信号与系统课程设计报告
信号与系统课程设计-傅里叶变换及matlab仿真
则 （1-11）
（10）时域卷积定理：
则 （1-12）
傅立叶变换及逆变换的MATLAB实现
MATLAB的Symbolic Math Toolbox提供了能直接求解傅里叶变换及逆变换的函数fourier()及ifourier()。
三、设计的方法及步骤：
(1) F=fourier(f)
(2) F=fourier(f,v)
(3) F=fourier(f,u,v)
说明：(1) F=fourier(f)是符号函数f的傅立叶变换，缺省返回是关于ω的函数。如果f=f(ω),则fourier函数返回关于t的函数。
(2)F=fourier(f,v)返回函数F是关于符号对象v的函数，而不是默认的ω，即
傅立叶逆变换定义是： （1-2）
称为 的频谱密度函数。
傅立叶变换的性质
（1）线性性质：
（1-3）
（2）频移性质： （1-4）
（3）时移性质： （1-5）
（4）尺度变换性质： （1-6）
（5）对称性质： （1-7）
（6）时域微分性质： （1-8）
（7）频域微分性质： （1-9）
（8）时域积分性质： （1-10）
axis([-1,3,-0.2,1.2])
j=sqrt(-1);
F=1./(j*t);
y=pi*imp(t);
subplot(1,2,2)
plot(t,abs(F));
axis([-1,1,0,20]);
ylabel('F(jw)');
xlabel('w');
d on,
plot(t,y);
5、冲激函数：
傅里叶分析方法不仅应用于电力工程、通信和控制领域之中，而且在力学、光学、量子物理和各种线性系统分析等许多有关数学、物理和工程技术领域中得到广泛而普遍的应用。
信号与系统课程设计(信号调制与解调)(采样定理)(LTI系统分析)
课题一信号调制与解调题目说明：从语音，图像的原始信息变过来的原始信号频谱分量频率较低，不适宜在信道中长距离传输。
因此，在通信系统的发送通端常需要有调制过程将其转换为适合传输的信号，在接收端则需要有调节过程，将信号还原成原来的信息，以便更准确的利用信息。
原理分析：调制就是按调制信号的变化规律去改变某些参数。
解调是调制的逆过程，即从已调制信号中恢复或提取调制信号的过程。
幅度调制是正弦型载波的幅度随调制信号变化的过程。
采用模拟调制利用正旋波载波的幅度调制，频率调制和相位调制的方式进行信号的处理。
同步解调端本振信号频率必须与发射端调制的载波信号的频率和相位相同才能实现同步解调。
脉冲调制信号只有在脉冲出现才需要存在，在其他时间内等于零，这样就有可能在这空余的时间间隔中去传输其他路德信号，发送端和接受端的转换开关按照同样的顺序和周期轮流接通各个通道，在信道中传送的是各个脉冲幅度调制信号的和，各个脉冲出现在不同的时间段。
而通过接收端的开关以后各路接受端接收到的相当于某一路信号脉冲幅度的结果，可以用低通滤波器进行解调。
实验内容：1.将一正旋信号x(n)=sin(2πn/256)分别以100000Hz的载波和1000000Hz的取样频率进行调制,写出MATLAB脚本实现抑制载波幅度调制，实现同步解调，滤波输出的波形。
2.分别作出cos(10t)cos(w c t)和[1+0.5sin(10t)]cos(w c t)的波形图和频谱图，并对上面调制信号进行解调，观察与源图的区别。
模块设计1：1.产生一个输入信号 2.产生一个载波信号3.构造用于解调的低通滤波器4.低通滤波解调5.画图MATLAB程序1：>> clear; %清除已存在变量n=0:0.0001:256; %自变量e=sin(2*pi*n/256); %调治信号s=cos(100000*n); % 载波信号a=e.*s; % 调制b=a.*s; % 解调[nb,na]=butter(4,100,'s'); % 低通滤波sys=tf(nb,na); % 构建sys对象c=lsim(sys,b,n); %低通滤波subplot(2,2,1) % 图形输出语句plot(n,e);title('调制信号'); %图形标题>> xlabel('n'),ylabel('e(n)'); %横纵坐标变量>> grid on %坐标网格>> subplot(2,2,2) % 图形输出语句>> plot(n,a);>> title('调幅信号'); %图形标题>> xlabel('n'),ylabel('a(n)'); %横纵坐标变量>> grid on %坐标网格>> subplot(2,2,3) % 图形输出语句>> plot(n,b);>>title('解调波形'); %图形标题>> xlabel('n'),ylabel('b(n)'); %横纵坐标变量>> grid on %坐标网格>> subplot(2,2,4) % 图形输出语句>> plot(n,c);>> title('滤波后的波形')；%图形标题>>xlabel('n'),ylabel('e(n)'); %横纵坐标变量>> grid on %坐标网格模块设计2：1.产生两个输入信号 2.用克诺内科内积产生两个周期行序列脉冲3.调制并向加4.构造用于解调的低通滤波器5.低通滤波解调 6画图MATLAB程序2：>> clear; % 清除变量t=0:0.001:9.999; % 定义自变量取值范围和间隔e1=cos(10*t).*cos(600*t); % 输入信号e2=(1+0.5*sin(10*t)).*cos(600*t); %输入信号p0=ones(1,2500);p1=kron(p0,[1,0,0,0]); %第一个序列脉冲p2=kron(p0,[0,0,1,0]); % 第二个序列脉冲a=p1.*e1+p2.*e2; 调制并向加[nb,na]=butter(4,20,'s'); % 用于解调的低通滤波器sys=tf(nb,na); %构建sys对象b1=a.*p1; % 取得第一路信号的脉冲调制信号c1=lsim(sys,b1,t);%通过低通滤波解调输出b2=a.*p2; %取得第二路信号的脉冲调制信号c2=lsim(sys,b2,t); % 通过低通滤波解调输出subplot(4,2,1) % 图形输出语句plot(t,e1);title('第一路输出信号'),xlabel('t'),ylabel('e(t)');grid on%图形横纵坐标，标题，坐标网格subplot(4,2,2) % 图形输出语句plot(t,e2);title('第二路输出信号'),xlabel('t'),ylabel('e(t)');grid on%图形横纵坐标，标题，坐标网格subplot(4,2,3) % 图形输出语句plot(t,e1.