信号与线性系统课程设计报告概要
信号与线性系统课程设计报告分析
信号与线性系统课程设计报告课题五基于FIR滤波的语音信号处理系统设计班级:姓名：学号：组号及同组人：成绩：指导教师：日期：课题五基于FIR滤波的语音信号处理系统设计摘要：MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化及交互式程序设计的高科技计算环境。
它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。
MATLAB 可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
MATLAB特点：1) 高效的数值计算及符号计算功能,能使用户从繁杂的数学运算分析中解脱出来;2) 具有完备的图形处理功能,实现计算结果和编程的可视化;3)友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言,使学者易于学习和掌握;4)功能丰富的应用工具箱,为用户提供了大量方便实用的处理工具。
关键词：GUI界面，信号采集，内插恢复，重采样，滤波器一、课程设计目的及意义本设计课题主要研究数字语音信号的初步分析方法、FIR数字滤波器的设计及应用。
通过完成本课题的设计，拟主要达到以下几个目的：（1）熟悉Matlab软件的特点和使用方法。
（2）熟悉LabVIEW虚拟仪器的特点以及采用LabVIEW进行仿真的方法。
（3）掌握信号和系统时域、频域特性分析方法。
（4）掌握FIR数字滤波器的设计方法（窗函数设计法、频率采样设计法）及应用。
（5）了解语音信号的特性及分析方法。
（6）通过本课题的设计，培养学生运用所学知识分析和解决实际问题的能力。
二、课题任务（一）简单数字语音信号处理系统的Matlab设计。
信号与线性系统课程设计报告
信号与线性系统课程设计报告课题五基于FIR滤波的语音信号处理系统设计班级:姓名：学号：组号及同组人：成绩：指导教师：日期：课题五基于FIR滤波的语音信号处理系统设计摘要：MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化及交互式程序设计的高科技计算环境。
它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。
MATLAB 可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
MATLAB特点：1) 高效的数值计算及符号计算功能,能使用户从繁杂的数学运算分析中解脱出来;2) 具有完备的图形处理功能,实现计算结果和编程的可视化;3)友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言,使学者易于学习和掌握;4)功能丰富的应用工具箱,为用户提供了大量方便实用的处理工具。
关键词：GUI界面，信号采集，内插恢复，重采样，滤波器一、课程设计目的及意义本设计课题主要研究数字语音信号的初步分析方法、FIR数字滤波器的设计及应用。
通过完成本课题的设计，拟主要达到以下几个目的：（1）熟悉Matlab软件的特点和使用方法。
（2）熟悉LabVIEW虚拟仪器的特点以及采用LabVIEW进行仿真的方法。
（3）掌握信号和系统时域、频域特性分析方法。
（4）掌握FIR数字滤波器的设计方法（窗函数设计法、频率采样设计法）及应用。
（5）了解语音信号的特性及分析方法。
（6）通过本课题的设计，培养学生运用所学知识分析和解决实际问题的能力。
二、课题任务（一）简单数字语音信号处理系统的Matlab设计。
信号与系统课程设计报告
课程设计报告科目：信号与线性系统专业：电子信息科学与技术班级：学号：学生姓名：指导教师：起至时间：教师评分：目录一、信号的基本运算二、信号的时域分析三、卷积四、信号的频域分析五、采样定理的建模和验证六、S域和Z域分析七、总结一、信号的基本运算1、已知时间信号f(2t)如下图所示，编程画出f（t），f（t-2），f（t/2）, f（-2t）, f（-t/2）的图形。
解题思路：此图形是由正弦波+锯齿波+方波组成的，因此在编写程序时我们用曲线与直线公式。
其程序如下：clearclcsyms tf=2*sin(pi*t)*sym('heaviside(t)-heaviside(t-1)')+(-4*t+4)*sym('heaviside(t-1 )-heaviside(t-1.5)')+...(4*t-8)*sym('heaviside(t-1.5)-heaviside(t-2)')+sym('heaviside(t-2)-heaviside (t-3.5)')subplot 231ezplot(f,[0,4])axis([0,4,-2.5,2.5])title('f(2t)')grid onsubplot 232y1=subs(f,t,t/2)%f(t)ezplot(y1,[-8,8])axis([-1,8,-2.5,2.5]) title('f(t)')grid onsubplot 233y2=subs(y1,t,t-2) ezplot(y2,[-0,20])axis([-1,20,-2.5,2.5]) title('f(t-2)')grid onsubplot 234y3=subs(y1,t,t/2) ezplot(y3,[0,16])axis([-1,16,-2.5,2.5]) title('f(t/2)')grid onsubplot 235y4=subs(f,t,-t)ezplot(y4,[-8,8])axis([-5,1,-2.5,2.5]) title('f(-2t)')grid onsubplot 236y5=subs(y1,t,-t/2) ezplot(y5,[-16,0])axis([-16,0,-2.5,2.5 ]) title('f(-t/2)')grid on运行结果：2、已知离散序列cos()和cos（4n）观察其周期性clcclearn=0:40;subplot(2,1,1)stem(n,cos(n*pi/6),'filled','pk')title('cos(n*pi/6)')subplot(2,1,2)stem(n,cos(4*n),'dr')title('cos(4*n)')通过观察判断是否是周期序列，若是其周期是多少？分析：本题为例题，程序都是现成的。
