时域信号的MATLAB仿真系统

XXXXXXXXX信号分析与处理课程设计时域信号的MATLAB仿真系统设计学生姓名x学号x所在学院通信工程学院专业名称通信工程班级2012级广播电视班指导教师x成绩四川师范大学成都学院二○一四年十二月四川师范大学成都学院课程设计报告I课程设计任务书学生姓名x学生学号x学生专业通信工程广播电视方向学生班级广播电视班指导教师x职称讲师发题日期2014年10月30日完成日期2014年12月1日设计题目时域信号的MATLAB仿真系统设计设计目的：1.熟悉MATLAB软件平台2.掌握MATLAB编程方法、常用语句和可视化绘图技术3.熟悉和掌握常用的用于信号和系统时域仿真分析的MATLAB函数具体任务及要求：对MATLAB进行研究，了解MATLAB软件在信号处理中常用的几种功能。对于连续系统，了解信号描述及运算，连续时域系统分析和连续时域系统的仿真。对于离散系统，了解线性离散时间信号的基本运算，线性离散时域系统的响应，单位取样响应以及线性离散时间信号的卷积和运算。课程设计进度安排：序号内容安排时间1收集资料，确定课题的实施方案2014.11.1之前2软件设计2014.11.1-2014.12.13整理资料，编写程序报告2014.12,1-2014.12.204完成定稿，打印报告2014.12.15之前课程设计参考文献：[1]管致中、夏恭恪、孟桥：信号与线性系统，高等教育出版社，2004.8,P63-P81[2]郑君里、应启衍、杨为理：信号与系统，高等教育出版社，2000.4，P93-P99[3]丁玉美、高西全：数字信号处理，西安电子科技大学出版社，2001.8，P45-P66[4]程佩青：数字信号处理教程，清华大学出版社，2007.6，P92-P113[5]王沐然：MATLAB与科学计算，电子工业出版社，2003.7，P281-P316指导教师签字院长审核签字四川师范大学成都学院课程设计报告II时域信号的MATLAB仿真系统设计内容摘要：信号与系统是通信和电子信息类专业的核心基础课，其中的概念和分析方法广泛应用于通信、自动控制、信号与信息处理、电路域系统等领域。MATLAB是MatrixLABoratoy的缩写，它是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言，专门针对科学、工程计算及绘图的需求。MATLAB是美国MathWorks公司开发的大型工程计算软件，其顶尖的数值计算功能、强大的图像可视化功能、简洁易学的编程语言、可交互式的集成环境，深受工程技术人员欢迎。由于其内部包含规模极大、覆盖面极广的工具箱，因此应用范围十分广泛。利用其强大的信号处理工具箱可以生成信号，而且还可计算系统的响应，并可完成对连续时间系统的时域、频域及复频域的分析和仿真。MATLAB可应用于连续系统中零输入状态响应的数值求解和符号求解，冲击响应和阶跃响应，以及卷积积分的求解和仿真。可运用于离散系统的时域分析和响应、单位取样响应、卷积运算、信号抽样的运算和仿真。关键词：时域信号MATLAB仿真四川师范大学成都学院课程设计报告IIIThetimedomainsignalofMATLABsimulationsystemdesignAbstract：Signalandsystemisthecoreofthebasiccourseofcommunicationandelectronicinformationspecialty,domainconceptandtheanalysismethodwidelyusedTongxin,automaticcontrol,signalandinformationprocessing,thecircuitdomainsystemetc..MATLABistheabbreviationofMatrixLABoratoy,whichisamatrixbasedinteractiveprogramminglanguage,specificallytotheneedsforscientificandengineeringcalculationanddrawing.MATLABisalargeprojectdevelopmentAmericancalculationsoftwareMathofWorkscompany,theleadingfunctionofnumericalcalculation,powerfulimagevisualizationfunction,simpleandeasytolearnprogramminglanguage,interactiveintegrationenvironment,bytheengineeringandtechnicalpersonnelwelcome.Duetoitsinternalcontainsscalegreat,widecoverageofthetoolbox,thereforetheapplicationrangeisveryextensive.Cangenerateasignalusingitspowerfulsignalprocessingtoolbox,butalsocanresponsecalculationsystem,andcancompletetheanalysisandSimulationoftimedomain,frequencydomainandcomplexfrequencydomainforcontinuoustimesystems.NumericalandsymbolicsolutionofMATLABcanbeappliedtocontinuoussystemzeroinputresponse,impulseresponseandstepresponse,andtheconvolutionintegralsolutionandsimulation.Canbeusedinthetimedomainanalysisofdiscretesystemsandresponse,unitsamplingresponse,convolutioncomputationandSimulationofsignalsampling.Keywords：ThetimedomainsignalMATLABSimulation四川师范大学成都学院课程设计报告IV目录前言................................................................11MATLAB简介......................................................21.1MATLAB的特点和优势.........................................41.2MATLAB在信号处理上的应用...................................42信号分析.........................................................52.1信号的描述及运算...........................................52.1.1信号的时移、反褶和尺度变换............................52.1.2积分运算..............................................72.2信号时域分析...............................................82.2.1冲激响应和阶跃响应....................................82.2.2零状态响应、零输入响应和完全响应......................93时域信号分析及MATLAB仿真.......................................113.1连续线性系统的时域分析及仿真..............................113.2离散线性系统的时域分析及仿真..............................153.2.1线性离散时间信号的基本运算...........................153.2.2零状态响应...........................................153.2.3单位取样响应.........................................173.2.4信号抽样.............................................183.2.5离散系统仿真.........................................204结束语..........................................................22参考文献...........................................................24四川师范大学成都学院课程设计报告1时域信号的MATLAB仿真系统设计前言信号与系统课程是一门实用性较强、涉及面较广的专业基础课，是通信、电子信息类专业本科生的必修课程。也是许多通信、电子信息类专业硕士研究生入学必考课程，其中的概念和分析方法广泛应用于通信、自动控制、信号与信息处理、电路域系统等领域。该课程是将学生从电路分析的知识领域引入信号处理与传输领域的关键性课程。对后续专业课起着承上启下的作用。在信号与系统中，时域分析法是系统三大分析法之一，在系统分析中具有重要意义。这不仅是因为时域分析简单直观，概念容易理解，而且，还有一些非线性系统在限定范围与指定条件下，遵从线性特性的规律，另一方面，线性系统时域分析方法已经形成了完整的严密的体系，日趋完善和成熟。时域分析法直接分析时间变量的函数，研究系统的时间响应特性。这种方法的优点是概念清楚。对于输入、输出描述的数学模型，可以利用经典法解常系数线性方程或差分方程；对于状态变量描述的数学模型，则需解矩形方程，在线性系统时域分析方法中，卷积方法最受重视，它的优点表现在许多方面。课题主要应用MATLAB的数值运算和图形功能对线性时域系统进行分析，并利用其仿真功能对线性时域系统进行分析。MATLAB前身为美国NewMexico大学计算机主任CleveMoler博士利用业余时间为方便同学使用EISPACK和LINPACK库程序编写得FORTRAN接口程序，并且使用MATrix和LABoratory两个单词的前三个字母组成的名字MATLAB。初期的MATLAB商业版本由SteveBangert主持开发编译解释程序，SteveKleiman完成图形功能的设计，JohnLittle和CleveMoler主持开发了各类数学分析的子模块；随后经过几年的快速发展，MATLAB由mathworks公司在1993年突出了MATLAB的4.0版本；1995年推出了MATLAB4.2c（forWin3.x）版本；1995年推出了MATLAB5.0版本；2000年10月推出了MATLAB6.0版本；随后推出了MATLAB6.1、MATLAB6.5、MATLAB7.0、matlab7.1和MATLABR2006a版本。其功能越来越强大，应用领域也越来越广，成为当今应用比较广泛的工具软件之一。MATLAB自产生之日起就具有方便的数据可视化功能以将向量和矩阵用图形表现出来并且可以对图形进行标注和打印。高层次的作图包括二维和三维的可视四川师范大学成都学院课程设计报告2化、图象处理、动画和表达式作图。可用于科学计算和工程绘图。MATLAB同样表现了出色的处理能力。同时对一些特殊的可视化要求应用广泛的模块集合工具箱。MATLAB把工具箱延伸到了科学研究和工程应用的诸多领域诸如数据采集、数据库接口、概率统计、样条拟合、优化算法、偏微分方程