*p1);title('第一路脉冲调制信号'),xlabel('t'),ylabel('e(t)');grid on %图形横纵坐标，标题，坐标网格subplot(4,2,4) % 图形输出语句plot(t,e2.*p2);title('第二路脉冲调制信号'),xlabel('t'),ylabel('e(t)');grid on %图形横纵坐标，标题，坐标网格subplot(4,2,5) % 图形输出语句plot(t,a);title('合成的传输信号'),xlabel('t'),ylabel('e(t)');grid on%图形横纵坐标，标题，坐标网格subplot(4,2,6) % 图形输出语句plot(t(5001:5250),a(5001:5250));title('局部放大后的合成信号'),xlabel('t'),ylabel('e(t)');grid on%图形横纵坐标，标题，坐标网格实验总结：通过对理论知识的学习，使自己对信号的调制与解调具有一定的认知水平，然后开始做实验，此时要理论结合实践，作出波形图后要考虑与理论波形进行比较，比较的方法是，首先判断所测波形是否正确，若不正确找出错误原因，若正确则分析实测波形与理论波形不完全相同的原因。
信号与系统优秀课程设计
信号与系统优秀课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解信号与系统的基本概念，掌握不同类型的信号及其特点；2. 学会分析线性时不变系统的特性，包括因果性、稳定性和记忆性；3. 掌握连续时间信号与离散时间信号的转换方法，理解傅里叶级数和傅里叶变换的物理意义及其在信号处理中的应用；4. 能够运用拉普拉斯变换和Z变换分析系统函数，并解决实际问题。
技能目标：1. 能够运用数学工具（如Matlab等）对信号进行处理和分析；2. 掌握系统响应的求解方法，包括经典解法和现代解法；3. 培养对信号与系统的实际应用能力，如滤波器设计、信号调制与解调等；4. 提高团队协作和问题解决能力，通过小组讨论和实践项目加深对知识的理解和应用。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对信号与系统的学习兴趣，激发他们主动探索科学问题的热情；2. 培养学生的创新意识，使他们敢于尝试新方法，勇于面对挑战；3. 增强学生的社会责任感，让他们明白信号与系统在国防、通信等领域的广泛应用和重要价值；4. 培养学生的集体荣誉感，通过课堂讨论和团队协作，让他们学会尊重他人、倾听他人意见。
本课程针对高年级本科生，在学生已具备一定数学基础和专业知识的基础上，进一步深化信号与系统的理论学习和实践应用。
课程注重理论与实践相结合，以培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才为目标。
通过本课程的学习，学生将能够系统地掌握信号与系统的基本理论和方法，为后续相关课程的学习和未来从事相关领域工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 信号与系统的基本概念：信号分类（连续信号、离散信号）、系统的分类（线性时不变系统、非线性时变系统）；教材章节：第1章 信号与系统的基本概念2. 连续时间信号与系统的时域分析：微分方程、卷积积分、单位冲激响应与阶跃响应；教材章节：第2章 连续时间信号与系统的时域分析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、傅里叶变换的性质与应用；教材章节：第3章 傅里叶级数与傅里叶变换4. 拉普拉斯变换与Z变换：拉普拉斯变换的定义与性质、逆变换、系统函数与稳定性分析；Z变换的定义与性质、逆变换、离散时间系统的频率响应；教材章节：第4章 拉普拉斯变换与Z变换5. 系统的频域分析：频率响应函数、幅度频谱与相位频谱、幅度调制与解调；教材章节：第5章 系统的频域分析6. 系统的复频域分析：系统函数、频率特性、稳定性判定；教材章节：第6章 系统的复频域分析7. 信号与系统的应用：滤波器设计、通信系统、控制系统的稳定性分析；教材章节：第7章 信号与系统的应用教学内容按照上述安排进行，确保学生能够循序渐进地掌握信号与系统的理论知识，并通过实例分析，将所学知识应用于实际问题的解决。
《信号与系统》课程思政教学设计
《信号与系统》课程思政教学设计一、教学目标1. 知识与技能掌握信号与系统的基础理论和分析方法。
能够应用所学知识解决实际工程问题。
2. 思政目标培养学生的爱国情怀和科学精神。
增强学生的职业道德和社会责任感。
提升学生的创新思维和团队协作能力。
二、教学内容与方法1. 教学内容信号与系统的基本概念、分类及性质。
信号的时域和频域分析。
系统的稳定性、因果性和线性时不变性。
2. 思政元素融入引入我国科学家在信号与系统领域的研究成果，激发学生的民族自豪感和科学探索精神。
讨论信号与系统在国家安全、通信、医疗等领域的应用，培养学生的社会责任感和职业道德。
3. 教学方法理论讲授：系统介绍信号与系统的基本理论和方法。
案例分析：结合实际应用案例，分析信号与系统的实际应用。
小组讨论：组织学生围绕思政主题进行小组讨论，促进思想交流和团队协作。
课程设计：安排与课程内容相关的设计任务，提升学生的实践能力和创新思维。
三、思政教学重点1. 科学精神培养通过介绍信号与系统领域的发展历程和科学家事迹，培养学生的科学探索精神和创新意识。
鼓励学生勇于挑战传统观念，追求科学真理。
2. 职业道德教育强调工程师的职业道德和社会责任，引导学生在未来职业生涯中坚守诚信、公正和负责任的原则。
通过案例分析，讨论工程实践中的道德困境和解决方案。
3. 团队协作与沟通能力提升通过小组讨论和课程设计等环节，锻炼学生的团队协作和沟通能力。
培养学生学会倾听他人意见、尊重他人观点并有效表达自己的思想。
四、教学评价与反馈机制1. 知识掌握评价通过作业、测验和考试等方式评价学生对信号与系统知识的掌握情况。
2. 思政表现评价观察并记录学生在课堂讨论、小组活动和课程设计中的思政表现。
将思政表现纳入课程考核体系，激励学生积极参与思政教育活动。
3. 教学反馈定期收集学生对课程内容和教学方法的反馈意见，及时调整教学策略以满足学生需求。
与学生保持良好沟通，及时解答学生在学习和思政方面的困惑和问题。
《信号与系统》课程设计
《信号与系统》课程设计
（3）
