信號(hào)可視化及時(shí)域運(yùn)算課程設(shè)計(jì)

PAGE3-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年月日課程設(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—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Matlab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年月日專業(yè)負(fù)責(zé)人：201年月日學(xué)院教學(xué)副院長(zhǎng)：201年月日論知識(shí)進(jìn)行分析問(wèn)題、解決問(wèn)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的熟練應(yīng)用與融會(huì)貫通。二、Matlab入門2.1Matlab7.0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。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(wú)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，MATLAB7.0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(guò)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，MATLAB7.0還具有強(qiáng)大的圖形功能，可以用來(lái)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(lái)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(lái)解決。

綜上所述，在進(jìn)行信號(hào)的分析與仿真時(shí)，MATLAB7.0無(wú)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的作用，非常適合與相關(guān)課題的研究與分析。2.2利用Matlab7.0編程完成習(xí)題設(shè)計(jì)在熟悉了MATLAB7.0的基本界面之后，可以通過(guò)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=sin(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→t±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?lái)的1/a倍，a小于1時(shí)變寬,a大于1時(shí)變窄,等于1時(shí)保持不變。在編寫程序過(guò)程中，可以通過(guò)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(guò)相關(guān)語(yǔ)句定義坐標(biāo)的縱軸與橫軸取值，通過(guò)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)：symstyy=heaviside(t);t=-4:0.01:4;ezplot(y,t);gridon4．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)：symstyfy=sinc(2*t);t=0:0.01:pi;ezplot(y,t);gridon6．正弦波：t=0:0.001:2*pi;w0=2;phi=0;ft1=sin(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)算的可視化及其仿真圖如下：1：矩形波信號(hào)圖12：三角波信號(hào)圖23：階躍函數(shù)信號(hào)圖34：指數(shù)函數(shù)信號(hào)圖45：抽樣信號(hào)圖56：正弦波圖67：余弦波圖78.1：三角波—時(shí)移t→t-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—反褶t→-t圖8.2程序如下：t=-3:0.001:3;ft=tripuls(-t,4,0.5);plot(t,ft)8.3：三角波—尺度變換t→2t圖8.3程序如下：t=-3:0.001:3;ft=tripuls(2*t,4,0.5);plot(t,ft)9.1：矩形波—時(shí)移t→t+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])9.2：矩形波—反褶t→-t圖9.2 程序如下：t=-4:0.001:4;T=2;ft=rectpuls(-t,T);plot(t,ft)axis([-4,4,-0.5,1.5])9.3：矩形波—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])四、結(jié)論本次課程設(shè)計(jì)過(guò)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MATLAB軟件。通過(guò)查閱了相關(guān)資料，我了解了通過(guò)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(-1<s<1),由于是第一次做信號(hào)與系統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)，對(duì)于相關(guān)設(shè)計(jì)過(guò)程和分析方法以及MATLAB軟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(guò)程中出現(xiàn)了一些問(wèn)題，通過(guò)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(wèn)題的能力。但是我掌握了研究這類問(wèn)題的方法，即問(wèn)題解決的過(guò)程就是要從問(wèn)題所表現(xiàn)出來(lái)的情況出發(fā)，通過(guò)反復(fù)推敲，作出相應(yīng)判斷，逐步找出問(wèn)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(guò)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(wèn)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，而不去實(shí)踐、探索是不夠的。通過(guò)為期數(shù)天的MATLAB課程設(shè)計(jì)，我對(duì)MATLAB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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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，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(wèn)題的過(guò)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(guò)這次課程設(shè)計(jì)使自己明白了原來(lái)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(guò)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(guò)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)。希望以后像這樣的課程設(shè)計(jì)可以多一點(diǎn)。在學(xué)習(xí)過(guò)《信號(hào)與系統(tǒng)》之后，我已經(jīng)算是掌握了