《通信原理實(shí)驗(yàn)與系統(tǒng)仿真》課程設(shè)計(jì)報(bào)告-Matlab實(shí)現(xiàn)分析典型周期脈沖的頻譜

通信原理實(shí)驗(yàn)與系統(tǒng)仿真課程設(shè)計(jì)報(bào)告 題目：Matlab實(shí)現(xiàn)分析典型周期脈沖的頻譜小組成員：楊仕浩2014111347 解博文20141113 介子豪20141113專 業(yè)：通信工程指導(dǎo)老師：宋立新 目 錄1、 Matlab簡介1 2、 方波頻譜分析 3三、三角波頻譜分析74、 實(shí)驗(yàn)總結(jié)11 五 參考文獻(xiàn)1114一、Matlab簡介MATLAB目前已發(fā)展成為由MATLAB 語言、MATLAB 工作環(huán)境、MATLAB 圖形處理系統(tǒng)、MATLAB 數(shù)學(xué)函數(shù)庫和MATLAB 應(yīng)用程序接口五大部分組成的集數(shù)值計(jì)算、圖形處理、程序開發(fā)為一體的功能強(qiáng)大的系統(tǒng)。本次課程設(shè)計(jì)則在深入研究連續(xù)時(shí)間信號傅里葉級數(shù)分析理論知識的基礎(chǔ)上，利用MATLAB強(qiáng)大的圖形處理功能、符號運(yùn)算功能以及數(shù)值計(jì)算功能，通過MATLAB編程進(jìn)行圖形功能仿真，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)時(shí)間周期信號頻域分析的仿真波形，包括以下內(nèi)容：用MATLAB實(shí)現(xiàn)周期信號的傅里葉級數(shù)分解與綜合的波形；用MATLAB實(shí)現(xiàn)周期信號的單邊頻譜及雙邊頻譜的波形與分析；用MATLAB實(shí)現(xiàn)典型周期信號的頻譜的波形。MATLAB 是matrix 和laboratory 前三個(gè)字母的縮寫，意思是“矩陣實(shí)驗(yàn)室”，是MathWorks 公司推出的數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件。其Dos 版本（MATLAB 1.0）發(fā)行于1984 年，現(xiàn)已推出了Windows 版本（MATLAB 5.3）。經(jīng)過十多年的不斷發(fā)展與完善，MATLAB 已發(fā)展成為由MATLAB 語言、MATLAB 工作環(huán)境、MATLAB 圖形處理系統(tǒng)、MATLAB 數(shù)學(xué)函數(shù)庫和MATLAB 應(yīng)用程序接口五大部分組成的集數(shù)值計(jì)算、圖形處理、程序開發(fā)為一體的功能強(qiáng)大的系統(tǒng)。MATLAB 由“主包”和三十多個(gè)擴(kuò)展功能和應(yīng)用學(xué)科性的工具箱（Toolboxs）組成。二期方波脈沖頻譜周期方波脈沖信號如圖1所示，其幅度為1，脈沖寬度占空比：duty=0.5，周期T=5。圖1 周期方波脈沖編寫fangbo.m函數(shù)文件，源程序文件見附錄程序一。調(diào)用函數(shù)fangbo.m，即可繪出方波脈沖的雙邊頻譜，其中周期T和占空比duty可變，修改程序即可得到單邊頻譜。將在下一小節(jié)中給出不同參數(shù)時(shí)的頻譜圖。1周期方波脈沖雙邊頻譜圖2周期方波脈沖的雙邊頻譜a圖3 周期方波脈沖的雙邊頻譜b圖4 周期方波脈沖的雙邊頻譜c由上面三個(gè)圖可以看出，當(dāng)T一定時(shí)占空比越大頻譜主瓣的寬度越大，當(dāng)占空比一定時(shí)周期越小頻譜的主瓣寬度越大。周期方波信號頻譜與周期矩形脈沖信號具有相同的規(guī)律，這里不再贅述。2周期方波脈沖單邊頻譜圖5 周期方波脈沖的單邊頻譜a圖6 周期方波脈沖的單邊頻譜b圖7 周期方波脈沖的單邊頻譜c單邊頻譜就是雙邊頻譜正半軸部分，其具有的規(guī)律也與雙邊頻譜相同。三周期三角波脈沖頻譜周期三角波脈沖如圖8所示，周期T=5，其幅度為1。