信號(hào)與系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告</p><p>　　課程名稱(chēng) 信號(hào)與系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　設(shè)計(jì)起止日期 2013-6-18至2013-6-27 </p><p>　　學(xué) 院 信息與通信工程 </

2、p><p>　　專(zhuān) 業(yè) 電子信息工程 </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　班級(jí)/學(xué)號(hào) </p><p>　　成 績(jī) </p><p>　　指

3、導(dǎo)老師簽字 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1、課程設(shè)計(jì)目的1</p><p>　　2、課程設(shè)計(jì)要求1</p><p>　　3、課程設(shè)計(jì)任務(wù)1</p><p>　　4、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容1</p>

4、<p><b>　　5、總結(jié)11</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)12</b></p><p><b>　　附錄12</b></p><p><b>　　1、課程設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　“信號(hào)與系統(tǒng)”是一門(mén)重要的

5、專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，MATLAB作為信號(hào)處理強(qiáng)有力的計(jì)算和分析工具是電子信息工程技術(shù)人員常用的重要工具之一。本課程設(shè)計(jì)基于MATLAB完成信號(hào)與系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，以提高學(xué)生的綜合應(yīng)用知識(shí)能力為目標(biāo)，是“信號(hào)與系統(tǒng)”課程在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)上的必要補(bǔ)充。通過(guò)課設(shè)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生理論課程學(xué)習(xí)興趣，提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。</p><p><b>　　2、課程設(shè)計(jì)要求</b></p>

6、<p>　　（1）運(yùn)用MATLAB編程得到簡(jiǎn)單信號(hào)、簡(jiǎn)單信號(hào)運(yùn)算、復(fù)雜信號(hào)的頻域響應(yīng)圖；</p><p>　　（2）通過(guò)對(duì)線性時(shí)不變系統(tǒng)的輸入、輸出信號(hào)的時(shí)域和頻域的分析，了解線性時(shí)不變系統(tǒng)的特性，同時(shí)加深對(duì)信號(hào)頻譜的理解。</p><p><b>　　3、課程設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　?。?）根據(jù)設(shè)計(jì)題目的要求，熟悉相關(guān)內(nèi)

7、容的理論基礎(chǔ)，理清程序設(shè)計(jì)的措施和步驟；</p><p>　?。?）根據(jù)設(shè)計(jì)題目的要求，提出各目標(biāo)的實(shí)施思路、方法和步驟；</p><p>　?。?）根據(jù)相關(guān)步驟完成MATLAB程序設(shè)計(jì)，所編程序應(yīng)能完整實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)題目的要求；</p><p>　?。?）調(diào)試程序，分析相關(guān)理論；</p><p>　?。?）編寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告。</p>&

8、lt;p><b>　　4、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p><b>　?。ㄒ唬┗静糠?lt;/b></p><p>　　（1）信號(hào)的時(shí)頻分析</p><p>　　任意給定單頻周期信號(hào)的振幅、頻率和初相，要求準(zhǔn)確計(jì)算出其幅度譜，并準(zhǔn)確畫(huà)出時(shí)域和頻域波形，正確顯示時(shí)間和頻率。</p><p>&l

9、t;b>　　設(shè)計(jì)思路：</b></p><p><b>　　結(jié)果圖：</b></p><p><b>　　結(jié)果分析：</b></p><p>　?。?）傅里葉級(jí)數(shù)分析</p><p>　　分析周期三角波的傅里葉級(jí)數(shù)系數(shù)，用正弦信號(hào)的線性組合構(gòu)成三角波，要求諧波次數(shù)可以任意輸入，分析

10、不同諧波次數(shù)所構(gòu)成的三角波，解釋是否存在吉伯斯現(xiàn)象。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)思路：</b></p><p><b>　　結(jié)果圖；</b></p><p><b>　　結(jié)果分析：</b></p><p><b>　?。?）系統(tǒng)分析</b></

11、p><p>　　任意給定微分方程或差分方程描述的系統(tǒng)，畫(huà)出系統(tǒng)的幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)思路：</b></p><p><b>　　結(jié)果圖；</b></p><p><b>　　結(jié)果分析：</b></p><p>　?。?）音樂(lè)

12、合成程序設(shè)計(jì)</p><p>　　對(duì)于任意一小段音樂(lè)，利用“十二平均律”計(jì)算該音樂(lè)中各個(gè)樂(lè)音的頻率，產(chǎn)生并播放這些樂(lè)音。分析音樂(lè)的頻譜，從中識(shí)別出不同的樂(lè)音。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)思路：</b></p><p><b>　　國(guó)歌簡(jiǎn)譜：</b></p><p><b>　　結(jié)果圖