• • • • • • • • • • • • • • • • • • •
t=0:0.01:40; w1=exp(-3*t); subplot(3,2,1);plot(t,w1);axis([0,3,-0.2,2]);grid; title('f1复数模随时间变化的绘图') w2=exp(-3*t); subplot(3,2,2);plot(t,-w2);axis([0,3,-2,0.2]);grid; title('-f1（t）'); w3=exp((-3)*(-t))axis([0,100,-0.2,50]);grid; title('f1（-t）'); w4=exp(-3*2*t); subplot(3,2,4);plot(t,w4);axis([0,2,-0.2,2]);grid; title('f1（2t）'); w5=exp(-3*(t+2)); subplot(3,2,5);plot(t,w5);axis([0,3,-0.2,5]);grid; title('f1（t+2）'); w6=exp(-3*(2-2*t)); subplot(3,2,6);plot(t,w6);axis([0,2,-0.2,5]);grid; title('f1（2-2t）');
一.设计目的
1.加深对信号与系统的课本知识的理解和应用。
2.加深和巩固对典型信号：复指数信号的学习和理解，分析实部、虚 部、模及相角随时间变化的曲线并了解其时域特性。 3.应用MATLAB对实际问题进行仿真，通过对课程实践的制作，加深 对信号的时移、翻转、放缩的理解和掌握。
《信号与系统》课程设计
信号与系统课程设计报告傅里叶变换的对称性和时移特性
信号与系统课程设计报告--傅里叶变换的对称性和时移特性课程设计任务书2沈阳理工大学摘要本文研究的是傅里叶变换的对称性和时移特性，傅里叶变换的性质有：对称性、线性（叠加性）、奇偶虚实性、尺度变换特性、时移特性、频移特性、微分特性、积分特性、卷积特性（时域和频域）；从信号与系统的角度出发,给出了激励信号的具体模型；应用Matlab软件进行仿真，将研究的信号转化成具体的函数形式，在Matlab得到最终变换结果。
使用傅里叶变换的方法、卷积的求解方法以及函数的微分等方法研究题目。
关键词: 傅里叶变换;对称性;时移特性;Matlab3沈阳理工大学目录1、Matlab介绍........................... 错误!未定义书签。
2.利用Matlab实现信号的频域分析—傅里叶变换的对称性与时移特性设计 (5)2.1.傅里叶变换的定义及其相关性质 (5)2.2.傅里叶变换的对称性验证编程设计及实现 (7)2.3.傅里叶变换的时移特性验证编程设计及实现 (11)3.总结 (13)4.参考文献 (13)4沈阳理工大学1、Matlab介绍MATLAB作为一种功能强大的工程软件，其重要功能包括数值处理、程序设计、可视化显示、图形用户界面和与外部软件的融合应用等方面。
MATLAB软件由美国Math Works公司于1984年推出，经过不断的发展和完善，如今己成为覆盖多个学科的国际公认的最优秀的数值计算仿真软件。
MATLAB具备强大的数值计算能力，许多复杂的计算问题只需短短几行代码就可在MATLAB中实现。
作为一个跨平台的软件，MATLAB已推出Unix、Windows、Linux和Mac等十多种操作系统下的版本，大大方便了在不同操作系统平台下的研究工作。
MATLAB软件具有很强的开放性和适应性。
在保持内核不变的情况下，MATLAB 可以针对不同的应用学科推出相应的工具箱(toolbox)，目前己经推出了图象处理工具箱、信号处理工具箱、小波工具箱、神经网络工具箱以及通信工具箱等多个学科的专用工具箱，极大地方便了不同学科的研究工作。
信号与系统课程设计
沈阳大学沈阳大学3．3系统与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，根据定义在连续时间（-∞<t<∞）有定义的信号称为连续时间信号，在范围内输入信号x(t)，并产生输出信号y(t)。
连续时间信号是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。
3．4采样定理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。
可以说取样定理在连续时间信号与离散时间信号中架起了一座桥梁。
其具体内容如下：取样定理：设为带限信号，带宽为0F ，则当取样频率02F F s ≥时，可从取样序列)()(s a nT x n x =中重构，否则将导致)(n x 的混叠现象。
带限信号的最低取样频率称为Nyquist （奈奎斯特）速率。
图1给出信号采样原理图图1 信号采样原理图由图1可见，)()()(t t f t f Ts s δ⋅=，其中，冲激采样信号)(t Ts δ的表达式为：∑∞-∞=-=n sT nT t t s)()(δδ （1）其傅立叶变换为∑∞-∞=-n s s n )(ωωδω，其中ss T πω2=。
设)(ωj F ，)(ωj F s 分别为)(t f ，)(t f s 的傅立叶变换，由傅立叶变换的频域卷积定理，可得：沈阳 大 学∑∑∞-∞=∞-∞=-=-=n ssn s s s n j F T n j F j F )]([1)(*)(21)(ωωωωδωωπω （2）若设)(t f 是带限信号，带宽为m ω如图（2），由式（2）可见，)(t f 经过采样后的频谱)(ωj F s 就是将)(ωj F 在频率轴上搬移至 ,,,,,02ns s s ωωω±±±处（幅度为原频谱的s T 1倍）。
《信号与系统》课程设计——数字语音信号的采样和重建
《信号与系统》课程设计——数字语⾳信号的采样和重建《信号与系统》课程设计——数字语⾳信号的采样和重建【设计题⽬】数字语⾳信号的采样和重建【设计⽬标】尝试对语⾳信号的时频域分析及采样和重建处理【设计⼯具】MATLAB【设计原理】通过MATLAB的函数wavread()可以读⼊⼀个.wav格式的⾳频⽂件，并将该⽂件保存到指定的数组中。
例如下⾯的语句（更详细的命令介绍可以⾃⼰查阅MATLAB的帮助）中，将.wav读⼊后存放到矩阵y中。
[y, Fs] = wavread('Q2.wav');对于单声道的⾳频⽂件，y只有⼀⾏，即⼀个向量；对于双声道的⾳频⽂件，y 有两⾏，分别对应了两个声道的向量。
我们这⾥仅对⼀个声道的⾳频进⾏分析和处理即可。
在获得信号向量y的同时，还可以获得该信号的采样频率，即Fs。