信号与线性系统课程设计
信号与线性系统课程设计报告课题五FM调制与解调系统的设计班级：电子C102姓名：王伟泽学号：108021成绩：指导教师：刘翠响日期：2013年1月04日题目：FM调制与解调系统的设计摘要FM在通信系统中的使用非常广泛。
FM广泛应用于高保真音乐广播、电视伴音信号的传输、卫星通信和蜂窝电话系统等。
本设计主要是利用MATLAB集成环境下的M文件，编写程序来实现FM调制与解调过程，并分别绘制出基带信号，载波信号，已调信号的时域波形；再进一步分别绘制出对已调信号叠加噪声后信号，相干解调后信号和解调基带信号的时域波形；最后绘出FM基带信号通过上述信道和调制和解调系统后的误码率与信噪比的关系，并通过与理论结果波形对比来分析该仿真调制与解调系统的正确性及噪声对信号解调的影响。
在课程设计中，系统开发平台为Windows Vista，使用工具软件为MATLAB 7.0。
在该平台运行程序完成了对FM调制和解调以及对叠加噪声后解调结果的观察。
通过该课程设计，达到了实现FM信号通过噪声信道，调制和解调系统的仿真目的。
关键词 FM；PM；调制；解调；MATLAB 7.0；SIMULINK；LABVIEW；1课程设计的目的、意义1.1本课题的目的本课程设计课题主要研究FM 调制与解调模拟系统的理论设计和软件仿真方法。
通过完成本课题的设计，拟主要达到以下几个目的：1．掌握模拟系统FM 调制与解调的原理。
2．掌握模拟系统FM 调制与解调的设计方法；3．掌握应用MATLAB分析系统时域、频域特性的方法，进一步锻炼应用Matlab 进行编程仿真的能力；4．熟悉基于Simulink的动态建模和仿真的步骤和过程；5．了解基于LabVIEW虚拟仪器的特点和使用方法，熟悉采用LabVIEW进行仿真的方法。
1.2本课题的意义本课程设计课题主要研究FM 调制与解调模拟系统的理论设计和软件仿真方法。
通过完成本课题的设计，意在使学生将高频电子线路、数字信号处理、信号与线性系统等所学知识融汇起来，加深对“FM 调制与解调”的理解和认识，真正达到学以致用的目的。
信号与线性系统课程设计
信号与线性系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解并掌握信号与线性系统的基本概念，包括信号的分类、线性时不变系统的定义及其性质；2. 学生能够运用数学工具描述信号的特性，分析线性时不变系统的响应，并解决实际问题；3. 学生能够掌握傅里叶级数、傅里叶变换和拉普拉斯变换的基本原理及其在信号处理中的应用。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识对实际信号进行处理，如信号的采样、滤波和调制；2. 学生能够运用数学软件（如MATLAB）进行信号与系统的仿真实验，提高实际操作能力；3. 学生能够通过小组合作，共同分析并解决信号与线性系统领域的问题，提高团队协作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习信号与线性系统，培养对通信工程和电子信息工程的兴趣和热情；2. 学生在学习过程中，养成严谨、求实的科学态度，培养独立思考和创新能力；3. 学生通过小组合作，学会尊重他人意见，提高沟通与交流能力，形成良好的团队合作精神。
本课程针对高中年级学生，结合学科特点和教学要求，注重理论与实践相结合，旨在培养学生具备信号与线性系统领域的基本知识和技能，同时提高学生的情感态度价值观。
课程目标具体、可衡量，为后续教学设计和评估提供明确依据。
二、教学内容1. 信号与系统基本概念：信号分类、连续与离散时间信号、线性时不变系统定义及性质。
教材章节：第一章 信号与系统基本概念2. 数学工具描述信号与系统：差分方程、微分方程、卷积积分。
教材章节：第二章 数学工具描述信号与系统3. 傅里叶级数与傅里叶变换：周期信号的傅里叶级数展开、非周期信号的傅里叶变换。
教材章节：第三章 傅里叶级数与傅里叶变换4. 拉普拉斯变换：拉普拉斯变换的定义、性质、逆变换及应用。
教材章节：第四章 拉普拉斯变换5. 信号处理应用：信号的采样、滤波、调制原理及其实现方法。
教材章节：第五章 信号处理应用6. 线性系统分析：稳定性分析、频率响应特性、零状态与零输入响应。
信号与线性系统实验报告2
实验二连续系统频域分析一、实验目的1．通过观察信号的分解与合成过程，理解利用傅利叶级数进行信号频谱分析的方法。
2．了解波形分解与合成原理。
3．掌握带通滤波器有关特性的设计和测试方法。
4．了解电信号的取样方法与过程以及信号恢复的方法。
5．观察连续时间信号经取样后的波形图，了解其波形特点。
6．验证取样定理并恢复原信号。
二、实验内容1．用示波器观察方波信号的分解，并与方波的傅利叶级数各项的频率与系数作比较。
2．用示波器观察三角波信号的分解，并与三角波的傅利叶级数各项的频率与系数作比较。
3．用示波器观察方波信号基波及各次谐波的合成。
4．用示波器观察三角波信号基波及各次谐波的合成。
5．用示波器观察不同的取样频率抽样得到的抽样信号。
6．用示波器观察各取样信号经低通滤波器恢复后的信号并验证抽样定理。
