基于matlab的离散时刻信号的时域分析说明书.docx
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基于matlab的离散时刻信号的时域分析说明书
基于MATLAB的离散时刻信号的时域分析
摘要
MATLAB目前已进展成为由MATLAB语言、MATLAB工作环境、MATLAB图形处置系统、MATLAB数学函数库和MATLAB应用程序接口五大部份组成的集数值计算、图形处置、程序开发为一体的功能壮大的系统。
本次课程设计那么在深切研究离散时刻信号的基础上,利用MATLAB壮大的图形处置功能、符号运算功能和数值计算功能,利用MATLAB绘制单位脉冲序列、单位阶跃序列、正弦序列、实指数序列、复指数序列和矩形序列等常见序列的时域波形;利用MATLAB实现序列的常见运算,包括相加、相乘、数乘、时移、翻转、抽取和内插等,并绘制相应的时域波形。
关键词:
MATLAB图形处置离散时刻信号时域
1MATLAB简介
1.1MATLAB语言功能
MATLAB是一个高精度的科学计算语言,它将计算、可视化编程结合在一个容易利用的环境中,在那个环境中,用户能够把提出的问题和解决问题的方法用熟悉的数学符号表示出来,它的典型利用包括:
(1)数学和计算;
(2)运算法那么;
(3)建模、仿真;
(4)数值分析、研究和可视化;
(5)科学的工程图形;
(6)应用程序开发,包括创建图形用户接口。
MATLAB语言特点
MATLAB是一个交互式系统,他的大体数据单元是数组,那个数组不要求固定的大小,因此能够让用户解决许多技术上的问题,专门是那些包括矩阵和矢量运算的问题。
MATLAB的指令表达与数学、工程中经常使用的适应形式相似,与C、Fortran、等高级语言相较,它的语法规那么更简单、表达更符合工程适应,正因为如此,人们用MATLAB语言编写程序就犹如在便笺上书写公式和求解,因此MATLAB被称为“便笺式”的科学工程语言。
MATLAB的最重要特点使他拥有解决特定应用问题的程序组,也确实是TOOLBOX(工具箱),如信号处置工具箱,操纵系统工具箱、神经网络工具箱、模糊逻辑工具箱、通信工具箱和数据搜集工具箱等许多专用工具箱,对大多数用户来讲,要想灵活、高效地运用这些工具箱,通常都需要学习相应的专业知识。
另外,开放性或许是MATLAB最重要和最受欢迎的特点之一。
除内部函数外,所有的MATLAB要紧文件和各工具箱文件都是可读的、可改的源文件,因为工具箱事实上是有一组复杂的MATLAB函数组成,用以解决待定的问题,因此用户能够通过对源文件进行修改和加入自己编写的文件去构建新的专用工具箱。
2经常使用离散时刻信号的时域波形
单位脉冲序列
单位脉冲序列δ(n)
其特点是仅在n=0处取值为1,n为其他值处均为零。
它类似于模拟信号中的单位冲激函数δ(t)。
解:
MATLAB程序如下:
n=-5:
5;
x=[zeros(1,5),1,zeros(1,5)];
stem(n,x,'fill');
gridon
调试生成的图形如图:
图单位脉冲序列
单位阶跃序列
单位阶跃序列u(n)概念为:
单位阶跃序列的源程序:
n=-30:
30;
un=[zeros(1,30),ones(1,31)];
stem(n,un)
时域波形图如下图:
图单位阶跃序列
正弦序列
正弦序列概念为:
其中,ω是正弦序列的数字域频率;Φ为初相。
与持续的正弦信号不同,正弦序列的自变量n必需为整数。
能够证明只有当
为有理数时,正弦序列才具有周期性。
下面利用MATLAB绘制正弦序列
的波形图
MATLAB源程序为:
n=0:
39;
x=sin(pi/6*n);
stem(n,x,'fill'),xlabel('n'),gridon
title('正弦序列')
axis([0,40,,]);
图形如下:
图正弦序列
实指数序列
实指数序列概念为
,其中n为正整数。
下面利用MATLAB别离绘制实指数序列