注意：.wav⽂件的采样频率为44.1KHz，采样后的量化精度是16位，不过我们不⽤关⼼其量化精度，因为在MATLAB读⼊后，已将其转换成double型的浮点数表⽰，范围在-1到+1之间。
因此，所有处理后的语⾳信号的幅度如果超过了1，在播放时会被⾃动处理为最⼤幅度，-1或者+1。
【设计内容】⼀、基本要求：1、语⾳信号的基本时频域分析：对语⾳信号进⾏时频域分析，绘制语⾳信号的时域波形图、频域频谱图。
其中，时域波形图的横轴要求为时间，频域频谱图的横轴要求为频率（注意，不是⾓频率）。
找到语⾳信号的主要频谱成分所在的带宽，验证为何电话可以对语⾳信号采⽤8KHz 的采样速率。
2、语⾳信号的降采样：对该语⾳信号进⾏五分之⼀的降采样，⽅法是对数组y中的数据，每间隔5个保留1个，这样得到的新的语⾳信号的采样频率为44.1/5KHz，即8.8KHz，通过wavpaly()播放降采样后的语⾳信号。
同时，对⽐降采样前后的语⾳信号的时域波形图、频域频谱图。
3、语⾳信号的先滤波再降采样：在MATLAB中先对数组y中的语⾳信号使⽤⼀个带宽为8.8KHz的理想低通滤波器进⾏滤波后，再对其进⾏五分之⼀的降采样，再次播放该语⾳信号，并与第2步的结果进⾏对⽐。
信号与系统-MATLAB综合实验课程设计
信号与系统-MATLAB综合实验课程设计一、课程设计的目的和意义在信号与系统学习中，MATLAB是非常重要的工具。
本课程设计主要目的是让学生通过实验，掌握使用MATLAB进行信号与系统分析和处理的方法和技巧。
同时，课程设计还能够加深学生对信号与系统理论知识的理解和掌握，提高其综合运用能力。
二、课程设计的内容和要求1. 实验一：信号的生成和绘制本实验主要包括以下内容：•生成几种基本信号（如正弦信号、方波信号、三角波信号等）。
•通过MATLAB绘制生成的信号，并加上合适的标注。
要求学生能够掌握信号的生成方法和MATLAB的绘图函数的使用。
2. 实验二：信号的运算与变换本实验主要包括以下内容：•对已有信号进行运算（如加、减、乘、除等）。
•对信号进行卷积、相关等线性变换操作。
•对信号进行傅里叶变换，并绘制幅度谱、相位谱等图形。
要求学生能够掌握信号的运算、变换方法和MATLAB的相应函数的使用。
3. 实验三：系统的分析和建立本实验主要包括以下内容：•对系统进行零极点分析，并绘制零极点图。
•对已有系统进行时域和频域分析（如阶跃响应、冲击响应、幅频响应等）。
要求学生能够掌握系统的分析方法和MATLAB的相应函数的使用。
4. 实验四：信号的滤波和降噪本实验主要包括以下内容：•对信号进行数字滤波（如低通滤波、高通滤波、带通滤波、带阻滤波等）。
•对信号进行去噪处理（如中值滤波、小波变换去噪等）。
要求学生能够掌握信号滤波、降噪方法和MATLAB的相应函数的使用。
三、课程设计的实施流程1.分组。
依据班级人数以及教学设备的数量，安排学生分为若干个小组，每个小组3-4人。
2.模拟分配实验。
询问小组成员们的意见，模拟分配每个小组所要完成的课程设计任务。
3.实验操作。
每个小组根据分配到的实验课程设计，使用MATLAB进行模拟操作。
4.结果展示。
每个小组进行结果展示，介绍自己的设计思路，并展示实验结果。
其他小组成员以及教师进行现场互相交流和讨论。
高校青教赛 信号与系统教学设计范例
高校青教赛信号与系统教学设计范例信号与系统课程设计教案一、matlab工作空间介绍。
二、信号处理部分：1）信号的产生，matlab工具箱，自己编程函数仿真，导入实际数据。
2）信号的卷积，奇偶分解，各种性质的验证。
3）信号分解的基本原理。
4）信号分解的算法实现，自己编程验证。
5）结合实验给出实验分析和结论。
三、离散信号处理部分：1）信号分解算法的离散化。
2）信号分解的基本原理。
3）信号分解的算法实现，自己编程验证。
4）结合实验给出实验分析和结论。
四、信号滤波处理部分：1）将信号进行傅里叶分解。
2）在频率域进行理想滤波。
3）将信号变换到时间域。
4）结合实验结果给出实验分析和结论。
五、连续系统分析部分：1）电路系统建模或者已有微分系统方程。
2）根据输入求解系统的响应。
3）求解系统的单位冲激响应。
4）编程实现，验证系统的因果性，稳定性。
六、离散系统分析部分：1）电路系统建模或者已有差分系统方程。
2）根据输入求解系统的响应。
3）求解系统的单位脉冲响应。
4）编程实现，验证系统的因果性，稳定性。
实验报告组成：1、实验基本原理2、理论分析求解3、实验编程验证4、实验结果分析。
一、基本函数：1、函数变量的定义。
syms是定义符号变量sym是将字符或者数字转换为字符比如syms x y %就是定了符号变量x y以后x y就可以直接使用sys('a+b')%就是将a+b转化为符号表达式。
2、单位阶跃信号。
Heaviside()。
syms t;f=heaviside(t-4)；或者f=@(t)heaviside(t-4); ezplot(f,[0 5])3、单位冲激信号f=@(x)dirac(x-2);二、示例演示分析示例1：1设f(t) e 2tu(t)，画出该信号的及其幅频图。
21、概述：掌握信号傅立叶变换的计算方法。
2、设计任务，即要设计的主要内容和要求等掌握信号傅立叶变换的计算方法以及程序求解方法。
信号与系统课程设计
目录摘要 (1)1. 课程设计目的 (2)2. 课程设计题目描述和要求 (2)3. 课程设计实验理论原理 (3)4. 课程设计报告内容 (5)4.1 语音信号录制并读取 (5)4.2 语音信号频谱分析 (6)4.3.1 叠加噪声 (9)4.3.2 语音信号快放 (11)4.3.3 语音信号慢放 (12)4.3.4 设计滤波器 (14)总结 (18)摘要本次设计是用MATLAB语言对语音信号进行采样分析，并设计数字滤波器对信号进行滤波，比较滤波前后信号特性的变化。
用MATLAB开发环境设计用户图形界面使布局编程简化语音信号处理是研究用数字信号处理技术和语音学知识对语音信号进行处理的新兴学科，是目前发展最为迅速的学科之一，通过语音传递信息是人类最重要，最有效，最常用和最方便的交换信息手段，所以对其的研究更显得尤为重要。
Matlab语言是一种数据分析和处理功能十分强大的计算机应用软件，它可以将声音文件变换成离散的数据文件，然后用起强大的矩阵运算能力处理数据。
这为我们的本次设计提供了强大并良好的环境。
本设计录制一段语音后，在 MATLAB软件中采集语音信号、回放语音信号并画出语音信号的时域波形和频谱图。
再在Matlab中设计IIR数字滤波器。