三、实验仪器1．信号与系统实验箱一台2．信号系统实验平台3．信号的分解与合成模块（DYT3000-69）一块4．信号的取样与恢复模块（DYT3000-68）一块5．同步信号源模块（DYT3000-57）（选用）6．20MHz双踪示波器一台7．连接线若干四、实验原理1、信号的分解与合成任何电信号都是由各种不同频率、幅度和初始相位的正弦波跌加而成的。
对周期信号由它的傅利叶级数展开式可知，各次谐波为基波频率的整数倍。
而非周期信号包含了从零到无穷大的所有频率成份，每一频率成份的幅度均趋向无穷小，但其相对大小是不同的。
通过一个选频网络可以将电信号中所包含的某一频率成份提取出来。
本实验采用性能较好的有源带通滤波器作为选频网络。
对周期信号波形分解的方案框图如图2-1所示。
实验中对周期方波、三角波、锯齿波信号进行信号的分解。
方波信号的傅利叶级数展开式为411()(sin sin 3sin 5)35Af t t t t ωωωπ=+++…；三角波信号的傅利叶级数展开式为2811()(sin sin 3sin 5)925A f t t t t ωωωπ=-+-…；锯齿波信号的傅利叶级数展开式为11()(sin sin 2sin 3)223A A f t t t t ωωωπ=-+++…，其中2T πω=为信号的角频率。
通信工程课程设计信号与线性系统课程设计
通信工程课程设计信号与线性系统课程设计通信工程是一个非常重要和广泛的领域，涉及电子、通信、计算机和信息技术等方面。
在通信工程领域中，信号与线性系统是非常重要的基础课程，为后续的通信系统设计和实现提供了基础支撑。
因此，通信工程专业中的信号与线性系统课程设计也非常重要，今天我们来探讨一下这个话题。
首先，要了解什么是信号与线性系统。
信号通常是一种物理量，它可以是任何一个随时间变化的量，比如电压、电流、音频信号等。
而线性系统则是指那些满足线性叠加原理的系统，比如电路、滤波器、传输线、控制系统等。
在通信工程中，信号常常通过线性系统被传输、处理和分析等。
因此，理解信号与线性系统的原理和应用是非常重要的。
接下来，我们来了解一下通信工程专业中，信号与线性系统课程设计的内容。
一般来说，这门课程会涵盖以下几个方面：1.信号的基本概念和分类。
包括模拟信号和数字信号的区别，周期信号和非周期信号的特点，以及连续信号和离散信号的定义等。
2.线性系统的基本特征和分析方法。
主要包括线性系统的叠加性、位移不变性、时移不变性和因果性等基本特征，以及对线性系统的稳定性、频率响应和传递函数等进行分析。
3.离散时间信号和系统的基本原理。
主要包括离散时间信号和系统的定义，以及相应的离散傅里叶变换和离散时间傅里叶变换等分析方法。
4.模拟信号和系统的基本理论和应用。
主要包括模拟信号和系统的频谱分析、滤波器设计和实现，以及模拟通信系统中的调制、解调和调制解调器的设计等。
5.数字信号和系统的基本理论和应用。
主要包括数字信号和系统的采样和量化、数字滤波器的设计和实现，以及数字通信系统中的调制、解调和调制解调器的设计等。
以上就是通信工程专业中，信号与线性系统课程设计的基本内容。
对于学生而言，掌握这些内容后，就能够理解和分析各种信号和线性系统的特点，并且可以通过相应的分析方法完成各种信号和系统的分析、设计和实现等。
最后，我们来总结一下。
信号与线性系统作为通信工程中非常重要和基础的课程，可以为学生提供基本的分析方法和实践技能，为后续的通信系统设计和实现提供基础支撑。
信号与线性系统课程设计报告
信号与线性系统课程设计报告The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020信号与线性系统课程设计报告课题:周期信号的分解与合成班级：电子111班姓名:河北工业大学学号：组号：同组人：成绩：指导教师：增城日期：周期信号的分解与合成摘要:本文详细介绍了周期信号的分解与合成的原理，给出了电路参数设计、matlab辅助分析、multisim仿真的方法，并用硬件电路实现信号分解与合成，另外本文亦对设计过程中出现的问题进行总结分析。
设计主体为5次谐波带通滤波器设计和信号合成电路的设计，因此本文对带通滤波器进行了详细的理论推导，并且编写了matlab函数进行参数的计算；合成电路采用运算放大器构建一个具有5个输入的加法器电路。
软件仿真、硬件调试部分给出了具体的调试方案和步骤，对理论值计算、multisim 软件仿真、matlab 辅助分析、硬件调试的结果分别进行总结和分析，并比较其存在的差异同时分析产生差异的原因。
通过这次课程设计，理论应用实践，在掌握信号合成与分解的原理、方法的同时也深深体会到了理论和实践之间的差距，只有勤动手、勤实践才能达到学以致用的效果。
关键词：信号的分解合成、带通滤波器、加法器、matlab 、multisim1 课程设计的目的、意义1．了解周期信号分解与合成电路的原理及实现方法。
2．深入理解信号频谱和信号滤波的概念，理解滤波器幅频响应和相频响应对信号的影响以及无失真传输的概念。
3．掌握模拟带通滤波器的原理与设计方法，掌握利用Multisim 软件进行模拟电路设计及仿真的方法。
4．了解周期信号分解与合成硬件电路的设计、制作、调试过程及步骤。
5．掌握新一代信号与系统实验系统及虚拟示波器、虚拟信号发生器的操作使用方法。
6．培养运用所学知识分析和解决实际问题的能力。
2 设计任务及技术指标设计任务周期信号分解与合成电路设计、电路（系统）仿真分析、电路板焊接、电路调试与测试、仿真和测试结果分析等内容。
信号与线性系统分析第五版课程设计
信号与线性系统分析第五版课程设计一、实验目的本课程设计旨在加深学生对信号与线性系统分析的理解，通过手动计算和MATLAB仿真的方式掌握线性时不变系统的时域和频域分析方法，并利用系统性能指标及反馈控制方法进行系统设计与优化。