13、；</b></p><p><b>　　結(jié)果分析：</b></p><p><b>　?。?）調(diào)制</b></p><p>　　分析單位沖激響應(yīng)為的系統(tǒng)的濾波特性，畫(huà)出其幅頻響應(yīng)曲線。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)思路：</b></p><p

14、><b>　　結(jié)果圖；</b></p><p><b>　　結(jié)果分析： </b></p><p><b>　　(二) 提高部分</b></p><p><b>　　數(shù)字式自激振蕩器</b></p><p>　　1、教材第492頁(yè)習(xí)題8－35給出的系統(tǒng)

15、是離散時(shí)間自激振蕩器，在外加或給予初值的作用下自動(dòng)產(chǎn)生信號(hào)。計(jì)算其系統(tǒng)函數(shù)、單位樣值響應(yīng)。編程加以驗(yàn)證。</p><p>　　2、如產(chǎn)生信號(hào)，其系統(tǒng)如何修改？計(jì)算其系統(tǒng)函數(shù)、單位樣值響應(yīng)。編程加以驗(yàn)證。</p><p>　　3、信號(hào)和為單頻正交信號(hào)，在許多通信或信號(hào)處理中應(yīng)用。在實(shí)際應(yīng)用中可以把產(chǎn)生和的系統(tǒng)組合在一起，形成單輸入雙輸出系統(tǒng)，畫(huà)出此系統(tǒng)框圖。</p><p

16、>　　2) 數(shù)字式自激振蕩器的應(yīng)用——正交多路復(fù)用</p><p>　　1、正交多路復(fù)用（也稱(chēng)碼分復(fù)用）是利用一組正交碼序列來(lái)區(qū)分各路信號(hào)的復(fù)用技術(shù)。如果兩個(gè)載波信號(hào)的相位相差，那么這兩個(gè)信號(hào)可以同時(shí)在同一頻帶內(nèi)傳送。正交多路復(fù)用系統(tǒng)及解復(fù)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下圖所示，其中表示截止頻率為的理想低通濾波器。證明，。</p><p>　　自行給出2路不同語(yǔ)音信號(hào)和，并利用低通濾波器使得信號(hào)和都

17、帶限于。確定的取值范圍，使得和能夠從中恢復(fù)出來(lái)。編程仿真正交多路復(fù)用系統(tǒng)。要求畫(huà)出信號(hào)、、、和時(shí)域圖及頻譜圖。播放各路語(yǔ)音、、、和。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)思路：</b></p><p><b>　　結(jié)果圖：</b></p><p><b>　?。ㄈ┛偨Y(jié)</b></p>&l

18、t;p>　　在這次課程設(shè)計(jì)中，我學(xué)習(xí)了一個(gè)軟件matlab,一開(kāi)始學(xué)的時(shí)候，摸不清怎么用。還是個(gè)英文版的，之后看來(lái)老師給的ppt，慢慢的思索，看例題，看語(yǔ)法和定義。學(xué)會(huì)自己編寫(xiě)程序。遇到問(wèn)題在問(wèn)問(wèn)老師。慢慢的掌握了些技巧。這是一個(gè)獨(dú)立思考和挑戰(zhàn)自己恒心的過(guò)程。實(shí)驗(yàn)中學(xué)到的不僅僅是MATLAB的應(yīng)用和一些課題的解決方法，更重要的是鍛煉了自己的意志，在做基礎(chǔ)部分的時(shí)候，我在對(duì)MATLAB一無(wú)所知中苦苦摸索，一次一次地編寫(xiě)代碼，試驗(yàn)函數(shù)

19、的用法，慢慢地學(xué)會(huì)了怎么寫(xiě)一些簡(jiǎn)單的程序。</p><p>　　一開(kāi)始，我覺(jué)得課本知識(shí)不會(huì)，就不會(huì)用軟件做題，但是我發(fā)現(xiàn)周?chē)瑢W(xué)也不怎么知道課本知識(shí)，也同樣在做。所以我覺(jué)得只要善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題，沒(méi)有什么是做不了的。 不是說(shuō)課本知識(shí)不重要，我們?cè)趯W(xué)好課本知識(shí)的同時(shí)更要注重聯(lián)系實(shí)際，要能解決實(shí)際問(wèn)題，把課本上學(xué)到的東西應(yīng)用到課程設(shè)計(jì)里面來(lái)，比如說(shuō)頻分復(fù)用，頻分復(fù)用就是課本上講過(guò)的一個(gè)應(yīng)用，但是具體到自己設(shè)計(jì)，就