、
,源代码及波形图如下:
n=0:
10;
a1=;a2=;
x1=a1.^n;x2=a2.^n;
subplot(221);
stem(n,x1,'fill'),gridon;
subplot(222);
stem(n,x2,'fill'),gridon
产生的波形图如以下图:
图实指数序列
复指数序列
复指数序列概念为
当a=0时,取得虚指数序列
,
为正弦序列的数字域频率。
由欧拉公式知,复指数序列可进一步表示为:
当a>0时,复指数序列x(n)的实部和虚部别离是按指数规律增加的正弦振荡序列;
当a<0时,复指数序列x(n)的实部和虚部别离是按指数规律衰减的正弦振荡序列;
当a=0时,复指数序列x(n)的实部和虚部别离是按指数规律等幅的正弦振荡序列
下面用MATLAB绘制出复指数序列
的实部、虚部、模及相角随时刻转变的曲线。
源程序及波形图如下:
n=0:
30;
x=exp+i*pi/6).^n;
xr=real(x);
xi=imag(x);
xm=abs(x);
xa=angle(x);
figure;
subplot(221);stem(n,xr);title('实部');
subplot(222);stem(n,xi);title('虚部');
subplot(223);stem(n,xm);title('模');
subplot(224);stem(n,xa);title('相角')
波形图如以下图所示:
图复指数序列
矩形序列
矩形序列的概念为:
矩形序列有一个重要参数,确实是序列宽度N.
与u(n)的关系为
=u(n)-u(n-N)
用MATLAB做矩形序列
MATLAB程序如下:
n=-5:
30;%取点个数
x=[zeros(1,5),ones(1,8),zeros(1,23)];%定义序列
stem(n,x,'fill');
gridon%网格绘制
运行结果:
图矩形序列
3离散时刻信号的时域运算
相加
两序列的相加是指同序号(n)的序列值逐项相对应相加而组成的而组成的一个新的序列,表示为:
z(n)=x(n)+y(n)
例:
已知x(n)=
(n)+2
(n-1)+3
(n-2)+4
(n-3)+5
(n-4)
h(n)=
(n)+2
(n-1)+
(n-2)+2
(n-3)
求序列y(n)=x(n)+h(n)。
x(n)的MATLAB程序:
n=-15:
20;
x=[zeros(1,15),1,2,3,4,5,zeros(1,16)];
stem(n,x,'fill');
gridon
h(n)的MATLAB程序:
n=-15:
20;
h=[zeros(1,15),1,2,1,2,zeros(1,17)];
stem(n,h,'fill');
gridon
两个函数相加:
n=-10:
10;
x=[zeros(1,10),1,2,3,4,5,zeros(1,6)];
h=[zeros(1,10),1,2,1,2,zeros(1,7)];
y=x+h;
stem(n,y,'*k');
gridon波形图如以下图所示:
图x(n)的波形图h(n)的波形
图y(n)的波形
相乘
两序列相乘是指同序号(n)的序列值逐项对应相乘。
表示为:
z(n)=x(n)•y(n)
例:
已知x(n)=
(n)+2
(n-1)+3
(n-2)+4
(n-3)+5
(n-4)
h(n)=
(n)+2
(n-1)+
(n-2)+2
(n-3)
求序列y(n)=x(n)•h(n)。
x(n)和h(n)的MATLAB程序在章节中已经给出,此处再也不赘述,两个函数的时域波形别离如图和图。
此处给出两函数相乘的MATLAB程序:
n=-10:
10;
x=[zeros(1,10),1,2,3,4,5,zeros(1,6)];
h=[zeros(1,10),1,2,1,2,zeros(1,7)];
y=x.*h;
stem(n,y,'*k');
gridon
运行结果如以下图:
图两序列相乘