二、实验内容实验一：线性时不变系统的时域分析1.搭建一阶电路系统，并在Matlab中生成信号源，控制输入信号，测量输出响应；2.根据电路的特性计算纯电容或纯电感电路的暂态响应，比较实测结果与计算结果的差异；3.利用搭建的系统进行阻尼比为0.7的二阶系统的暂态响应计算；4.利用搭建的系统进行多个不同阻尼比的系统进行暂态响应计算，并对其进行比较分析。
实验二：线性时不变系统的频域分析1.对系统进行傅里叶分析，得到系统的频率响应函数（Bode图）；2.利用Bode图分析系统的幅频特性和相频特性，并计算系统的增益裕度、相位裕度以及频率响应的极点和零点；3.通过控制系统参数，改变系统频率响应函数，分析结果并优化系统。
实验三：系统设计与优化1.设计一个高通滤波器，并通过测试进行验证；2.在高通滤波器的基础上，加入积分控制器，利用反馈控制的方法对系统进行优化；3.利用控制系统工具箱进行系统的控制与分析。
三、实验要求1.本课程设计为选修课程，仅面向信号与线性系统分析的专业学生。
2.实验时间：共计24学时，每学时为2小时。
3.所有操作步骤均需手动计算并在Matlab中进行仿真，精度控制在小数点后两位。
4.实验报告需使用Markdown格式编写，每次实验需要写出理论计算过程和仿真结果，并进行对比分析。
四、实验评分1.实验一、实验二各占总分30%，实验三占总分40%。
2.每次实验需提交实验报告，报告占总分30%。
3.实验考试占总分40%，包含在线答题和手动计算两部分。
五、参考资料1.信号与线性系统分析第五版，作者：Alan V. Oppenheim、Alan S.Willsky、S. Hamid Nawab。
《信号与线性系统》实验报告
《信号与线性系统》实验报告实验名称：信号与线性系统实验目的：1.了解信号与线性系统的基本概念和特性；2.掌握各种信号的分类与表示方法；3.学习使用线性系统对信号进行处理和分析。
实验仪器和材料：1.个人计算机；2.MATLAB软件。
实验步骤：1.了解信号与线性系统的基本概念和特性，包括信号的定义、分类与表示方法，线性系统的定义和特性等。
2.利用MATLAB软件，生成常见的信号，如单位阶跃信号、单位冲激信号、正弦信号、方波信号等，通过绘制波形图和频谱图来观察和分析信号的特点。
3.利用MATLAB软件，对生成的信号进行线性系统处理，如信号的平移、尺度变换、基带传输等，通过绘制处理后的信号波形图和频谱图，以及分析其特点和对信号的影响。
4.进一步学习线性系统的时域和频域分析方法，如脉冲响应、冲激响应、幅频特性等，并利用MATLAB软件进行实际操作和分析。
5.对各种信号和线性系统的特性进行总结和归纳，根据实际应用场景，分析信号处理过程中的优缺点和适用性。
实验结果与分析：1.通过绘制波形图和频谱图，观察了不同信号的特点和频谱分布；2.通过对信号进行线性系统处理，观察了信号经过处理后的变化；3.通过对线性系统的时域和频域分析，进一步了解了系统的特性和对信号的影响；4.根据实际应用场景，综合比较了不同信号与线性系统的适用性和优缺点。
实验结论：通过本次实验，我们深入了解了信号与线性系统的基本概念和特性，掌握了各种信号的分类与表示方法，学习了使用线性系统对信号进行处理和分析的方法和技巧。
实验结果表明，信号的特点和频谱分布决定了信号在系统中的处理效果，而线性系统的特性和响应方式会对信号产生明显的影响。
在实际应用中，我们需要综合考虑信号和线性系统的特性，选择合适的信号表示方法和处理方式，以达到预期的信号处理效果。
实验中的问题与改进：在实验过程中，由于时间和资源有限，我们只能选择了部分常见的信号和线性系统进行实验和分析，无法涵盖所有情况。
信号与系统课程设计报告
信号与系统课程设计报告课程设计报告课程名称信号与系统课程设计指导教师设计起⽌⽇期学院信息与通信⼯程专业电⼦信息⼯程学⽣姓名班级/学号成绩指导⽼师签字⽬录1、课程设计⽬的 (1)2、课程设计要求 (1)3、课程设计任务 (1)4、课程设计内容 (1)5、总结 (12)参考⽂献 (13)附录 (13)1、课程设计⽬的“信号与系统”是⼀门重要的专业基础课，MATLAB作为信号处理强有⼒的计算和分析⼯具是电⼦信息⼯程技术⼈员常⽤的重要⼯具之⼀。
本课程设计基于MATLAB完成信号与系统综合设计实验，以提⾼学⽣的综合应⽤知识能⼒为⽬标，是“信号与系统”课程在实践教学环节上的必要补充。
通过课设综合设计实验，激发学⽣理论课程学习兴趣，提⾼分析问题和解决问题的能⼒。
2、课程设计要求（1）运⽤MATLAB编程得到简单信号、简单信号运算、复杂信号的频域响应图；（2）通过对线性时不变系统的输⼊、输出信号的时域和频域的分析，了解线性时不变系统的特性，同时加深对信号频谱的理解。
3、课程设计任务（1）根据设计题⽬的要求，熟悉相关内容的理论基础，理清程序设计的措施和步骤；（2）根据设计题⽬的要求，提出各⽬标的实施思路、⽅法和步骤；（3）根据相关步骤完成MATLAB程序设计，所编程序应能完整实现设计题⽬的要求；（4）调试程序，分析相关理论；（5）编写设计报告。
4、课程设计内容（⼀）基本部分（1）信号的时频分析任意给定单频周期信号的振幅、频率和初相，要求准确计算出其幅度谱，并准确画出时域和频域波形，正确显⽰时间和频率。
设计思路：⾸先给出横坐标，即时间，根据设定的信号的振幅、频率和初相，写出时域波形的表达式；然后对时域波形信号进⾏傅⾥叶变化，得到频域波形；最后使⽤plot函数绘制各个响应图。