20、要考慮各種問(wèn)題，比如說(shuō)載波的選擇、濾波器的設(shè)計(jì)，這些課本上只是提到但是怎么解決得靠自己想辦法。這次課程設(shè)計(jì)對(duì)我的啟發(fā)很大，我懂得了遇到困難首先要思考，查找解決辦法，耐心分析錯(cuò)誤原因，做事要有耐心，我會(huì)在以后的學(xué)習(xí)中注重實(shí)踐。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 鄭君里、應(yīng)啟珩 、楊為理，信號(hào)與系統(tǒng)引論，北京：高等教育出版社，200

21、9年3月.</p><p>　　[2] 谷源濤、應(yīng)啟珩、鄭君里，信號(hào)與系統(tǒng)——MATLAB綜合實(shí)驗(yàn)，北京：高等教育出版社，2008年1月.</p><p>　　[3] 梁虹等，信號(hào)與系統(tǒng)分析及Matlab實(shí)現(xiàn)，北京：電子工業(yè)出版社，2002年2月.</p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　MATLA

22、B程序清單：</p><p><b>　　basic1.m</b></p><p>　　clc,clear,close all;</p><p><b>　　A=4;</b></p><p><b>　　fc=100;</b></p><p><b

23、>　　a=0*pi/3;</b></p><p><b>　　T=1/fc;</b></p><p>　　fs=20*fc;Ts=1/fs;</p><p>　　t=0:Ts:3*T;N=length(t);</p><p>　　x=A*sin(2*pi*fc*t+a);</p><

24、p>　　subplot(211),plot(t,x)</p><p>　　xlabel('t(s)'),ytable('x(t)'),title('時(shí)域波形圖')</p><p><b>　　X=fft(x);</b></p><p>　　XX=fftshift(x);magX=abc(XX

25、);phaseX=angle(XX);</p><p>　　f=(0:N-1)*(fs/N)-fs/2;</p><p>　　subplot(223),plot(f,magX)</p><p>　　xlable('f(Hz)'),ylable('|X(jw)|'),title('信號(hào)幅度譜')</p>&

26、lt;p>　　subplot(224),plot(f,phaseX)</p><p>　　xlable('f(Hz)'),ylable('angle[X(jw)]'),title('信號(hào)相位譜')</p><p><b>　　basic2.m</b></p><p><b>　　c

27、lc,clear</b></p><p>　　close all;</p><p>　　t=0:0.001:0.2;</p><p>　　y=2*sawtooth(2*pi*50*t);% 鋸形波產(chǎn)生函數(shù)</p><p>　　N=input('請(qǐng)輸入一個(gè)諧波次數(shù)：');</p><p>　　

28、subplot(3,1,1)</p><p>　　plot(t,y); grid on;</p><p>　　h=zeros(1,length(t));</p><p><b>　　for n=1:N</b></p><p>　　h=h+2/pi.*(-1)^(n+1).*1/n.*sin(n*2*pi*50*(t+0.

29、01));</p><p><b>　　end</b></p><p>　　subplot(2,1,2)</p><p><b>　　plot(t,h)</b></p><p><b>　　basic3.m</b></p><p>　　clc; clea

30、r;</p><p>　　close all;</p><p>　　% --- 微分方程 r''(t)+4r'(t)+3r(t)=1*e(t)''+2*e(t)'</p><p>　　b = [1 2 0]; % y的系數(shù)</p><p>　　a = [1 4 3]; % x的系數(shù)</p

31、><p>　　figure; freqs(b,a);</p><p>　　% --- 差分方程 y(n)-2*y(n-1)+3y(n-2)=1*x(n-1)</p><p>　　b = [0 1]; % y的系數(shù)</p><p>　　a = [1 -2 3]; % x的系數(shù)</p><p>　　figure; freqz

32、(b,a);</p><p><b>　　basic4.m</b></p><p>　　clc; clear;</p><p>　　close all;</p><p>　　f =7000; % 音樂(lè)采樣頻率，可改為4000或者16000</p><p>　　t1=0:1/f:2; % 4拍<

33、;/p><p>　　t2=0:1/f:1; % 2拍，時(shí)間長(zhǎng)短不同</p><p>　　t3=0:1/f:0.75 %1.5拍</p><p>　　t4=0:1/f:0.5; % 1拍</p><p>　　t5=0:1/f:0.333 % 1/3拍</p><p>　　t6=0:1/f:0.75 % 3/4拍</p&

