信號(hào)可視化及時(shí)域運(yùn)算課程設(shè)計(jì)(常用連續(xù)信號(hào)及信號(hào)的時(shí)移、反褶、尺度變換)(1)

1、成績(jī)?cè)u(píng)定表學(xué)生姓名田惠勤班級(jí)學(xué)號(hào)1103060301專業(yè)通信工程課程設(shè)計(jì)題目信號(hào)可視化及時(shí)域運(yùn)算評(píng)語(yǔ)組長(zhǎng)簽字：成績(jī)?nèi)掌?0 年 月曰課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)院信息科學(xué)與工程專業(yè)通信工程學(xué)生姓名田惠勤班級(jí)學(xué)號(hào)1103060301課程設(shè)計(jì)題目信號(hào)可視化及時(shí)域運(yùn)算一常用連續(xù)信號(hào)及信號(hào)的時(shí)移、反褶、尺度變換內(nèi)容及要求：1、學(xué)習(xí)Matlab軟件知識(shí)及應(yīng)用2、學(xué)習(xí)并研究信號(hào)可視化及時(shí)域運(yùn)算3、利用Matlab編程，完成常用連續(xù)信號(hào)及信號(hào)的時(shí)移、反褶、尺度 變換4、寫出課程設(shè)計(jì)報(bào)告，打印程序，給出運(yùn)行結(jié)果進(jìn)度安排：第一-二天：1、布置課程設(shè)計(jì)任務(wù)、要求2、學(xué)習(xí)Matlab軟件知識(shí)及應(yīng)用第三-五天：1、利用Matla

2、b編程，完成相應(yīng)的信號(hào)分析與處理課題2、上機(jī)編程、調(diào)試3、撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告書4、答辯，上交報(bào)告指導(dǎo)教師：201年 月曰專業(yè)負(fù)責(zé)人：201 年 月曰學(xué)院教學(xué)副院長(zhǎng)：201 年 月曰目錄、引言、 Matlab 入門 22.1 Matlab7.0 介紹 22.2 利用 Matlab7.0 編程完成習(xí)題設(shè)計(jì) . 3三、Matlab7.0 實(shí)現(xiàn)連續(xù)時(shí)間信號(hào)時(shí)移、 反褶、尺度變換的設(shè)計(jì) 43.1 常用連續(xù)時(shí)間信號(hào)的類別及原理 43.2 編程設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 43.3 運(yùn)行結(jié)果及其分析 6四、結(jié)論 . 17五、參考文獻(xiàn) 18一、引言近年來，計(jì)算機(jī)多媒體教序手段的運(yùn)用逐步普及，大量?jī)?yōu)秀的科學(xué)計(jì)算和系統(tǒng)仿真 軟件不斷

3、涌現(xiàn)，為我們實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)和學(xué)生上機(jī)實(shí)驗(yàn)提供了很好的平臺(tái)。通過對(duì) 這些軟件的分析和對(duì)比，我們選擇 MATLA語(yǔ)言作為輔助教學(xué)工具，借助 MATLA強(qiáng)大的 計(jì)算能力和圖形表現(xiàn)能力，將信號(hào)與系統(tǒng)中的概念、方法和相應(yīng)的結(jié)果，以圖形的 形式直觀地展現(xiàn)給我們， 大大的方便我們迅速掌握和理解老師上課教的有關(guān)信號(hào)與系統(tǒng) 的知識(shí)。MATLA是當(dāng)前最優(yōu)秀的科學(xué)計(jì)算軟件之一，也是許多科學(xué)領(lǐng)域中分析、應(yīng)用和開發(fā) 的基本工具。MATLA全稱是Matrix Laboratory, 是由美國(guó)Mathworks公司于20世紀(jì) 80 年代推出的數(shù)學(xué)軟件，最初她是一種專門用于矩陣運(yùn)算的軟件，經(jīng)過多年的發(fā)展， MATLAE經(jīng)

4、發(fā)展成為一種功能全面的軟件， 幾乎可以解決科學(xué)計(jì)算中的所有問題。 而且 MATLA編寫簡(jiǎn)單、代碼效率高等優(yōu)點(diǎn)使得 MATLA在通信、信號(hào)處理、金融計(jì)算等領(lǐng)域 都已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。它具有強(qiáng)大的矩陣計(jì)算能力和良好的圖形可視化功能，為用戶提供 了非常直觀和簡(jiǎn)潔的程序開發(fā)環(huán)境，因此被稱為第四代計(jì)算機(jī)語(yǔ)言。MATLABS大的圖形處理功能及符號(hào)運(yùn)算功能，為我們實(shí)現(xiàn)信號(hào)的可視化及系統(tǒng)分析提供了強(qiáng)有力的工 具。MATLAE強(qiáng)大的工具箱函數(shù)可以分析連續(xù)信號(hào)、連續(xù)系統(tǒng)，同樣也可以分析離散信 號(hào)、離散系統(tǒng)，并可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行各種分析域計(jì)算，如相加、相乘、移位、反折、傅里 葉變換、拉氏變換、 Z 變換等等多種計(jì)算。人們之