源程序：clc; clear;close all;Fs =128; % 采样频率T = 1/Fs; % 采样周期N = 600; % 采样点数t = (0:N-1)*T; % 时间，单位：Sx=2*cos(5*2*pi*t);n=0:N-1;figure; subplot(3,1,1)plot(t,x);xlabel('时间/S');ylabel('振幅');title('时域波形');grid on;y=fft(x,N);y1=fftshift(y);n1=-(N-1)/2:(N-1)/2;f=n1*Fs/N;subplot(3,1,2)plot(f,10*log10(abs(y1))); % 绘出Nyquist频率之前随频率变化的振幅xlabel('频率/Hz');ylabel('幅度');title('幅值谱');grid on;subplot(3,1,3)plot(f,angle(y1)); % 绘出Nyquist频率之前随频率变化的相位xlabel('频率/Hz');ylabel('相位');title('相位谱');grid on;结果图：结果分析：cos函数波形为周期信号，其频域响应为两个冲击函数，并且符合对偶性。
信号与线性系统课程设计报告2
实验四连续系统的频域分析一、实验目的1、掌握连续时间系统变换域分析的基本方法。
2、掌握系统无失真传输的基本条件。
二、实验设备安装有matlab6.5 以上版本的PC 机一台。
三、实验内容1、如图10 所示系统：(a) 对不同的RC 值，用freqs 函数画出系统的幅频曲线。
(b) 信号f (t) = cos(100t) + cos(2000t)包含了一个低频分量和一个高频分量，确定适当的RC值，滤除信号中的高频分量并画出信号f (t)和y(t)在t = 0 ~ 0.2 s 范围内的波形。
提示：| H( jω) |为最大值的sqrt(2)/ 2处对应的频率为通带截止频率ωc ，首先求取|H( jω)| 并找到ωc 和RC关系，然后根据题意选定ωc 即可确定RC 值。
2、信号任选，分析以下几种情况下信号的频谱和波形变化：（1）系统满足线性不失真条件时；（2）系统只满足恒定幅值条件时；（3）系统只满足相位条件时；（4）系统两个条件均不满足时。
四、实验原理五、源程序及执行结果1、如图10 所示系统：(a) 对不同的RC 值，用freqs 函数画出系统的幅频曲线。
(b) 信号f (t) = cos(100t) + cos(2000t)包含了一个低频分量和一个高频分量，确定适当的RC值，滤除信号中的高频分量并画出信号f (t)和y(t)在t = 0 ~ 0.2 s 范围内的波形。
(a)close;clear;b=[0 1];for c=-5:2RC=10^c;a=[RC 1];freqs(b,a)axis([10^(-2),10^(5),0.1,1]);hold onend(b)close;clear;t=0:0.001:0.2;f=cos(100*t)+cos(2000*t);subplot(2,1,1)plot(t,f)y1=cos(100*t)/(1+j*100*10^(-2))+cos(2000*t)/(1+j*2000*10^(-2)); subplot(2,1,2)plot(t,y1)2、信号任选，分析以下几种情况下信号的频谱和波形变化：（1）系统满足线性不失真条件时；（2）系统只满足恒定幅值条件时；（3）系统只满足相位条件时；（4）系统两个条件均不满足时。
信号与线性系统课程设计报告讲解
信号与线性系统课程设计报告有源滤波器设计与分析源滤波器设计与分析摘要：实验主要研究采用运算放大器，分别设计参数可调的源低通、高通、带通、全通滤波器的设计，并使用multisim软件仿真和焊接电路板进行实际电路测试，并与仿真结果比较分析。
掌握滤波器的设计原理，通过仿真分析各种滤波器的频率响应和时域响应，改变不同的电路参数来观察滤波器的性能，分析比较设计出优化滤波器。
在实验过程中锻炼学生的分析解决问题的能力和动手操作能力，达到理论与实践相结合的目的，并相应地了解滤波器在实际生活中的应用，将所学的内容运用到实际中。
关键词：滤波器，截止频率，仿真，电路测试1课程设计的目的、意义本课题研究有源低通、高通、带通、全通滤波器的设计，并通过仿真和实际电路测试，分析各种滤波器的频率响应和时域响应。
通过本课题的设计，主要达到以下几个目的、意义：1.掌握有源滤波器的基本原理及设计方法。
2.深入理解信号频谱和信号滤波的概念，理解滤波器幅频响应和相频响应对信号的影响，了解不同类型滤波器时域响应的特点。
3.掌握模拟滤波器频域响应的测试方法。
4.掌握利用Multisim软件进行模拟滤波器设计及仿真的方法。
5.了解有源滤波器硬件电路的设计、制作、调试过程及步骤。
6.掌握新一代信号与系统硬件实验平台及虚拟示波器、虚拟信号发生器的操作使用方法。
7.培养运用所学知识分析和解决实际问题的能力。
2 课程设计任务本课题的任务包括有源滤波器电路设计、电路（系统）仿真分析、电路板焊接、电路调试与测试、仿真和测试结果分析等内容，主要工作有：1. 采用运算放大器，分别设计参数可调的有源低通、带通、高通、全通滤波器，并用Multisim 软件进行仿真验证，并测试其时域和频率响应。
2. 列出所设计各滤波器的系统函数，用Matlab 软件分析其频率响应、时域响应，并与Multisim 电路仿真的结果进行比较分析。
3. 在Multisim 仿真软件中，给各滤波器分别输入适当的信号，测试分析各种滤波器频率响应对信号的影响。
信号与线性系统
沈阳大学2.1．2MATLAB 绘图的基本指令---plotplot 是MATLAB 绘图的基本指令，MATLAB 中的绘图指令基本都是由它“衍生”而来，其基本指令形式有如下3种：plot(x1); plot(x2,y2); plot(x3,y3,x4,y4…);其中，x1、x2、y2、x3、y3等符号均代表需要绘制的参数，它门可以是向量、矩阵、复数矩阵等，plot 指令将根据不同的参数绘制不同的图形。
2.1．3多子图绘制指令---subplotMATLAB 为方便用户进行仿真分析，设置了subplot 指令，利用它可以在不同的子图下绘制图形，以进行对比分析。