34、gt;<p>　　t7=0:1/f:0.25 % 1/4拍</p><p>　　t8=0:1/f:0.25; % 1/2拍</p><p>　　misc_note1=523.25; % 不同音符頻率</p><p>　　misc_note5=783.99;</p><p>　　misc_note3=659.25;</p&g

35、t;<p>　　misc_note6=880;</p><p>　　misc_note5_down=391.99;</p><p>　　m1=sin(2*pi*misc_note1*t3); % 波形</p><p>　　m2=sin(2*pi*misc_note3*t8);</p><p>　　m3=sin(2*pi*misc

36、_note5*t4);</p><p>　　m4=sin(2*pi*misc_note5*t4);</p><p>　　m5=sin(2*pi*misc_note6*t2);</p><p>　　m6=sin(2*pi*misc_note5*t2);</p><p>　　m7=sin(2*pi*misc_note3*t6);</p>

37、;<p>　　m8=sin(2*pi*misc_note1*t7);</p><p>　　m9=sin(2*pi*misc_note5*t5);</p><p>　　m10=sin(2*pi*misc_note5*t5);</p><p>　　m11=sin(2*pi*misc_note5*t5);</p><p>　　m12=

38、sin(2*pi*misc_note3*t2);</p><p>　　m13=sin(2*pi*misc_note1*t2);</p><p>　　m14=sin(2*pi*misc_note5_down*t1);</p><p>　　m15=sin(2*pi*misc_note1*t2);</p><p>　　m=[m1 m2 m3 m4

39、m5 m6 m7 m8 m9 m10 m11 m12 m13 m14 m15];</p><p>　　% save('國(guó)歌','m');</p><p><b>　　sound(m);</b></p><p>　　N = 1024; % 傅里葉變換點(diǎn)數(shù)</p><p>　　flabel =

40、 0:f/N:f/2-f/N;</p><p>　　figure; hold on;</p><p>　　H_m = fft(m1,N); plot(flabel,10*log10(abs(H_m(1:N/2))));</p><p>　　H_m = fft(m2,N); plot(flabel,10*log10(abs(H_m(1:N/2))));</p&g

41、t;<p>　　H_m = fft(m3,N); plot(flabel,10*log10(abs(H_m(1:N/2))));</p><p>　　H_m = fft(m4,N); plot(flabel,10*log10(abs(H_m(1:N/2))));</p><p>　　H_m = fft(m5,N); plot(flabel,10*log10(abs(H_m(1

42、:N/2))));</p><p>　　H_m = fft(m6,N); plot(flabel,10*log10(abs(H_m(1:N/2))));</p><p>　　H_m = fft(m7,N); plot(flabel,10*log10(abs(H_m(1:N/2))));</p><p>　　H_m = fft(m8,N); plot(flabel,1

43、0*log10(abs(H_m(1:N/2))));</p><p><b>　　hold off;</b></p><p>　　xlabel('頻率');</p><p>　　ylabel('幅度響應(yīng)');</p><p><b>　　grid on;</b><

44、;/p><p>　　axis([0 1000 -15 30]);</p><p><b>　　basic5.m</b></p><p>　　clc; clear;</p><p>　　close all;</p><p>　　f = 800; % 采樣頻率</p><p>　　

45、t = -0.2:1/f:0.2; % 時(shí)域長(zhǎng)度</p><p>　　x_t = zeros(1,length(t));</p><p>　　for k=1:length(t)</p><p>　　if t(k)==0</p><p>　　x_t(k) = 0;</p><p><b>　　else</

46、b></p><p>　　x_t(k) = sin(50*pi*t(k))*sin(100*pi*t(k))/(pi*t(k));</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　figure; subplot(2,1,1);<

47、/p><p>　　plot(t,x_t); % 時(shí)域波形</p><p>　　xlabel('時(shí)間');</p><p>　　ylabel('時(shí)域波形');</p><p><b>　　grid on;</b></p><p>　　N = 1024; % 傅里葉變換點(diǎn)數(shù)

48、</p><p>　　H_x = fft(x_t,N);</p><p>　　flabel = 0:f/N:f/2-f/N;</p><p>　　subplot(2,1,2);</p><p>　　plot(flabel,10*log10(abs(H_x(1:N/2))));</p><p>　　xlabel('

