗手 可取 a =25,b=40, c =18, d =306 由 matlab 可得图 3.1.4 洗手 洗手 洗手 图 3.1.4 带 通滤波器时域冲激响应波形 、 beef频域内幅频特性 、 beef相频特性 。 洗手洗手 对于 带 通滤波器 ， 吃饭 可以从图 3.1.4 看出 ， 吃饭 当 40w10 时 1.2
19、H(s)0.8,而其相频特性为随着 w 的增加 先增加 而 后 减小并逐渐趋近于 - /2。 洗手洗手 洗手 3.2 用 MATLAB 实现连续时间信号的采样及重构 洗手 我们选取信号 f (t ) Sa(t )作为被采样的信号 ， 吃饭 是因为 ： beef第一 ， 吃饭 f (t)是一个带限信号 ， 吃饭 其 1 mw ； beef第二 ， 吃饭 它是一个典型的信号 ， 吃饭 是分析其他信号的基础 ， 吃饭 因此完全有必要对它 信号 特征详加了解 。 洗手 此外 ， 吃饭 应该指出的是 ， 吃饭 实际信号中 ， 吃饭 绝大多数都不是严格意义上的带限信号 ， 吃饭 这时根据实际精度要求来确定信号的带宽mw 。 洗手洗手 对于一个有限频宽信号进行理想采样 ， 吃饭 当采样频率 2smww 时 ， 吃饭 采样值唯一确定 ；beef当此采样信号通过截止频率 cw 的理想低通滤波器后 ， 吃饭 原始信号可以完全重建 。 洗手通常把最低允许的采样频率 2 sf 称为奈奎斯特频率 ， 吃饭 把最大允许的采样间隔1/2fs 称为奈奎斯特间隔 。 洗手 洗手