subplot 的基本指令格式如下：subplot(m,n,k) %作出(mn)幅子图中的第k 幅图形subplot(‘position’,[left bottom width height]) %在人工指定位置作出字图。
subplot(m,n,k)指令表示在图形窗口中产生(m n )幅子图，k 代表当前绘制子图号。
如subplot (2,2,1)就是产生22幅子图，当前在子图1绘制图形。
2.1．4sinc 序列Sinc 函数是Matlab 软件中经常使用的函数之一，sinc 序列定义为：⎪⎩⎪⎨⎧=≠=010sin )(n n nnn S a ππ这个信号可以利用Signal Processing Toolbox 中的函数sinc 来实现。
2.2连续时间信号系统是连续事物或各个部分的一个复杂的整体，有形或无形事物的组成体。
系统可以分为即时系统与动态系统；连续系统与离散系统；线性系统与非线形系统；样时变系统和非时变系统等等。
在连续时间系统中，如一个连续时间系统接收，输入信号x(t)，并产生输出信号y(t)。
连续时间信号：在连续时间范围内定义的信号值，信号的幅值可以是连续数值，也可以是离散数值。
当信号幅值连续是，则称之为模拟信号。
沈阳 大 学2.3信号采样取样定理论述了在一定条件下，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（或称样本值）表示，这些样本值包含了连续时间信号的全部信息，利用这些样本值可以恢复原信号。
信号与线性系统课程设计
信号与线性系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解信号与线性系统的基本概念，掌握不同类型的信号及其特点；2. 学会运用数学工具描述线性时不变系统的特性，包括微分方程、差分方程和状态方程；3. 掌握线性卷积的计算方法及其在信号处理中的应用。
技能目标：1. 能够分析并绘制常见信号的波形，如正弦信号、方波信号等；2. 能够运用所学的理论知识，对简单的线性时不变系统进行数学建模；3. 能够利用卷积运算解决实际问题，例如信号滤波和系统响应分析。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对信号与线性系统理论学习的兴趣，激发其探索信号处理领域的好奇心；2. 培养学生具备严谨的科学态度，强调理论与实践相结合的重要性；3. 增强学生的团队合作意识，使其在讨论、分析和解决问题时，能够积极与他人交流合作。
本课程针对高中年级学生，充分考虑学生的认知水平、学习兴趣和实际需求。
在教学过程中，注重理论与实践相结合，强调学生的主体地位，鼓励学生积极参与课堂讨论和实践活动。
通过本课程的学习，使学生不仅掌握信号与线性系统的基本理论知识，而且提高解决实际问题的能力，培养其创新思维和科学素养。
课程目标旨在为后续相关课程的学习打下坚实基础。
二、教学内容1. 信号的概念与分类- 信号的分类及性质（连续信号、离散信号、周期信号、非周期信号等）- 信号的基本运算（相加、相乘、翻转、平移等）2. 线性时不变系统- 线性时不变系统的定义及性质- 微分方程、差分方程和状态方程的建立与应用3. 线性卷积- 卷积的定义、性质和应用- 卷积的计算方法（图解法、解析法等）- 卷积在信号处理中的应用案例4. 教学实践与案例分析- 信号波形的绘制与分析- 线性时不变系统的建模与仿真- 利用卷积运算解决实际问题教学内容依据课程目标，紧密结合教材，按照以下进度安排：1. 第一周：信号的概念与分类，基本运算；2. 第二周：线性时不变系统，微分方程与差分方程；3. 第三周：状态方程，卷积的定义及计算方法；4. 第四周：卷积的应用，教学实践与案例分析。
通信工程课程设计——信号与线性系统课程设计
信号与系统课程设计报告课题二心电信号分析系统的设计与仿真班级：姓名：学号：组号及同组人：指导教师：王宝珠日期：2021年1月5日心电信号分析系统的设计与仿真摘要：本文利用MATLAB对MIT-BIH数据库中的心电信号进行分析，利用MATLAB软件、simulink平台、GUI图形用户界面、LABVIEW软件对心电信号进行读取、插值、高通低通滤波等处理。
并画出时域、频域波形进行比拟分析。
同时将滤波器的系统函数进行读取，分析，画出滤波的信号流程图，并画出系统的冲击响应、幅频响应、相位响应和零极点图来判断系统的稳定性。
关键词：MATLAB，simulink，心电信号，数字滤波器，GUI，LABVIEWAbstract:This article makes use of MATLAB to analyze ECG signal of MIT-BIH ECG Database .To ECG signal .we collect it first.then we make linear interpolation.finally we carry a variable of filter including lowpass and High Pass.we will compare differences after painting the time domain and frequency domain waveform .at the same time we read and analyze the system function of filter with painting its the flow chart of the signal.fanally we paint system shock response along with amplitude-frequency response and phase response.we judge system stability by Zero pole figure.Key words:MATLAB, simulink, ECG signal, digital filter, GUI, LABVIEW一、课程设计目的、意义本设计课题主要研究数字心电信号的初步分析方法及滤波器的设计与应用。