之后对采集的语音信号经过低通滤波器后，观察波形，并进行时域和频谱的分析。
1.课程设计目的(1)熟悉离散信号和系统的时域特性。
(2)熟悉语音信号的特点。
(3)掌握数字信号处理的基本概念，基本理论。
(4)掌握序列快速傅里叶变换方法。
(5)学会MATLAB的使用，掌握 MATLAB的程序设计方法。
(6)掌握MATLAB设计数字滤波器的方法和对信号进行滤波的方法(7)巩固信号处理的分析方法和实现方法。
(8)增强应用Matlab语言编写数字信号处理的应用程序及分析、解决实际问题的能力。
2. 课程设计题目描述和要求(1)语音信号录制并用Matlab读取语音信号，理解信号含义及抽样频率的含义，并绘制语音信号时域波形。
信号与系统课程设计
信号与系统课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握信号与系统的基本概念、理论和方法，培养学生运用信号与系统的基本理论分析和解决实际问题的能力。
知识目标：了解信号与系统的定义、基本运算和变换，掌握信号与系统的时域、频域分析方法，理解信号的采样与恢复，线性时不变系统的特性等。
技能目标：能够运用信号与系统的基本理论分析和解决实际问题，具备进行信号与系统分析和设计的能力，熟练使用相关数学工具和软件。
情感态度价值观目标：培养学生对信号与系统的兴趣和热情，引导学生认识信号与系统在工程和科研中的重要性，培养学生的创新意识和团队合作精神。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括信号与系统的基本概念、信号的运算和变换、信号的采样与恢复、线性时不变系统的特性等。
1.信号与系统的基本概念：信号的定义、分类和特性，系统的定义和特性，信号与系统的相互作用。
2.信号的运算和变换：信号的加减、乘除运算，信号的翻转、移位运算，信号的傅里叶变换、拉普拉斯变换等。
3.信号的采样与恢复：信号的采样定理，信号的恢复方法，信号的采样与恢复的实现。
4.线性时不变系统的特性：线性时不变系统的定义和特性，系统的脉冲响应、阶跃响应和零输入响应等。
三、教学方法本课程的教学方法主要包括讲授法、案例分析法、实验法等。
1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握信号与系统的基本概念、理论和方法。
2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解信号与系统在工程和科研中的应用，提高学生的实际问题解决能力。
3.实验法：通过实验操作，使学生掌握信号与系统的实验方法和技巧，培养学生的实践能力。
四、教学资源本课程的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料、实验设备等。
1.教材：选用权威、经典的信号与系统教材，如《信号与系统》、《信号与系统分析》等。
2.参考书：提供相关的信号与系统参考书，如《信号与系统导论》、《信号与系统学习指导》等。
3.多媒体资料：制作课件、教学视频等，以丰富教学手段，提高学生的学习兴趣。
通信专业信号与系统课程设计
其中， 为抽样角频率。因此，抽样信号的频谱为
即
带限信号波形f(t)-t与频谱F( )
图2.2.f(t)--t
**大 学
课程设计说明书NO.4
图2.3F(w)-w
从信号处理的角度来看，采样定理描述了两个过程：其一是采样，这一过程将连续时间信号转换为离散时间信号；其二是信号的重建，这一过程离散信号还原成连续信号。连续信号在时间（或空间）上以某种方式变化着，而采样过程则是在时间（或空间）上，以T为单位间隔来测量连续信号的值。T称为采样间隔。在实际中，如果信号是时间的函数，通常他们的采样间隔都很小，一般在毫秒、微秒的量级。采样过程产生一系列的数字，称为样本。样本代表了原来地信号。每一个样本都对应着测量这一样本的特定时间点，而采样间隔地倒数，1/'即为采样频率，其单位为样本/秒，即赫兹(hertz)。采样又分为临界采样，过采样，欠采样，分别可用图形表示为：
当为第二种情况时（如图8所示） ，将此时的角频率称为过采样角频率，此时产生过采样，频谱不发生混叠。过采样信号重构时，原信号与重构信号之间的误差较小；
当为第三种情况时（如图9所示） ，将此时的角频率称为欠采样角频率，此时产生欠采样，频谱发生混叠。欠采样信号重构时，原信号与重构信号之间的误差较大，因为欠采样信号不符合奈奎斯特采样定理的采样信号，故此时重构不能够有效地恢复原信号。
grid;
subplot(313);
plot(t,error);
xlabel('t');
ylabel('error(t)');
title('欠采样信号与原信号的误差error(t)');
3．运行结果与分析：
3.1．运行结果：
《信号与系统》课程设计-AM调制、解调
《信号与系统》课程设计——AM 调制、解调【设计题目】AM 调制、解调【设计要求】(1) 了解AM 调制、解调原理。
(2) 设计AM 调制系统。
(3) 设计AM 解调系统。
【设计工具】MATLAB【设计原理】在离散时间中，用正弦载波的幅度调制是)cos(][][n w n x n y c =式中假设消息信号的带宽小于c w 。
已调信号有一个DTFT ，它是分别已c w w ±=为中心的)(jw e X 的重复。
如果人们总想让在一条通信信道上同时传送最大的用户数，这个重复的部分是不希望的。
一种天真的解决办法是用复指数载波n jw c e 来替代正弦载波。
然而所得到的已调信号n jw ce n x ][有一个虚部分量，而这个是无法在一个真实的信道上传送。
单边带（SSB ）是一种合适的解决办法，它等效于在传输之前用截至频率为c w 的理想低通滤波器对y [n ]滤波，这个滤波后的信号占有和x [n ]相同的频带宽度，而且x [n ]能完全从已发送的信号中恢复出来。
可以利用希尔伯特变换构成（SSB ）信号。
一个理想的希尔伯特变换的频率响应是⎩⎨⎧<≤-<≤-=0,0,)(w j w j e H jw ππ由相位关系，希尔伯特也称作90°相移器。
在接收机端，通过一种称为同步AM 解调的技术可以将消息信号x [n ]恢复，这可经由])2cos[1]([][cos ][2]cos[][2][2n w n x n w n x n w n y n w c c c +===为了恢复x [n ]，可以将w [n ]通过低通滤波消除以c w 2为中心的频谱分量。
这里一个关键的问题，也是一个潜在的困难是接收机必须要有一个与发射机同步的本地振荡器。