圖8 周期三角波脈沖MATLAB 內(nèi)置有產(chǎn)生三角波的函數(shù)sawtooth(t)，其調(diào)用格式為:x= sawtooth(t,width)；根據(jù)width值的不同產(chǎn)生不同形狀的三角波,參數(shù)width 是01 之間的標(biāo)量,指定在一個(gè)周期之間最大值的位置,width是該位置的橫坐標(biāo)和周期的比值.因而,當(dāng)width=0.5 時(shí)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的對稱三角波，當(dāng)width不等于0.5時(shí)（可缺?。┊a(chǎn)生鋸齒波。在附錄的源程序二中，只需要給出不同的T值和width值，就會得到三角波的不同的雙邊和單邊頻譜圖。1周期三角波雙邊頻譜的MATLAB實(shí)現(xiàn)圖9周期三角波脈沖的雙邊頻譜a圖10周期三角波脈沖的雙邊頻譜b圖11 周期三角波脈沖的雙邊頻譜c由上面三個(gè)圖可以看出，當(dāng)三角波為脈寬width=0.5的對稱三角波時(shí)頻譜圖在0點(diǎn)的幅值為零。主瓣寬度與周期和脈沖寬度的關(guān)系與方波時(shí)的規(guī)律基本一致，這里不再贅述。2.周期三角波單邊頻譜的圖12 周期三角波脈沖的單邊頻譜a圖13 周期三角波脈沖的單邊頻譜b圖14 周期三角波脈沖的單邊頻譜c四實(shí)驗(yàn)總結(jié)本次課程設(shè)計(jì)至此已經(jīng)接近尾聲，一周的時(shí)間雖然很短暫，但在這一個(gè)星期的設(shè)計(jì)過程中收獲頗多。設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容就是利用MATLAB強(qiáng)大的圖形處理功能，符號運(yùn)算功能以及數(shù)值計(jì)算功能，實(shí)現(xiàn)連續(xù)時(shí)間周期信號頻域分析的仿真波形。整個(gè)設(shè)計(jì)過程中首先對所學(xué)的信號與系統(tǒng)與數(shù)字信號處理有了更深的了解，比如傅立葉級數(shù)、信號頻譜等；其次，實(shí)現(xiàn)過程是通過MATLAB軟件完成的，MATLAB 的圖形功能強(qiáng)大，具有良好的人機(jī)界面，此次設(shè)計(jì)過程中熟練了MATLAB的編程，掌握了很多函數(shù)的作用及使用方法；最后，通過此次課程設(shè)計(jì)，我對設(shè)計(jì)所用到的軟件MATLAB有了更加深刻地了解，MATLAB不管在數(shù)值計(jì)算方面的功能很強(qiáng)大，而且其圖形仿真功能更能滿足各個(gè)領(lǐng)域的需要，因此我們以后更要經(jīng)常運(yùn)用MATLAB軟件，使其成為自己不可或缺的工具。 在寫相關(guān)源程序的時(shí)候，我還收索了大量的網(wǎng)站，在網(wǎng)上收索了很多關(guān)于MATLAB的資料。在這個(gè)過程中我發(fā)現(xiàn)網(wǎng)上有很多有用的知識。以后應(yīng)該多注意，充分合理的利用網(wǎng)絡(luò)，通過網(wǎng)絡(luò)來學(xué)習(xí)東西。在收集資料的階段我復(fù)習(xí)了數(shù)字信號系統(tǒng)處理里的相關(guān)知識。對以前的理論知識有了更進(jìn)一步的認(rèn)識和理解。通過這次課程設(shè)計(jì)我還對mathtype數(shù)學(xué)公式編輯器有了一定的了解，并且會用它編輯公式。對word也有了進(jìn)一步的掌握。 雖然我順利完成了課程設(shè)計(jì)的要求，但是我感覺到我對MATLAB的理解我掌握還停留在比較淺的層次。要想真正掌握它還需要繼續(xù)努力學(xué)習(xí)它。 這次課程設(shè)計(jì)也使我明白了在知識的領(lǐng)域里我還有很多很多的不足，并且再一次的深深的體會到理論和實(shí)踐之間還有很到的差別。在以后的學(xué)習(xí)中應(yīng)該多多的注意實(shí)踐知識的訓(xùn)練和積累。在以后的學(xué)習(xí)生活中要不斷的開拓自己的動手能力，不斷的訓(xùn)練自己的動手能力。這次課程設(shè)計(jì)讓我深深的明白了自己以后該做什么，該怎么去做。五、參考文獻(xiàn)1陳懷琛，吳大正，高西全.MATLAB及在電子信息課程中的應(yīng)用Z. 