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信号与线性系统课程设计报告有源滤波器设计与分析源滤波器设计与分析摘要：实验主要研究采用运算放大器，分别设计参数可调的源低通、高通、带通、全通滤波器的设计，并使用multisim软件仿真和焊接电路板进行实际电路测试，并与仿真结果比较分析。
掌握滤波器的设计原理，通过仿真分析各种滤波器的频率响应和时域响应，改变不同的电路参数来观察滤波器的性能，分析比较设计出优化滤波器。
在实验过程中锻炼学生的分析解决问题的能力和动手操作能力，达到理论与实践相结合的目的，并相应地了解滤波器在实际生活中的应用，将所学的内容运用到实际中。
关键词：滤波器，截止频率，仿真，电路测试1课程设计的目的、意义本课题研究有源低通、高通、带通、全通滤波器的设计，并通过仿真和实际电路测试，分析各种滤波器的频率响应和时域响应。
通过本课题的设计，主要达到以下几个目的、意义：1.掌握有源滤波器的基本原理及设计方法。
2.深入理解信号频谱和信号滤波的概念，理解滤波器幅频响应和相频响应对信号的影响，了解不同类型滤波器时域响应的特点。
3.掌握模拟滤波器频域响应的测试方法。
4.掌握利用Multisim软件进行模拟滤波器设计及仿真的方法。
5.了解有源滤波器硬件电路的设计、制作、调试过程及步骤。
6.掌握新一代信号与系统硬件实验平台及虚拟示波器、虚拟信号发生器的操作使用方法。
7.培养运用所学知识分析和解决实际问题的能力。
2 课程设计任务本课题的任务包括有源滤波器电路设计、电路（系统）仿真分析、电路板焊接、电路调试与测试、仿真和测试结果分析等内容，主要工作有：1. 采用运算放大器，分别设计参数可调的有源低通、带通、高通、全通滤波器，并用Multisim 软件进行仿真验证，并测试其时域和频率响应。
2. 列出所设计各滤波器的系统函数，用Matlab 软件分析其频率响应、时域响应，并与Multisim 电路仿真的结果进行比较分析。
3. 在Multisim 仿真软件中，给各滤波器分别输入适当的信号，测试分析各种滤波器频率响应对信号的影响。
4. 根据所设计的滤波器元件参数，在PCB 板上完成各有源滤波器电路的焊接。
5. 利用新开发的信号与系统实验平台，对焊接好的电路进行调试，确保其工作正常。
6. 采用适当的方法，调整相关元件参数，测试各滤波器的时域响应和频率响应，与相关仿真分析结果进行比较，并分析误差产生的原因。
7. 将适当信号输入滤波器，测试分析各种滤波器频率响应对信号的影响，并与仿真结果进行比较，分析其差异产生的原因。
3.课程设计要求利用运算放大器，设计二阶压控电压源型（VCVS ）有源低通、高通、带通、全通滤波器，滤波器原型电路参见参考文献。
滤波器主要技术指标要求：截止频率在100~20kHz 范围内连续可调（用两个可调电阻实现）；滤波器通带增益设计为约等于2；其余指标自定。
4.设计方案及论证（设计原理、电路设计、滤波器参数设计等） 仿真调试步骤、结果及分析电路制作调试步骤、调试结果1.二阶有源低通滤波器 1.1设计原理图 参数计算其中可调电阻Ra1,Rb1的选择，参考公式C R '211α=)''('2222βαα+=C R 'α=α*2πc f 、'β=β*2πc f其中'α、'β分别是极点坐标的实部和虚部，C=0.01uF ，α、β通过查表得知为α=0.6104、β=0.7106 选取c f =1000Hz ，计算得Ra1=13.037K Ω,Rb1=22.141K Ω，图1-1低通原理图1.2仿真测试图图1-2 幅度特性图1通过图 1-2 可知通带截止频率p Ω=777Hz ，阻带截止频率s Ω=700KHz图1-3 幅度特性图2由图1-3知f=1012Hz，与计算结果符合c图1-4 相位特性图图1-5低通滤波器滤波图通过图1-5知方波由很多正弦分量组成，通过低通滤波器，可以滤出部分分量，得到能量最大正弦波图1-6 冲激响应图图1-7 阶跃响应图硬件电路测试图：图1-8冲激响应图图1-9阶跃响应图硬件测试与仿真结果符合 1.3改变参数测试1.3.1 改变Ra1、Rb1的阻值选取Ra1=10K 、Rb1=1.7K图1-10 幅度特性图通过图 1-10 可知通带截止频率p Ω=3.722khz ，阻带截止频率s Ω=1.535MHz图1-11冲激响应图图1-12阶跃响应图硬件电路测试图：图1-13冲激响应图图1-14阶跃响应图硬件测试与仿真结果符合1.3.2改变Ra1、Rb1的阻值选取Ra1=33K、Rb1=33K图1-15 幅度特性图通过图1-15可知通带截止频率p Ω=525.149hz ，阻带截止频率s Ω=756,544kHz图1-16冲激响应图观察阶跃响应图1-17阶跃响应图硬件电路测试图：图1-18冲激响应图图1-17阶跃响应图硬件测试与仿真结果符合 1.4 matlab 测试 系统函数公式2211221211221211)111(/)(C R C R C R A C R C R S S C C R R A s H F F +-+++=对F A =2，c f = 1kHz ，Ra1=13.037K Ω,Rb1=22.141K Ω Matlab 程序R1=13.037; R2=22.241; c1=0.01*10^-6; c2=0.01*10^-6;b=[0,0,2/(R1*R2*c2*c1)];a=[1,1/(R1*c1)+1/(R2*c1)-1/(R2*c2),1/(R1*R2*c2*c1)]; y1=step(b,a); y2=impulse(b,a); figure(1) plot(y1)title('阶跃响应') figure(2) plot(y2)title('冲激响应') figure(3) bode(b,a)图1-18低通滤波器冲激响应图1-19低通滤波器阶跃响应图1-20低通滤波器幅频与相频响应 与仿真结果符合2.