首先设计一个信号x [n ]的SSB 的调制系统。
假设载波频率2/π=c w ，⎪⎩⎪⎨⎧≤≤--=n n n n n x 其余,....0640,. (4)/)32()4/)32(sin(][ππ 求已调信号y [n ]。
信号与系统课程设计
信号与系统课程设计一、概念解释零输入响应：如果系统的激励为零，仅由初始状态引起的响应就被称之为该系统的“零输入响应”当系统是线性的，它的特性可以用线性微分方程表示时，零输入响应的形式是若干个指数函数之和。
指数函数的个数等于微分方程的阶数，也就是系统内部所含“独立”储能元件的个数。
假定系统的内部不含有电源，那么这种系统就被称为“无源系统”。
实际存在的无源系统的零输入响应随着时间的推移而逐渐地衰减为零。
零状态响应：如果系统的初始状态为零，仅由激励源引起的响应就被称之为该系统的“零状态响应”。
当系统是线性的，它的特性可以用线性微分方程表示时，零状态响应的形式是若干个指数函数之和再加上与激励源形式相同的项。
前者是对应的齐次微分方程的解，其中指数函数的个数等于微分方程的阶数，也就是系统内部所含“独立”储能元件的个数。
后者是非齐次方程的特解。
自由响应：系统的零状态响应一般分为两部分，它的变化形式分别由系统本身的特性和激励源所决定。
对于实际存在的无源系统而言，零状态响应中的第一部分将随着时间的推移而逐渐地衰减为零，因此往往又把这一部分称之为响应的“自由分量”。
强制响应：零状态响应中的另一部分与激励源形式相同的部分则被称之为“稳态分量”或“强制分量”。
二、例题简析对下面RLC电路进行分析：为方便起见，我们初设Ω=1R ，H L 1=，F C 1=设输入量为端电压a u ，输出量为电容电压c u ，我们可列微分方程如下：a c cc u u dtdu dt u d =++2 对于CT 系统，我们可以对上述微分方程进行拉氏变换：)()()0()()0(')0()(2S U S U u S SU u Su S U S a c c c c c c =+-+-- 在此采用MATLAB 对RLC 系统进行仿真，系统图如下：对于零输入相应，可设0V 1V,0==a c u u ）（，可得11)(2+++=S S S S U c 逆变换可得t c e t t t u 5.023cos 23sin 31)(-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=，可见系统输出将会震荡衰减至0。
《信号与系统》课程设计
《信号与系统》课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握信号与系统的基本概念，包括连续信号与离散信号、线性时不变系统等；2. 学会运用数学工具描述和分析信号与系统的性质，如傅里叶变换、拉普拉斯变换和z变换等；3. 掌握信号与系统中的典型应用，如信号的采样与恢复、通信系统中的调制与解调等。
技能目标：1. 能够运用所学的理论知识分析实际信号与系统的性能，并解决相关问题；2. 熟练运用数学软件（如MATLAB）进行信号与系统的仿真实验，提高实际操作能力；3. 培养学生的团队协作和沟通能力，通过小组讨论、报告等形式，提高学生的学术交流能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对信号与系统领域的兴趣，激发学生的学习热情和求知欲；2. 增强学生的社会责任感，使学生认识到信号与系统在通信、电子等领域的广泛应用，为国家和社会发展做出贡献；3. 培养学生严谨、务实的学术态度，提高学生的自主学习能力和终身学习能力。
本课程针对高年级本科生，具有较强的理论性和实践性。
在课程设计中，将充分考虑学生的特点和教学要求，结合信号与系统领域的最新发展，注重理论与实践相结合，培养学生的创新能力和实践能力。
通过本课程的学习，使学生具备扎实的信号与系统理论基础，为后续相关课程和未来职业生涯打下坚实基础。
二、教学内容1. 信号与系统基本概念：连续信号与离散信号、线性时不变系统等；- 教材章节：第1章 信号与系统概述2. 数学工具描述与分析：- 傅里叶变换、拉普拉斯变换、z变换；- 教材章节：第2章 信号的傅里叶分析，第3章 系统的s域分析，第4章 离散时间信号与系统分析3. 信号与系统的典型应用：- 信号的采样与恢复；- 通信系统中的调制与解调；- 教材章节：第5章 信号的采样与恢复，第6章 通信系统4. 信号与系统仿真实验：- 使用MATLAB进行信号与系统仿真实验；- 教材章节：第7章 信号与系统仿真5. 团队协作与学术交流：- 小组讨论、报告等形式，进行案例分析和学术交流。
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二○一一～二○一二学年第一学期电子信息工程系信号与系统课程设计报告班级：电子信息工程2009级3班学号：200904135104姓名：徐奎课程名称：数字信号处理课程设计学时学分：1周1学分指导教师：陈华丽二○一一年十二月三十日1、课程设计目的：数字信号处理”课程是信息和通信工程专业必修的专业技术基础课程，课程以信号与系统作为研究对象，研究对信号进行各种处理和利用的技术。
通过该课程的学习，学生应牢固掌握确定性信号和系统的分析方法、相关算法、系统实现等的相关知识的，借助于数字滤波器的设计及实现，学生可掌握数字系统的分析以及设计方法。
数字信号处理是理论性和工程性都很强的学科，本课程设计的目的就是使该课程的理论与工程应用的紧密结合, 使学生深入理解信号处理的内涵和实质。
本课程设计要求学生在理解信号处理的数学原理的基础上，应用计算机编程手段，实现一种信号分析或处理的设计，达到对所学内容融会贯通，综合各部分知识，按照题目要求独立设计完成。
2、课程设计内容：滤波器设计产生一个连续信号，包含低频，中频，高频分量，对其进行采样，进行频谱分析，分别设计低通，带通，高通滤波器对信号进行滤波处理，观察滤波前后信号的频谱。
独立完成以上设计，有能力的同学设计一个友好的人机交互界面，不限编程语言。
3、设计内容和步骤：①设定的连续信号为：s=sin(2*pi*t*5)+sin(2*pi*t*15)+sin(2*pi*t*30)可知：信号中包含了5Hz、15Hz、30Hz频率分量，对其采样的频率取100Hz。
用plot函数画出其时域波形，代码如下，结果如下图所示：% 程序功能：产生一个连续信号，包含低频，中频，高频分量，对其进行采样，进行频谱分析，分别设计低通，带通，高通滤波器对信号进行滤波处理，观察滤波前后信号的频谱。