5、間的交流是通過消息的傳播來實(shí)現(xiàn)的，信號(hào)則是消息的表現(xiàn)形式，消息是信 號(hào)的具體內(nèi)容。信號(hào)與系統(tǒng)課程是一門實(shí)用性較強(qiáng)、涉及面較廣的專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程是將學(xué) 生從電路分析的知識(shí)領(lǐng)域引入信號(hào)處理與傳輸領(lǐng)域的關(guān)鍵性課程 , 對(duì)后續(xù)專業(yè)課起著承 上啟下的作用 . 該課的基本方法和理論大量應(yīng)用于計(jì)算機(jī)信息處理的各個(gè)領(lǐng)域 , 特別是 通信、數(shù)字語(yǔ)音處理、數(shù)字圖像處理、數(shù)字信號(hào)分析等領(lǐng)域 ,應(yīng)用更為廣泛。作為信號(hào)與系統(tǒng)的基本分析軟件之一，利用MATLAB進(jìn)行信號(hào)與系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)是通信以及信息工程學(xué)科的學(xué)生所要掌握的必要技能之一。通過學(xué)習(xí)并使用MATLABS言進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)課題的要求，對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)極為重要。尤

6、其會(huì)提高綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行分析問題、解決問題的能力，也便于將理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，并得以更好 地掌握信號(hào)分析與處理的基本方法與實(shí)現(xiàn)。 這也將為后續(xù)相關(guān)的課程學(xué)習(xí)打下一定的基 礎(chǔ),從而在以后相關(guān)課程設(shè)計(jì)與分析的時(shí)候達(dá)到對(duì) MATLAB勺熟練應(yīng)用與融會(huì)貫通。二、Matlab 入門2.1 Matlab7.0 介紹Matlab7.0 是美國(guó) Mathworks 公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視 化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境。它比 Matlab 的老版本 提供了更多更強(qiáng)的新功能和更全面、更方便的聯(lián)機(jī)幫助信息。當(dāng)然也比以前的版本對(duì) 于軟件、硬件提出了更高的要求

7、。MATLAB7.0提供了豐富的庫(kù)函數(shù)（稱為 M文件），既有常用的基本庫(kù)函數(shù)，又 有種類齊全、功能豐富多樣的的專用工具箱 Toolbox 函數(shù)。函數(shù)即是預(yù)先編制好的子程 序。在編制程序時(shí)，這些庫(kù)函數(shù)都可以被直接調(diào)用。無疑，這會(huì)大大提高編程效率。 MATLAB7.0的基本數(shù)據(jù)編程單元是不需要指定維數(shù)的復(fù)數(shù)矩陣，所以在MATLAB環(huán)境下，數(shù)組的操作都如數(shù)的操作一樣簡(jiǎn)單方便。而且，MATLAB7.C界面友好，用戶使用方便。首先，MATLAB具有友好的用戶界面與易學(xué)易用的幫助系統(tǒng)。用戶在命令窗里通過 help命令可以查詢某個(gè)函數(shù)的功能及用法，命令的格式極為簡(jiǎn)單。其次，MATLAB程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言把編輯、編

8、譯、連接、執(zhí)行、調(diào)試等多個(gè)步驟融為一體，操作極為簡(jiǎn)單。除 此之外，MATLAB7.C還具有強(qiáng)大的圖形功能，可以用來繪制多姿多彩的圖形，直觀而形 象。在國(guó)內(nèi)外 Matlab 已經(jīng)經(jīng)受了多年的考驗(yàn)。 Matlab7.0 功能強(qiáng)大，適用范圍很廣。 其可以用來線性代數(shù)里的向量、數(shù)組、矩陣運(yùn)算，復(fù)數(shù)運(yùn)算，高次方程求根，插值與 數(shù)值微商運(yùn)算，數(shù)值積分運(yùn)算，常微分方程的數(shù)值積分運(yùn)算、數(shù)值逼近、最優(yōu)化方法 等，即差不多所有科學(xué)研究與工程技術(shù)應(yīng)用需要的各方面的計(jì)算，均可用 Matlab 來解 決。綜上所述，在進(jìn)行信號(hào)的分析與仿真時(shí)，MATLAB7.0無疑是一個(gè)強(qiáng)大而實(shí)用的工具。尤其對(duì)于信號(hào)的分析起到了直觀而形象