49、;頻率');</p><p>　　ylabel('頻率響應(yīng)');</p><p><b>　　grid on;</b></p><p>　　Enhanced2.m</p><p>　　clc;close;clear all;</p><p><b>　　N=100

50、000;</b></p><p>　　Ts=0.00005;</p><p>　　n=[0:N-1];</p><p>　　figure(1);</p><p>　　[ss1,fs1,nbits] = wavread('E:/4mozi.wav');</p><p>　　s1=ss1(1:N

51、);</p><p>　　subplot(411);</p><p>　　plot(n,s1);</p><p><b>　　%原信號(hào)</b></p><p>　　sound(s1,fs1,nbits);pause(5)</p><p>　　f1=fft(s1);</p><p

52、>　　f=n/N*fs1;% 把點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換成頻率</p><p>　　subplot(412);</p><p>　　F1=abs(f1);</p><p>　　plot(f,F1);%axis([0 30000 0 300]);</p><p>　　title('原信號(hào)的幅度頻譜');</p><p&

53、gt;　　xlabel('頻率/Hz');</p><p>　　[ss2,fs2,nbits] = wavread('E:/1liweng.wav');</p><p>　　s2=ss2(1:N);</p><p><b>　　t2=1/fs2;</b></p><p>　　subplot

54、(413)</p><p>　　plot(n,s2)</p><p><b>　　%原信號(hào)</b></p><p>　　sound(s2,fs2,nbits);;pause(5)%等待5秒</p><p>　　f2=fft(s2);%傅里葉</p><p>　　f=n/N*fs2;% 把點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換成

55、頻率</p><p>　　subplot(414);</p><p>　　F2=abs(f2);</p><p>　　plot(f,F2);</p><p>　　title('原信號(hào)的幅度頻譜');</p><p>　　xlabel('頻率/Hz');</p><p&

56、gt;　　figure(2);</p><p>　　b=[1 -cos(2*pi/5)];a=[1 -2*cos(2*pi/5) 1];</p><p>　　x=[1,zeros(1,N-1)];</p><p>　　y1=filter(b,a,x);</p><p>　　b=[0 sin(2*pi/5)];a=[1 -2*cos(2*pi/

57、5) 1];</p><p>　　x=[1,zeros(1,N-1)];</p><p>　　y2=filter(b,a,x);%自己震蕩</p><p>　　subplot(311);zplane(b,a); grid</p><p>　　title('零極點(diǎn)圖')</p><p>　　subplot

58、(312);stem(y1); grid</p><p>　　title('余弦圖')</p><p>　　subplot(313);</p><p>　　y=s1'.*y1+s2'.*y2;%兩組信號(hào)相加</p><p>　　Y=fft(y);%傅里葉</p><p>　　Y=ffts

59、hift(Y);</p><p>　　plot((n-N/2)/N/Ts,abs(Y));</p><p>　　title('幅度譜')</p><p><b>　　%% 低通濾波器</b></p><p>　　figure(3);</p><p>　　a1=ones(1,2267

60、5);</p><p>　　aa=zeros(1,N-22675*2);</p><p>　　a2=[a1 aa a1];%</p><p><b>　　z1=y.*y1;</b></p><p><b>　　z2=y.*y2;</b></p><p>　　subplot(2

61、11);</p><p>　　Z1=fft(z1);</p><p>　　v1=Z1.*a2;</p><p>　　V1=real(ifft(v1));%濾波器</p><p><b>　　plot(V1);</b></p><p>　　title('原信號(hào)')</p>

62、<p>　　sound(V1,fs1);pause(5)</p><p>　　subplot(212);</p><p>　　Z2=fft(z2);</p><p>　　v2=Z2.*a2;</p><p>　　V2=real(ifft(v2));%逆變換</p><p>　　sound(V2,fs2);

63、pause(5)</p><p><b>　　plot(V2);</b></p><p>　　title('原信號(hào)')</p><p><b>　　%% Y頻譜圖</b></p><p>　　E1=fft(V1);</p><p>　　E2=fft(V2);&

64、lt;/p><p><b>　　figure(4)</b></p><p>　　subplot(211)</p><p>　　plot((n-N/2)/N/Ts,abs(E1));</p><p>　　title('幅度頻譜');</p><p>　　xlabel('頻率/Hz

65、');</p><p>　　subplot(212)</p><p>　　plot((n-N/2)/N/Ts,abs(E2));</p><p>　　title('幅度頻譜');</p><p>　　xlabel('頻率/Hz');</p><p><b>　　輔助文件