基于MATLAB的连续信号的频谱分析

编号：西北师范大学知行学院本科生毕业设计论文题目：基于MATLAB的连续信号的频谱分析学号：39号姓名：祁永娇系别：电信系专业：电子信息工程班级：07电本班指导教师：吴晓春教师职称：教授完成时间：2010年3月I内容摘要本文概述了信号的频谱分析。重点介绍了利用Matlab软件设计实现信号频谱的基本分析原理及功能，以及利用Matlab软件提供的图形用户界面（GraphicalUserInterfaces,GUI）设计具有人机交互、界面友好的用户界面。本文采用Matlab的图形用户界面设计功能,显示出了各个图形界面。在该实验中,集成了信号处理中的多个图形分析,应用效果良好。本设计是一种演示型实验,用可视化的仿真工具,以图形和动态仿真的方式演示部分基本信号的波形和变换，使学习人员直观、感性地了解和掌握信号与系统的基本知识。[关键词]信号处理，MATLAB，图形用户界面，实验软件IIAbstractThispapersummarizesthesignalspectrumanalysis.MainlydescribestheuseofMatlabsoftwaredesignandrealizethebasicsignalspectrumanalysisprincipleandfunction,andtheuseofMatlabsoftwareprovidesaGraphicalUserinterface(GraphicalUserInterfaces,GUI)designwithhuman-computerinteraction,friendlyinterfaceoftheUserinterface.ThispaperbasedonMatlabgraphicaluserinterfacedesignfunctions,showedeachspectrumchartsinterface.Inthisexperiment,theintegrationofthesignalprocessingofmultiplegraphicsanalysisanditsapplicationeffectisgood.Thisdesignisatypeofexperimentsdemonstratevisualsimulationtools,withgraphicsanddynamicsimulationdemonstratesthebasicwayofsignalwaveformandtransform,makelearningpersonnelintuitive,perceptualunderstandandgraspthebasicknowledgeofsignalandsystem.Keywords:SignalProcessing，MATLAB，Graphicaluserinterface，ExperimentalSoftwareIII目录第一章引言..........................................................11.1概述...........................................................11.2连续信号的频谱分析.............................................11.3研究意义.......................................................21.4本文的主要工作.................................................2第二章系统分析......................................................32.1引言...........................................................32.2需求分析.......................................................32.3可行性分析.....................................................42.3.1技术可行性................................................42.3.2经济可行性...............................................42.3.3操作可行性...............................................42.4设计主要目标及功能.............................................52.4.1设计目标.................................................52.4.2设计主要功能.............................................52.5小结...........................................................5第三章方案选取......................................................63.1引言...........................................................63.2界面工具的选取.................................................63.3连续信号实验的软件工具选择.....................................73.4设计方案选择...................................................7第四章开发运行环境...............................................74.1系统开发环境和运行环境.........................................74.2开发语言和开发工具介绍.........................................84.2.1WindowsXP..............................................84.2.2Matlab7.0..............................................84.2.3图形用户界面(GUI).......................................9第五章实验设计.....................................................10IV5.1引言..........................................................105.2设计整体框图..................................................105.3实验设计步骤..................................................115.4.2模块具体设计............................................125.5生成可执行....................................................195.6小结..........................................................19第六章设计测试.....................................................20第七章结论.........................................................201基于MATLAB的连续信号的频谱分析学生：祁永娇指导教师：吴晓春第一章引言1.1概述随着计算机的普及应用以及科技的发达，现代社会是信息的社会，对信息的研究变得非常重要，而对信号波形的模拟可以方便研究人员研究。以前的信号模拟是用硬件，对仪器和实验室的要求较高，不便于广泛应用，而且信号处理具有内容繁多、概念抽象、设计复杂等特点，学生在学习时常常会感到枯燥，难以理解和掌握。硬件模拟信号波形对设备要求较高，有时候受仪器或操作不对等因素的影响将无法正确直观的看到波形，参数改变时不能立即看到波形变化。而用软件的形式对信号波形进行仿真有着界面可视性强，操作简单方便；便于数据修改，文件保存，实验效率高，实验内容丰富，结果直观易懂，便于分析；而且系统容易扩展新的实验项目。所以信号仿真很有必要而且急为迫切，对连续信号的处理及分析更加便捷。1.2连续信号的频谱分析信号频谱分析是将信号源发出的信号强度按频率顺序展开，使其成为频率的函数，并考察变化规律，称为频谱分析。频谱分析主要分析信号是由哪些频率的正弦信号叠加得到的，以及这些正弦信号的振幅。Matlab在全世界内都很是流行，特别是在工程计算领域。近年来越来越多的国人也喜爱上了这一套软件。Matlab的toolbox中也含有概率统计方面的库函数。概率方面的库函数主要有各种常见分布的分布函数、概率密度、分布率以及生成服从各种分布随机数的函数．统计方面的库函数含盖了简单随机样本下常见的参数估计（点估计、区间估计），假设检验等等。通过实验,加强学生对信号与系统课程的理解和掌握。介绍了信号2之间相互转换的基本原理,并结合仿真程序的开发实例,重点讨论了典型的连续信号的基本运算:时移、折叠和尺度的关键步骤和代码,最后,给出了调制的仿真结果。Matlab是一种高性能的用于工程计算的编程软件,它具有强大的数学计算、算法推导、建模仿真、图形绘制等功能。文中提出了用典型信号——正弦信号的波形转换的方案,解决了连续信号的频谱分析,使得其他连续信号的执行更加便利。1.3研究意义Matlab作为编程语言和可视化工具,用Matlab开发的实验为学生提供了“信号分析”、“信号抽样”、“系统仿真”、“系统特性”、“滤波器设计”及“傅立叶变换”等实验模块。它的界面演示框如同通用示波器,显示了信号分析与系统设计的动态仿真过程,给人以直观的感受。在教学中它能为同学们提供了大量的实例,同时它也留下了在实验中同学们可以改变信号、模块、仿真子系统等的参数,并观察信号与系统的相应变化.在实验过程中,同学们对所学的书本知识会有感性的认识和直观的验证,加深对“信号与系统”原理的理解。本课题能避开理论推导运算中的不足，巧妙的运用软件来仿真硬件才能实现的实验结果，大大降低了实验设备要求，，而且有很多的库函数可以在实验时直接调用，避免了用硬件做实验的局限性。可以更方便的做信号频谱分析实验，为教学和研究提供了方便。还能够锻炼一个人在面对一个具体的项目时，遇到问题，分析问题，解决问题的能力；获得独立策划、实施课题，并按照既定计划进行开发的经验，以及查找相关文献的能力。通过自己的努力使得对于Matlab有一个全面的、深刻的认识,并且对Matlab做界面的软件有了一定的了解，对系统规划有了初步的认识。为以后研发工作打下坚实的基础，积累宝贵的经验。1.4本文的主要工作本文主要是用MATLAB实现连续信号的频谱分析，用Matlab语言编程一个适合连续信号波形互相转换的实验,方便学生学习。具体的工作主要有:首先选择典型的连续信号——正弦信号做实例，用MATLAB语言来3编程，分别绘出正弦信号的时域波形图、正弦信号的幅频谱图、正弦信号的均方根谱图、正弦信号的功率谱图、正弦信号的对数谱、通过IFFT转换的正弦信号波形图。借助工程计算软件MATLAB在信号