9、的作用，非常適合與相關(guān)課題的研究與分- 2 -2.2利用Matlab7.0編程完成習(xí)題設(shè)計(jì)在熟悉了 MATLAB7.啲基本界面之后，可以通過簡(jiǎn)單的編程與相關(guān)函數(shù)的調(diào)用，實(shí)現(xiàn)一些常用時(shí)間信號(hào)的可視化操作。例如：編程實(shí)現(xiàn)正弦波的仿真。程序如下，直接在命令窗口鍵入如下程序:t=0:0.001:2*pi;w0=2;phi=0;ft1=s in (w0*t+phi);plot(t,ft1)仿真圖形如下：圖a三、Matlab7.0 實(shí)現(xiàn)連續(xù)時(shí)間信號(hào)時(shí)移、反褶、尺度變換的設(shè)計(jì)3.1 常用連續(xù)時(shí)間信號(hào)的類別及原理在信號(hào)與系統(tǒng)中，常用的連續(xù)時(shí)間信號(hào)有三角波信號(hào)、指數(shù)信號(hào)、正余弦信號(hào)、抽 樣信號(hào)、單位階躍信號(hào)、沖

10、擊信號(hào)等。這些信號(hào)的歸類都是按照函數(shù)取值的連續(xù)性與離 散性劃分的。即如果在討論的的時(shí)間間隔內(nèi)，除若干不連續(xù)點(diǎn)之外，對(duì)于任意時(shí)間值都 可以給出確定的函數(shù)值，此信號(hào)就稱為連續(xù)信號(hào)。在連續(xù)時(shí)間信號(hào)的時(shí)域運(yùn)算中，信號(hào) 的時(shí)移、反褶以及尺度變換都是常見的運(yùn)算。這些運(yùn)算的方法都是直接對(duì)函數(shù)中的自變 量t進(jìn)行相應(yīng)的變換，各變換的方法如下：(1) 時(shí)移：t-1 ± a,當(dāng)a大于等于0時(shí)，t左移a個(gè)單位；當(dāng)a小于0時(shí)，t右移 a 個(gè)單位。(2) 反褶:t -t,函數(shù)沿縱軸反轉(zhuǎn)180°。(3) 尺度變換:t -a*t,(a 不等于0) t變?yōu)樵瓉淼?/a倍，a小于1時(shí)變寬,a大于1 時(shí)變窄 ,

11、 等于 1 時(shí)保持不變。在編寫程序過程中，可以通過冒號(hào)運(yùn)算符產(chǎn)生一個(gè)行向量定義自變量的取值范圍， 通過相關(guān)語(yǔ)句定義坐標(biāo)的縱軸與橫軸取值， 通過調(diào)用 plot 或者 ezplot 函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)相 關(guān)運(yùn)算的圖形可視化及其仿真。3.2 編程設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)1 矩形波：t=-4:0.001:4；T=2；ft=rectpuls(t,T)；plot(t,ft)axis(-4,4,-0.5,1.5)2三角波： t=-3:0.001:3; ft=tripuls(t,4,0.5); plot(t,ft)3階躍函數(shù)： syms t y y=heaviside(t); t=-4:0.01:4; ezplot(y,t);

12、grid on4指數(shù)函數(shù)： t=0:001:10; A=1; a=0.4; ft=A*exp(a*t); plot(t,ft)5抽樣函數(shù) ： syms t y f y=sinc(2*t); t=0:0.01:pi; ezplot(y,t);- 5 -grid on6.正弦波：t=0:0.001:2*pi;w0=2;phi=0;ft仁si n(w0*t+phi);plot(t,ft1)7.余弦波： t=0:0.001:2*pi; w0=2;phi=0; ft1=cos(w0*t+phi); plot(t,ft1)3.3運(yùn)行結(jié)果及其分析對(duì)應(yīng)以上七個(gè)相關(guān)程序以及其中兩個(gè)函數(shù)（含程序）相關(guān)運(yùn)算的可視化

13、及其仿真圖如下:1：矩形波信號(hào)- # -2:三角波信號(hào)3:階躍函數(shù)信號(hào)圖3-7 -4:指數(shù)函數(shù)信號(hào)圖45:抽樣信號(hào)圖5-9 -6:正弦波7:余弦波怎1 乙勸倉(cāng)也點(diǎn)”西回gj Figure 1Editiew Insert Tools4圖7-11 -8.1 :三角波一時(shí)移t -1-1圖8.1程序如下：t=-3:0.001:3; ft=tripuls(t-1,4,0.5); plot(t,ft)8.2 :三角波一反褶t -tFile Edit View Insert Tools Desktop Window Help已ud|k|聲隸巴®哽“日削| n 0 0-3-2-1012圖8.2程序如