二阶有源高通滤波器 2.1设计原理图 参数计算202)1(2/)1)(1(41C k k k A R F ωβαα++-+±=202)1(2/)1)(1(42C A k k A R F F ωβαα-+-+±-=002f πω= 21kC C = rf R R F A +=1C=0.01uF ，α、β通过查表得知为α=2、β=1 由原理图可知k=1，F A =2 选取c f =10KHz ，计算得 R3=1821Ω R4=1391Ω图2-1高通滤波器原理图2.2仿真测试图频域仿真图图2-2幅度特性图1=13.189KHz通过图2-2可知通带截止频率p图2-3幅度特性图2由图 2-3知f=10KHz，与计算结果符合c图2-4相位特性图图图2-5 高通滤波器时域图1图2-6 高通滤波器时域图2图2-7 高通滤波器时域图3通过这三张图可知高通滤波器的性能并不是很高，通带截止频率13.189KHz，当输入1KHz时基本滤除，但当输入5KHz的时仍然有部分分量通过，没有滤干净，当输入20KHz的时，可以看到有相位的变化。
图2-8 冲激响应图硬件电路测试图2-9 阶跃响应图硬件电路测试图2-10 高通滤波器时域图图2-11 冲激响应图图2-12 阶跃响应图与仿真结果符合2.3改变参数2.3.1改变不同的电阻阻值测得响应R3=20kΩ R4=20KΩ图2-13 幅度特性图Ω=872Hz通过图2-13可知通带截止频率p图2-14 冲激响应图改变不同的电阻阻值测得响应 R3=20k Ω R4=20K Ω图2-15 阶跃响应图通过图 2-15可知通带截止频率p Ω=92KHz 3dB 截止频率62kHz通过公式分析可以知道电阻选取的越大择3dB 截止频率越小2.4 matlab 测试 系统函数公式2211111222221)111()(C R C R S C R A C R C R S S A s H ff +-+++=对对F A =2,c f = 10kHz ，1R =1821Ω，2R =1391Ω Matlab 程序 R1=1821; R2=1391;c1=0.01*10^-6;c2=0.01*10^-6;b=[2,0,0];a=[1,1/(R2*c1)+1/(R2*c1)-1/(R1*c2),1/(R1*R2*c2*c1)]; y1=step(b,a);y2=impulse(b,a);figure(1)plot(y1)title('阶跃响应')figure(2)plot(y2)title('冲激响应')figure(3)bode(b,a)图2-16高通滤波器冲激响应图2-17高通滤波器阶跃响应图2-18高通滤波器幅频与相频响应与仿真结果符3.二阶有源带通通滤波器3.1设计原理图0233123232Q R f CR R ArR Ra Q Arπ===-R3=82k ，R1=20k ，C=0.01uF ，Ar=2 选取c f =500Hz ，计算得 R2=32.115k Ω图3-1带通滤波器原理图3.2仿真测试图 频域仿真图图3-2 幅度特性图1由图3-2 知中心频率500hz图3-3幅度特性图2由图3-3知通带截止频率334hz，阻带截止频率741hz，通带带宽为741-334=307hz图3-4 相频特性图图3-5时域仿真图1图3-6时域仿真图2通带截止频率334hz，阻带截止频率741hz由图可知当输入频率为500hz时，全部通过，根据相位特性知有180度的相移，反相当输入频率为2000hz时，还有分量通过，可知此带通滤波器的滤波性能不高图3-7 冲激响应图图3-8 阶跃响应图观察硬件测试图3-9 冲激响应图图3-10 阶跃响应图与仿真结果符合3.3改变参数改变Ra3数值，Ra3=100图3-11幅度响应图由图3-10可知中心频率为5.5khz图3-12冲激响应图图3-1阶跃响应图2.4matlab 测试 系统函数公式)/1(2)(3181821918219a R R C sR C R R S CsR s H +++=其中R19=82k ，R18=20k ，C=0.01uF ，Ar=2，c f =500Hz ，3a R =32.115k Ω Matlab 程序 R1=32115; R19=82000; R18=20000; c1=0.01*10^-6; c2=0.01*10^-6; b=[0,c1*R19,0];a=[R18*R19*c1*c1,2*c1*R18,1+R18/R1]; y1=step(b,a); y2=impulse(b,a); figure(1) plot(y1)title('阶跃响应') figure(2) plot(y2)title('冲激响应') figure(3) bode(b,a)图3-14带通滤波器冲激响应图3-15 带通滤波器阶跃响应图3-16带通滤波器幅频与相频响应与仿真结果符合4.二阶有源全通通滤波器4.1设计原理图图4-1全通滤波器原理图4.2仿真测试图频域仿真图图4-2 幅度特性图4-3相频特性图图4-4全通滤波器时域图图4-5冲激响应图图4-6阶跃响应图观察硬件测试图4-7冲激响应图图4-8阶跃响应图硬件测试与仿真结果符合其中焊接元件清单表4-1 元件清单及其焊接安装位置元件焊接工艺要求：①元件上有文字标注的贴片器件，除了因引脚排列和极性要求之外，应该尽可能保持文字方向一致，并与PCB板上的丝印文字方向相同。