matlab论文

2012年Matlab课程论文

题目：Matlab在数字信号处理中的应用

院系：物理与电子工程学院

专业：电子信息科学与技术

指导老师：

姓名：叶春梅

学号：2010111148

2012年12月12日

Matlab在数字信号处理中的应用

摘 要:数字信号处理是一门理论性强、内容多、教学难度大的学科,matlab在信号处理方面具有强大功能。该文将matlab的工具应用与数字信号处理的算法与原理有机结合起来。文章对matlab软件进行了简要介绍，并以抽样定理为例,详细介绍了软件的实现方法。

关键词:数字信号处理;matlab;抽样定理

引言：数字信号处理是电子信息工程专业重要的必修专业课程之一。该课程不仅理论性强,其工程应用背景也十分明确。数字信号处理在无线电通信、数字电视和媒体、生物医学、数字音频和仪器等关键性的技术领域产生着日益重要的影响作用,新的算法层出不穷,有关的器件更是新品迭出。数字信号处理的知识和理论在电子信息工程及相近信息类专业人才的知识构成中占有相当重要的分量。尽管其内容都已相对稳定,所涉及的理论和分析方法也都比较成熟和经典,但是由于其理论性较强,教学内容量大,概念比较抽象,设计复杂,前后联系紧密,枯燥乏味,不好理解。而用多媒体与具有计算功能和绘图功能的matlab相结合方式,将抽象的数学以可视化的形式展示出来，使抽象的概念更容易理解。

Matlab是Mathworks公司于1982年推出的一种功能强大、效率高、交互性好的数值计算和可视化计算机高级语言,它将数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示有机地融合为一体,形成了一个极其方便、用户界面友好的操作环境。它提供了强大的科学运算、灵活的程序设计流程、高质量的图形可视化与界面设计、便捷的与其他程序和语言接口等功能,被广泛应用于数值和符号计算、工程与科学绘图、控制系统的设计与仿真、数字图形处理、数字信号处理、通信系统设计与仿真等领域。Matlab软件在信号处理中的应用主要包括符号运算和数值计算仿真分析,其中数值计算与仿真分析包括函数波形绘制、函数运算、信号的时域分析、信号的频谱分析等内容,它可以帮助我们更深入理解数字信号处理中的理论知识。运用matlab软件的数值分析和计算结果可视化功能,可以详细生动地揭示数字信号处理理论的物理实际意义。随着计算机技术信息科学的飞速发展,数字信号处理已经逐步发展成为一门独立的学科并成为信息科学的重要组成部分。Matlab在数字信号处理方面具有得天独厚的优势。将matlab的工具应用与数字信号处理的算法与原理有机结合起来,利用matlab的图形用户界面(GraphicalUserInterface,GUI)，使抽象的概念更形象。

用matlab实现抽样定理的仿真与分析：

一·低通抽样定理：一个频带限制在0Hf赫内的时间连续信号m t如果以1 / 2s HT f秒的时间间隔对它进行等间隔均匀抽样则m t将被所得到的抽样值完全确定。此定理告诉我们若m t的频谱在某一角频率上hw以上为零则m t中的全部信息完全包含在其间隔不大于1 / 2Hf秒的均匀抽样序列里。抽样速率sf 每秒钟的抽样点数应不小于2Hf，否则若抽样速率2s Hf f，则会产生失真，这种失真叫混叠失真。

1· 产生一个连续的时间连续信号，并对其进行频谱分析，绘制时域波形图和频域波形图。

2· 对产生的连续信号进行抽样，并绘制抽样后的时域波形图和频域波形图。 3· 改变抽样频率，分别对原始连续信号抽样，绘制抽样后的时域和频域波形，最后对得到的波形进行分析。从而验证抽样定理。

二·信号的产生和频域分析

1·用matlab产生一个连续的信号

2· ^200/)200(sin(mt) 根据抽样定理在matlab中编写源程序代码，画出原信号时域波形和频域波形，再分别用不同的频率的抽样脉冲对其进行抽样，在matlab中实现不同频率抽样时，时域和频域波形的效果对比，验证抽样定理。

1原始信号）^200/)200(sin((mt) 的时域波形和频域波形的源程序代码如下：

t0=10;%定义时间长度

ts=0.001; % 抽样周期

fs=1/ts;

df=0.5;% 频率的分辨率

t=[-t0/2:ts:t0/2];%定义时间序列

x=sin(200*t);m=x./(200*t);

w=t0/(2*ts)+1;

m(w)=1;%定义在t=0时刻的值为1

m=m.*m; m=50.*m;%定义函数sinc 200t

subplot(2,1,1); plot(t,m);

xlabel('时间'); title('原信号的时域波形')

axis([-0.15,0.15,-1,50]);

[M,mn,dfy]=fftseq(m,ts,df);%傅里叶变换 程序在后面

M=M/fs;

f=[0:dfy:dfy*length(mn)-dfy]-fs/2;%定义频率序列

subplot(2,1,2); plot(f,abs(fftshift(M)));

xlabel('频率');

axis([-500,500,0,1]);

title('原信号的频域波形');

2 原始信号)(mt在抽样频率为200HZ和400HZ的抽样脉冲下抽样波形(此时的满足抽样定理2fh

%200hz抽样

t0=10;%定义时间长度

ts1=0.005; %充足抽样周期

fs1=1/ts1;

df=0.5;% 频率的分辨率

t1=[-t0/2:ts1:t0/2];%定义时间序列

x1=sin(200*t1);m1=x1./(200*t1);

w1=t0/(2*ts1)+1;

m1(w1)=1;%定义在t=0时刻的值为1

m1=m1.*m1; m1=50.*m1;%定义函数sinc 200t

subplot(2,1,1);stem(t1,m1);

xlabel('时间'); title('抽样频率2fh