logo资料库

信号系统课设.docx

发布时间：2022-06-01 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.08M 资料格式：docx 举报 版权申诉
第1页 / 共16页
第2页 / 共16页
第3页 / 共16页
第4页 / 共16页
第5页 / 共16页
第6页 / 共16页
第7页 / 共16页
第8页 / 共16页
资料共16页，剩余部分请下载后查看
    五、程序代码及运行结果6
    一、实验目的
    本次课程设计应用MATLAB实现连续信号的采样，验证抽样定理以及与重构仿真，了解MATLAB软件，学
    信号系统课程设计报告 目录 一、实验目的.......................................... 错误！未定义书签。 二、实验原理........................................................... 3 三、MATLAB 简介.................................................. 5 四、实验步骤........................................................... 5 五、程序代码及运行结果.................................... 6 六、心得体会.........................................................12 七、参考文献.........................................................12 第 1 页
    信号系统课程设计报告 一、实验目的 本次课程设计应用 MATLAB 实现连续信号的采样，验证抽样定理以及与重构仿 真，了解 MATLAB 软件，学习应用 MATLAB 软件的仿真技术。它主要侧重于某些理 论知识的灵活运用，以及一些关键命令的掌握，理解，分析等。初步掌握线性系统 的设计方法，培养独立工作能力。加深理解采样与重构的概念，掌握利用 MATLAB 分析系统频率响应的方法和掌握利用 MATLAB 实现连续信号采用与重构的方法。计 算在临界采样、过采样、欠采样三种不同条件下重构信号的误差，并由此总结采样 频率对信号重构误差的影响。 1). 掌 握 利 用 MATLAB 分 析 系 统 频 率 响 应 的 方 法 ，增 加 对 仿 真 软 件 MATLAB 的感性认识，学会该软件的操作和使用方法。 2). 了解信号的采样方法与过程以及信号恢复的方法。掌握利用 MATLAB 实现连续 信号采用与重构的方法，加深理解采样与重构的概念。 3). 初步掌握线性系统的设计方法，培养独立工作能力。 4). 学习 MATLAB 中信号表示的基本方法及绘图函数的调用，实现对常用连续时间信 号的可视化表示，加深对各种电信号的理解。 5). 加深理解采样对信号的时域和频域特性的影响；验证信号与系统的基本概念、基 本理论，掌握信号与系统的分析方法。 6). 验证采样定理，加深对采样定理的理解和掌握，以及对信号恢复的必要性，抽要 定理主要通过对臭氧信号频谱的分析，判断是否能恢复原信号。 第 2 页
    二、实验原理 信号系统课程设计报告 连续时间信号 连续信号是指自变量的取值范围是连续的，且对于一切自变量 的取值，除了有若干个不连续点以外，信号都有确定的值与之对应。严格来说， MATLAB 并不能处理连续信号，而是用等时间间隔点的样值来近似表示连续信号。 当取样时间间隔足够小时，这些离散的样值就能较好地近似连续信号。 在一定条 件下，一个连续时间信号完全可以用该信号在等时间间隔上的瞬时值来表示，并且 可以用这些样本值把信号完全恢复过来。这样，抽样定理为连续时间信号与离散时 间信号的相互转换提供了理论依据。通过观察采样信号的频谱，发现它只是原信号 频谱的线性重复搬移，只要给它乘以一个门函数，就可以在频域恢复原信号的频谱， 在时域是否也能恢复原信号时，利用频域时域的对称关系，得到了信号。 (3)采样 定理 模拟信号经过 (A/D) 变换转换为数字信号的过程称为采样，信号采样后其频 谱产生了周期延拓，每隔一个采样频率 sf ，重复出现一次。为保证采样后信号的 频谱形状不失真，采样频率必须大于信号中最高频率成分的两倍，这称之为采样定 理。 时域采样定理从采样信号 )(t fs 恢复原信号 f(t）必需满足两个条件： a、 f （t）必须是带限信号，其频谱函数在|w|＞wm 各处为零；（对信号的要求，即只有 带限信号才能适用采样定理。）b、取样频率不能过低，必须 ws＞2wm（或 fs＞2fm）。 （对取样频 率的要求，即取样频率要足够大，采得的样值要足够多，才能恢复原信 号。） 如图 1 所示，给出了信号采样原理图 第 3 页
    信号系统课程设计报告 由图 1 可见， )(t fs =f(t)· )(t Ts ，其中，冲激采样信号)( Ts 的表达式 )(t 为: Ts = )(t ( t N   SnT ) 其傅立叶变换为 ( w  s n  w  nw s ) ，其中 w 2 s T S 。设 F(jw), ) (s jwF 分别为)f(t), )(t fs 的傅立叶变换，由傅立叶变换的频域卷积定理，可得 (s ) jwF = 1 F(jw)* 2 ( w  s n  w  nw s ) = 1  T s  n ([ wjF  nw s )] 若设 f(t)是带限信号，带宽为 mw ，f(t)经过采样后的频谱就是将 F(jw)在频率轴上搬移至 0,  ww s  , 2 , s  w 3 s …（幅度 为原频谱的 sT1 倍）处。因此，当 sw ≥2 mw 时，频谱不发生混叠；而当 sw <2 mw 时， 频谱发生混叠. 满足奈奎斯特抽样定理的信号 f(t)，只要经过一个理想的低通滤波器，将原信 号有限带宽以外的频率部分除外，就可以重建 f(t)信号。 信号重建一般采用采用两种方法：一是用时域信号与低通滤波器系统的单位 冲激响应进行卷积积分来求解；二是设计实际的模拟低通滤波器对信号进行滤波。 第一种方法如下： 理想低通滤波器的频域特性为一矩形，其单位冲激响应为 )( th  1 2    ( jH  ) j  e t d  ) sin( t  t . 第 4 页
    信号系统课程设计报告 信号 f(t)通过低通滤波器输出，其结果应为 f(t)与 h(t)的卷积积分： )( ty a  )( tx a  x a )( t  )( th   x a   ()( tht )  d  =  n  x a ( nT ) sin( ( t  ( t   /) nT  /) nT T T ) . 上式为内插公式。Matlab 提供了 sinc 函数，可以很方便的使用内插公式。 三、MATLAB 简介 软件的功能特点在科学研究和工程应用中，往往要进行大量的数学计算，其中 包括矩阵运算。这些运算一般来说难以用手工精确和快捷地进行，而要借助计算机 编制相应的程序做近似计算。Matlab 就解决这些问题。 Matlab 语言有如下特点： (1)．编程效率高它是一种面向科学与工程计算的高级语言，允许用数学形式 的 语言编写程序，且比 Basic、Fortran 和 C 等语言更加接近我们书写计算公式的思维 方式，用 Matlab 编写程序犹如在演算纸上排列出公式与求解问题。因此，Matlab 语言也可通俗地称为演算纸式科学算法语言。由于它编写简单，所以编程效率高， 易学易懂。 (2)．用户使用方便 Matlab 语言是一种解释执行的语言，它灵活、方便，其调 试程序手段丰富，调试速度快，需要学习时间少。人们用任何一种语言编写程序和 调试程序一般都要经过四个步骤：编辑、编译、连接以及执行和调试。各个步骤之 间是顺序关系，编程的过程就是在它们之间作瀑布型的循环。具体地说，Matlab 运 行时，如直接在命令行输入 Mailab 语句（命令），包括调用 M 文件的语句，每输入 一条语句，就立即对其进行处理，完成绩译、连接和运行的全过程。又如，将 Matlab 第 5 页