14、下：t=-3:0.001:3; ft=tripuls(-t,4,0.5); plot(t,ft):三角波一尺度變換t -2t- 13 -圖8.3- 14 - # -程序如下：t=-3:0.001:3; ft=tripuls(2*t,4,0.5); plot(t,ft)- # -9.1 :矩形波一時(shí)移t 1+1圖9.1程序如下：t=-4:0.001:4;T=2; ft=rectpuls(t+1,T); plot(t,ft) axis(-4,4,-0.5,1.5)- 15 -9.2 :矩形波一反褶t -t圖9.2程序如下：t=-4:0.001:4;T=2; ft=rectpuls(-t,T); p

15、lot(t,ft) axis(-4,4,-0.5,1.5)- 16 -9.3 :矩形波一尺度變換t -0.5*t圖9.3程序如下：t=-4:0.001:4;T=2; ft=rectpuls(0.5*t,T); plot(t,ft) axis(-4,4,-0.5,1.5)- 17 -四、結(jié)論本次課程設(shè)計(jì)過程中，使我 <<對(duì)信號(hào)與系統(tǒng) >>這門課有了更深入的了解，也學(xué)會(huì)了 使用MATLA軟件。通過查閱了相關(guān)資料，我了解了通過使用rectpuls可以產(chǎn)生以零為中 心的方波，tripuls(t、w、s)制定三角波的寬度為 w斜率為s(-1vs<1),由于是第一次做信號(hào) 與

16、系統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)，對(duì)于相關(guān)設(shè)計(jì)過程和分析方法以及 MATLAB件的使用并不大熟練。 但功夫不負(fù)有心人，最終還算順利完成，這對(duì)我以后學(xué)習(xí)相關(guān)的課程以及進(jìn)行更高層次 的信號(hào)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)都奠定了一定的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)了一些問題，通過咨詢老師和同學(xué)都得到了解決，這些都鍛煉了我 自主解決問題的能力。但是我掌握了研究這類問題的方法，即問題解決的過程就是要從 問題所表現(xiàn)出來的情況出發(fā)， 通過反復(fù)推敲， 作出相應(yīng)判斷， 逐步找出問題的癥結(jié)所在， 從而一舉擊破。在這次信號(hào)與系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)過程中，尤其在使用MATLAB軟件進(jìn)行相關(guān)信號(hào)的仿真與分析時(shí)，這種分析解決問題的能力就更為重要。學(xué)習(xí)任何知識(shí)，僅從理論上去求知，

17、 而不去實(shí)踐、探索是不夠的。通過為期數(shù)天的 MATLA課程設(shè)計(jì)，我對(duì)MATLA這個(gè)仿真 軟件有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)和了解。在這數(shù)天時(shí)間里，我通過自己摸索，查閱資料，并且 在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下完成了常用連續(xù)時(shí)間信號(hào)的編程與仿真； 并最終將課程設(shè)計(jì)報(bào)告總 結(jié)完畢。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了獨(dú)立思考和設(shè)計(jì)的能力，樹立了對(duì) 知識(shí)應(yīng)用的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作和生活有非常大的幫助，并且提高了自己的 動(dòng)手實(shí)踐操作能力， 使自己充分體會(huì)到了在設(shè)計(jì)過程中的成功喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做 的不是太成功，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次課程設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使 我終身受益。對(duì)于MATLAB軟件的使用

18、，本次的課程設(shè)計(jì)讓我對(duì)于信號(hào)與系統(tǒng)這一門學(xué)科有了更 深層次的理解，在分析并解決問題的過程中，鞏固了該門學(xué)科的基礎(chǔ)，對(duì)于相關(guān)知識(shí)的 認(rèn)知程度有了很大的提高。 實(shí)踐是認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)， 本次的課程設(shè)計(jì)對(duì)個(gè)人的影響意義深遠(yuǎn)。 自己能力的一種提高，通過這次課程設(shè)計(jì)使自己明白了原來的那點(diǎn)知識(shí)是非常欠缺的， 要學(xué)習(xí)的東西還很多，通過這次課程設(shè)計(jì)，我明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過程，在以后 的工作和生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己的知識(shí)和綜合素質(zhì)。希望以后像這樣- 18 -的課程設(shè)計(jì)可以多一點(diǎn)在學(xué)習(xí)過信號(hào)與系統(tǒng)之后，我已經(jīng)算是掌握了一定的 知識(shí)以及相應(yīng)的分析方 法、實(shí)踐能力以及自學(xué)能力。雖然遇到了不少問題，但是在向老師和同學(xué)請(qǐng)教的學(xué)習(xí)過 程中，我又改正了不少錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)，我相信這些知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)對(duì)以后的學(xué)習(xí)會(huì)有極大的幫 助。- 19 -五. 參考文獻(xiàn)1:肖偉、劉忠.MATLAB程序設(shè)計(jì)與應(yīng)