北京：電子工業(yè)出版社，20052劉泉，江雪梅.信號與系統(tǒng)Z. 北京：高等教育出版社，20063劉泉，闕大順，郭志強(qiáng).數(shù)字信號處理原理與實(shí)現(xiàn)Z. 北京：電子工業(yè)出版社，20094.梁虹. 信號與系統(tǒng)分析及MATLAB實(shí)現(xiàn)Z. 北京：電子工業(yè)出版社，2002附錄：源程序一：function A_sym,B_sym=fangbosyms t n k yT=10;if nargin4;Nf=input(pleas Input 所需展開的最高諧波次數(shù)Nf= );endif nargin5;Nn=32;endy=fangbo_1;A0=2*int(y,t,0,T)/T;As=int(2*y*cos(2*pi*n*t/T)/T,t,0,T);Bs=int(2*y*sin(2*pi*n*t/T)/T,t,0,T);A_sym(1)=double(vpa(A0,Nn);for k=1:Nf A_sym(k+1)=double(vpa(subs(As,n,k),Nn); B_sym(k+1)=double(vpa(subs(Bs,n,k),Nn);endif nargout=0 S1=fliplr(A_sym) S1(1,k+1)=A_sym(1) S2=fliplr(1/2*S1) S3=fliplr(1/2*B_sym) S3(1,k+1)=0 S4=fliplr(S3) S5=S2-i*S4; S6=fliplr(S5); N=Nf*2*pi/T; k2=-N:2*pi/T:N; S7=S6,S5(2:end); subplot(2,1,1) x=fangbo_2 T=5;t=-2*T:0.01:2*T; plot(t,x) title(T=5，占空比為50%的周期方波脈沖) axis(-10,10,-1.2,1.2) subplot(2,1,2) stem(k2,abs(S7); title(連續(xù)時(shí)間函數(shù)周期方波脈沖的雙邊幅度譜) axis(-20,20,0,0.6)endfunction y=fangbo_1syms a a1T=5;a=T/2;y1=sym(Heaviside(t)*2-sym(Heaviside(t-a1);y=y1-sym(Heaviside(t+a1);y=subs(y,a1,a);y=simple(y);function x=fangbo_2T=5;t=-2*T:0.01:2*T;duty=50;x=square(t,duty);源程序二：function A_sym,B_sym=sjbsyms t n k yT=10;if nargin4;Nf=input(pleas Input 所需展開的最高諧波次數(shù)Nf= );endif nargin5;Nn=32;endy=time_fun_s(t);A0=2*int(y,t,0,T)/T;As=int(2*y*cos(2*pi*n*t/T)/T,t,0,T);Bs=int(2*y*sin(2*pi*n*t/T)/T,t,0,T);A_sym(1)=double(vpa(A0,Nn);for k=1:Nf A_sym(k+1)=double(vpa(subs(As,n,k),Nn); B_sym(k+1)=double(vpa(subs(Bs,n,k),Nn);endif nargout=0 S1=fliplr(A_sym) S1(1,k+1)=A_sym(1) S2=fliplr(1/2*S1) S3=fliplr(1/2*B_sym) S3(1,k+1)=0 S4=fliplr(S3) S5=S2-i*S4; S6=fliplr(S5); N=Nf*2*pi/T; k2=-N:2*pi/T:N; S7=S6,S5(2:end); subplot(2,1,1) x=sjb_timefun T=10;t=-2*T:0.01:2*T; plot(t,x) title(T=10，脈寬為1的周期三角波脈沖) axis(-20,20,-1,1.2) subplot(2,1,2) stem(k2,abs(S7); title(連續(xù)時(shí)間函數(shù)周期三角脈沖的雙邊幅度譜) axis(0,20,0,0.6)endfunction