Fs=100;t=(1:100)/Fs;s1=sin(2*pi*t*5);s2=sin(2*pi*t*15);s3=sin(2*pi*t*30);s=s1+s2+s3;figure(1);plot(t,s); % 画出信号的时域波形xlabel('t');ylabel('s');title('原始信号的时域波形');% 程序功能：画出信号的频谱图。
S=fft(s,512); % 对s进行快速傅立叶变换w=(0:255)/256*(Fs/2);figure(2);plot(w,abs(S(1:256))); % 画出信号的幅度图xlabel('频率');ylabel('幅度');title('幅度谱');axis([0 35 0 60]);grid;figure(3);plot(w,angle(S(1:256))); % 画出信号的相位图xlabel('频率');ylabel('相位');title('相位谱');0.10.20.30.40.50.60.70.80.91-2.5-2-1.5-1-0.500.511.522.5ts原始信号的时域波形图一用fft 函数对其进行快速傅里叶变换，画出其频谱图，即幅度谱和相位谱，如下图所示：05101520253035102030405060频率幅度幅度谱05101520253035404550-4-3-2-101234频率相位相位谱②使用矩形窗设计不同特性的数字滤波器：A 、先设计理想低通滤波器，并将其保存为函数ideal_lp ，设计代码如下：%理想低通滤波器函数function hd = ideal_lp(wc,M) n = 0:M-1; alpha = (M-1)/2; m = n-alpha;hd = sin(wc*m)./(pi*m);B 、设计低通滤波器对给定的模拟信号进行滤波并比较结果，设计代码如下，结果如下如所示：% 程序功能：设计低通滤波器并画出其频谱图：fb=10; fc=13; % 设置滤波器截止频率 fs=100; wb=2*pi*fb/fs; ws=2*pi*fc/fs; wc=0.5*(wb+ws);tr_width=ws-wb; % 过渡带宽 M=ceil(1.8*pi/tr_width);hd=ideal_lp(wc,M); % 产生一理想低通滤波器w_box=(boxcar(M))'; % 矩形窗窗函数h=hd.*w_box;n=[0:1:M-1];figure(4)subplot(2,2,1);stem(n,hd); % 理想脉冲响应xlabel('n');ylabel('hd(n)'); title('理想冲击响应');subplot(2,2,2);stem(n,w_box); % 矩形窗xlabel('n');ylabel('w(n)'); title('矩形窗函数');subplot(2,2,3);stem(n,h); % 实际脉冲响应xlabel('n');ylabel('h(n)'); title('实际冲击响应');w=0:0.01:pi;H=freqz(h,1,w); %实际滤波器的幅频特性dbH=20*log10(abs(H)/max(abs(H)));subplot(2,2,4);plot(w/pi,dbH);title('幅频响应');xlabel('w/pi');ylabel('分贝数');sf=filter(h,[1],s); % sf为滤滤波后的信号figure(5)plot(t,sf); % 画出滤波后信号的时域波形xlabel('t');ylabel('时域波形');axis([0 1 -1 1]);title('滤波后信号的时域波形');figure(6)SF=fft(sf,512); % 对sf进行快速傅里叶变换w=(0:255)/256*(Fs/2);plot(w,abs(SF(1:256))); % 画出滤波后信号的幅度图xlabel('频率');ylabel('幅度谱');title('滤波后信号的幅度谱'); grid; figure(7)plot(w,angle(SF(1:256))); % 画出滤波后信号的相位图 xlabel('频率'); ylabel('相位谱');title('滤波后信号的相位谱'); figure(8)plot(w,abs([S(1:256)' SF(1:256)'])); % 将滤波前后信号的幅度谱画在一起 xlabel('频率'); ylabel('幅度');grid;legend({'before','after'}); %对两个曲线进行区分命名 title('滤波前后信号对比');0102030nh d (n )理想冲击响应0102030n w (n )102030nh (n)实际冲击响应0.51-80-60-40-200幅频响应w/pi分贝数0.10.20.30.40.50.60.70.80.91-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81t时域波形0510152025303540455051015202530354045频率幅度谱滤波后信号的幅度谱05101520253035404550-4-3-2-101234频率相位谱05101520253035404550102030405060频率幅度滤波前后信号对比C 、设计低通滤波器对给定的模拟信号进行滤波并比较结果，设计代码如下，结果如下如所示：% 程序功能：设计带通滤波器并画出其频谱图：fc1=5; fb1=12;fb2=18;fc2=21;fs=100; % 设置滤波器截止频率wb1=2*pi*fb1/fs;ws1=2*pi*fc1/fs;wb2=2*pi*fb2/fs;ws2=2*pi*fc2/fs;wc1=0.5*(wb1+ws1);wc2=0.5*(wb2+ws2);tr_width=min((wb1-ws1),(ws2-wb2)); % 过渡带宽M=ceil(1.8*pi/tr_width);hd=ideal_lp(wc2,M)-ideal_lp(wc1,M); % 产生一理想带通滤波器w_box=(boxcar(M))'; % 矩形窗h=hd.