自激振荡器信号与系统课程设计报告概况

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、课程设计目的和要求 1

2、课程设计原理 1

3、课程设计所用设备 1

4、课程设计内容和步骤 1

5、设计过程、实现过程、实现结果 1

6、设计总结 15 参考文献 15 附录 15

1、课程设计目的和要求

目的：

掌握MATLAB的使用方法。“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。

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。

2、课程设计原理

1离散时间信号卷积使用MATLAB中的conv函数

2.在MA TLAB中，filter函数的作用是进行数字滤波，其实也就是系统的响应序列求解；y=filter(b,a,x); y=filter(b,a,x)表示向量b和a组成的系统对输入x进行滤波，系统的输出为y。

3.在MATLAB中，zplane函数——绘制系统零极点图

4.在MATLAB中，有专门的frepz()函数来求解。调用形式为 [h w]=freqz(b,a,,n,fs)其中向量b 和a为离散系统的系数，fs为采样频率，n为在区间[0 fs/2]频率范围内选取的频率点数，f 记录频率点数。由于freqz函数是采用基2的FFT的算法，n常取2的幂次方，以便提高计算速度。

5.MA TLAB提供了如abs(),angle()等基本函数用来计算DTFT幅度，相位。

3、课程设计所用设备

（1）个人电脑一台

（2）MATLAB2012设计程序

4、课程设计内容和步骤

（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。

5、设计过程、实现过程、实现结果

（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：

源程序：

%基本题1,时频分析，2011010502

clc; clear; close all;

Fs =600; % 采样频率

T = 1/Fs; % 采样周期

N = 500; % 采样点数

t = (0:N-1)*T; % 时间，单位：S

x=5*cos(25*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); %进行傅里叶变换

n1=-(N-1)/2:(N-1)/2;

f=n1*Fs/N;

subplot(3,1,2)

plot(f,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：

（2）傅里叶级数分析

分析周期锯齿波的傅里叶级数系数，用正弦信号的线性组合构成锯齿波，要求谐波次数可以任意输入，分析不同谐波次数所构成的锯齿波，解释是否存在吉伯斯现象。

设计思路：

源程序：

%基本题2，傅里叶级数分析，2011010502

E=1; %的幅度

T1=1; %的周期

w1=2*pi/T1;

N=input('请输入谐波次数：');

f=0;t=-8:0.05:8;

for n=1:N

fn=E*((-1)^(n+1))*sin(n*w1*t)/(n*pi); f=f+fn;

end

t=-8:0.05:8;

subplot(2,1,1);

plot(t,f);

line(t,0);

grid on;

结果图：

谐波次数为：20.

结果分析：

（3）系统分析

任意给定微分方程或差分方程描述的系统，画出系统的幅频响应和相频响应。

设计思路：

源程序：

%基本题3 系统分析

clc,clear,close all,

%微分方程为 r''(t)+6r'(t)+8r（t）=2*e(t) b=[0,0,2]; %系统函数H(s)分子多项式系数

a=[1,6,8]; %系统函数H(s)分母多项式系数

[Hw1,w1]=freqs(b,a); %求连续时间系统频率响应

figure(1)

subplot(2,1,1);zplane(b,a);title('连续时间系统零极点图');

subplot(2,2,3);plot(w1/pi,abs(Hw1))

xlabel('rad/s');ylabel('|H(jw)|');title('连续时间系统幅频响应');

subplot(2,2,4);

plot(w1/pi,angle(Hw1))

xlabel('rad/s');ylabel('Phase');title('连续时间系统相频响应');