    信号系统课程设计报告 源程序编辑为 M 文件，由于 Mat1ab 磁盘文件也是 M 文件，所以编辑后的源文件 就可直接运行，而不需进行编译和连接。在运行 M 文件时，如果有错，计算机屏幕 上会给出详细的出锗信息，用户经修改后再执行，直到正确为止。所以可以说， Mat1ab 语言不仅是一种语言，广义上讲是一种该语言开发系统，即语言调试系统。 (3)．扩充能力强高版本的 Matlab 语言有丰富的库函数，在进行复杂的数学运 算时可以直接调用，而且 Matlab 的库函数同用户文件在形成上一样，所以用户文件 也可作为 Matlab 的库函数来调用。因而，用户可以根据自己的需要方便地建立和扩 充新的库函数，以便提高 Matlab 使用效率和扩充它的功能。MATLAB 是矩阵实验室 （Matrix Laboratory）之意。除具备卓越的数值计算能力外，它还提供了专业水平 的符号计算，文字处理，可视化建模仿真和实时控制等功能。MATLAB 的基本数据 单位是矩阵，它的指令表达式与数学,工程中常用的形式十分相似,故用 MATLAB 来 解算问题要比用 C,FORTRAN 等语言完相同的事情简捷得多.在新的版本中也加入了 对 C,FORTRAN,C++ ,JAVA 的支持.可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序 导入到 MATLAB 函数库中方便自己以后调用，此外许多的 MATLAB 爱好者都编写了 一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用，非常的方便。MATLAB 的基础 是矩阵计算,但是由于他的开放性,并且 mathwork 也吸收了像 maple 等软件的优点, 使 MATLAB 成为一个强大的数学软件。 四、实验步骤 1.找到一个连续带限信号，用 matlab 编程对此连续带限信号抽样并输出他们的 图像。要验证抽样定理，则对连续信号进行不同频率的抽样。 2.找到原信号以及抽样信号的频谱图，观察频谱图的不同。 第 6 页
    信号系统课程设计报告 3.重构连续信号。不同频率抽样，只有当抽样频率 sf ≥2 mf ，才能恢复成原信号。 五、程序代码及运行结果 （1）连续信号和抽样信号波形 连续时间信号 f )( t  cos( 2 tf   0 31) cos( 6 tf  0 ) ,取最高有限带宽频率 mf =5 0f . dt=0.1; f0=1; T0=1/f0; fm=5*f0; Tm=1/fm; t=-2:dt:2; f=cos(2*pi*f0*t)+1/3*cos(6*pi*f0*t); figure(1);subplot(4,1,1); plot(t,f); axis([min(t),max(t),1.1*min(f),1.1*max(f)]); title('原连续信号和抽样信号'); for i=1:3 fs=i*fm; Ts=1/fs; n=-2:Ts:2; f=cos(2*pi*f0*n)+1/3*cos(6*pi*f0*n); subplot(4,1,i+1);stem(n,f,'filled'); 第 7 页
    信号系统课程设计报告 axis([min(n),max(n),1.1*min(f),1.1*max(f)]); end 1 0 -1 -2 1 0.5 0 -0.5 -2 1 0 -1 -2 1 0 -1 -2 原 连 续 信 号 和 抽 样 信 号 -1.5 -1 -0.5 -1.5 -1 -0.5 -1.5 -1 -0.5 -1.5 -1 -0.5 0 0 0 0 0.5 0.5 0.5 0.5 1 1 1 1 1.5 1.5 1.5 1.5 2 2 2 2 如图所示，共有四个图，第一个图为原连续信号，其他三个为抽样信号，抽样频率分别为 1 mf ， 2 mf ，3 mf 。 第 8 页
    分享到：
    赞 收藏

    相关推荐

    资料库

    行业

    共收录7266份资料，累计15个分类，关注成员有19位，主要包括：物流,旅游,餐饮零售,网络游戏,咨询,金融,电子政务,外包,教育,制造,医疗,嵌入式,互联网,交通,电信

    热门标签

    物流 旅游 餐饮零售 网络游戏 咨询 金融 电子政务 外包 教育 制造 医疗 嵌入式 互联网 交通 电信

    最新资料