*w_box;figure(9)subplot(2,2,1);stem(n,hd); % 理想脉冲响应xlabel('n');ylabel('hd(n)'); title('理想冲击响应');subplot(2,2,2);stem(n,w_box); % 矩形窗xlabel('n');ylabel('w(n)'); title('矩形窗函数');subplot(2,2,3);stem(n,h); % 实际脉冲响应xlabel('n');ylabel('h(n)'); title('实际冲击响应');w=0:0.01:pi;H=freqz(h,1,w); %实际滤波器的幅频特性dbH=20*log10(abs(H)/max(abs(H)));subplot(2,2,4);plot(w/pi,dbH);title('幅频响应');xlabel('w/pi');ylabel('分贝数');sf=filter(h,[1],s); % sf为滤滤波后的信号figure(10)plot(t,sf); % 画出滤波后信号的时域波形xlabel('t');ylabel('时域波形');axis([0 1 -1 1]);title('滤波后信号的时域波形');figure(11)SF=fft(sf,512); % 对sf进行快速傅里叶变换w=(0:255)/256*(Fs/2);plot(w,abs(SF(1:256))); % 画出滤波后信号的幅度图 xlabel('频率'); ylabel('幅度谱');title('滤波后信号的幅度谱'); grid; figure(12)plot(w,angle(SF(1:256))); % 画出滤波后信号的相位图 xlabel('Frequency (Hz)'); ylabel('相位谱');title('滤波后信号的相位谱'); figure(13)plot(w,abs([S(1:256)' SF(1:256)'])); % 将滤波前后信号的幅度谱画在一起 xlabel('频率'); ylabel('幅度');grid;legend({'before','after'}); %对两个曲线进行区分命名 title('滤波前后信号对比');0102030nh d (n )0102030n w (n )102030nh (n)0.51-80-60-40-200幅频响应w/pi分贝数0.10.20.30.40.50.60.70.80.91-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81t时域波形0510152025303540455051015202530354045频率幅度谱滤波后信号的幅度谱05101520253035404550-4-3-2-101234Frequency (Hz)相位谱05101520253035404550102030405060频率幅度滤波前后信号对比D 、设计低通滤波器对给定的模拟信号进行滤波并比较结果，设计代码如下，结果如下如所示：% 程序功能：设计高通滤波器并画出其频谱图：fb=25;fc=22;fs=100; % 设置滤波器截止频率wb=2*pi*fb/fs;ws=2*pi*fc/fs; wc=0.5*(wb+ws);tr_width=wb-ws; % 过渡带宽M=ceil(1.8*pi/tr_width);hd=ideal_lp(pi,M)-ideal_lp(wc,M); % 产生一理想带通滤波器w_box=(boxcar(M))'; % 矩形窗h=hd.*w_box;figure(14)subplot(2,2,1);stem(n,hd); % 理想脉冲响应xlabel('n');ylabel('hd(n)'); title('理想冲击响应');subplot(2,2,2);stem(n,w_box); % 矩形窗xlabel('n');ylabel('w(n)'); title('矩形窗函数');subplot(2,2,3);stem(n,h); % 实际脉冲响应xlabel('n');ylabel('h(n)'); title('实际冲击响应');w=0:0.01:pi;H=freqz(h,1,w); %实际滤波器的幅频特性dbH=20*log10(abs(H)/max(abs(H)));subplot(2,2,4);plot(w/pi,dbH);title('幅频响应');xlabel('w/pi');ylabel('分贝数');sf=filter(h,[1],s); % sf为滤滤波后的信号figure(15)plot(t,sf); % 画出滤波后信号的时域波形xlabel('t');ylabel('时域波形');axis([0 1 -1 1]);title('滤波后信号的时域波形');figure(16)SF=fft(sf,512); % 对sf进行快速傅里叶变换w=(0:255)/256*(Fs/2);plot(w,abs(SF(1:256))); % 画出滤波后信号的幅度图 xlabel('频率'); ylabel('幅度谱');title('滤波后信号的幅度谱'); grid; figure(17)plot(w,angle(SF(1:256))); % 画出滤波后信号的相位图 xlabel('频率'); ylabel('相位谱');title('滤波后信号的相位谱');% 程序功能：对滤波前后信号进行比较 figure(18)plot(w,abs([S(1:256)' SF(1:256)'])); % 将滤波前后信号的幅度谱画在一起 xlabel('频率'); ylabel('幅度');grid;legend({'before','after'}); %对两个曲线进行区分命名 title('滤波前后信号对比');0102030nh d (n )理想冲击响应0102030n w (n )102030nh (n )实际冲击响应0.51-80-60-40-200幅频响应w/pi分贝数0.10.20.30.40.50.60.70.80.91-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81t时域波形05101520253035404550510152025303540频率幅度谱滤波后信号的幅度谱05101520253035404550-4-3-2-101234频率相位谱05101520253035404550102030405060频率幅度滤波前后信号对比4、出现的问题及解决办法：在本课程设计中出现的问题主要是开始在截止频率的选择上出现的错误，在滤波器截止频率的选择上，由于原始信号包含5Hz、15Hz、30Hz频率分量，开始时在设计低通滤波器选择了10Hz和20Hz，结果对处于过渡带的15Hz滤波不很理想，最后改为10Hz和13HZ，之后从对比图中可以看出，滤波的效果就很理想了。