时移
设某一序列为x(n),当x(n-m)是指序列x(n)逐项依次延时(右移)m位而给出的一个新序列,而想x(n+m)那么指依次超前(左移)m位。
m为负时,那么相反。
序列的移位(MATLAB指令为circshift)。
例:
x(n)=δ(n)+2δ(n-1)+3δ(n-2)+4δ(n-3)+5δ(n-4)右移四位
解:
MATLAB程序如下:
x(n)的MATLAB程序:
n=-15:
20;
x=[zeros(1,15),1,2,3,4,5,zeros(1,16)];
stem(n,x,'fill');
gridon
时移的MATLAB程序:
n=-5:
15%定义序列长度
x=[zeros(1,5),1,2,3,4,5,zeros(1,11)];
y=circshift(x,[0,4]);%右移四位
stem(n,y,'*k');
gridon
运行结果如以下图:
图x(n)的波形图时移的波形
翻转
若是序列为x(n),那么x(-n)是以n=0的纵轴为对称轴将序列x(n)加以翻转。
例求x(n)=δ(n)+2δ(n-1)+3δ(n-2)+4δ(n-3)+5δ(n-4)的翻转
解:
MATLAB程序如下:
n=-10:
10;
x=[zeros(1,10),1,2,3,4,5,zeros(1,6)];
y=fliplr(x);
stem(n,y,'*k');
gridon
运行结果:
图x(n)的波形图翻转的波形
抽取
序列x(n),其时刻尺度变换后的序列为x(Dn),D为正整数。
x(Dn)表示从x(n)的每持续D个抽样值中掏出一个组成的新序列。
这种运算称为抽取,x(Dn)称为x(n)的D取1的抽取序列。
例利用Matlab实现对正弦序列的2倍抽取
N=40;w0=*pi;M=2
k=0:
N-1;
x=sin(w0*k);
y=x(1:
M:
end);
subplot(2,1,1);
stem(k,x);
title('x[k]');
subplot(2,1,2);
stem(0:
length(y)-1,y);
title('y[k]');
图形如下:
图抽取
内插
将序列x(n)扩展,那么是另一种时刻尺度变换,它是把原序列的两个相邻抽样值之间插入(I-1)个值,称为序列的内插。
例利用Matlab实现对正弦序列的两倍内插:
N=20;w0=*pi;L=3
k=0:
N-1;
x=sin(w0*k);
y=zeros(1,L*length(x));
y(1:
L:
end)=x;
subplot(2,1,1);
stem(k,x);
subplot(2,1,2);
k=0:
L*N-1;
stem(k,y);
图形如下:
图内插
终止语
本次课程设计至此已经接近尾声,一周的时刻尽管很短暂,但在这一个礼拜的设计进程中收成颇多。
设计的核心内容确实是利用MATLAB壮大的图形处置功能,符号运算功能和数值计算功能,实现离散时刻信号时域分析的仿真波形。
整个设计进程中第一对所学的信号与系统与数字信号处置有了更深的了解,第二,实现进程是通过MATLAB软件完成的,MATLAB的图形功能壮大,具有良好的人机界面,这次设计进程中熟练了MATLAB的编程,把握了很多函数的作用及利用方式;最后,通过这次课程设计,我对设计所用到的软件MATLAB有了加倍深刻地了解,MATLAB不管在数值计算方面的功能很壮大,而且其图形仿真功能更能知足各个领域的需要,因此咱们以后更要常常运用MATLAB软件,使其成为自己不可或缺的工具。
在写相关源程序的时候,我还收索了大量的网站,在网上收索了很多关于MATLAB的资料。
在那个进程中我发觉网上有很多有效的知识。
以后应该多注意,充分合理的利用网络,通过网络来学习东西。
在搜集资料的时期我温习了数字信号系统处置里的相关知识。
对以前的理论知识有了更进一步的熟悉和明白得。
通过这次课程设计我还对mathtype数学公式编辑器有了必然的了解,而且会用它编辑公式。
对word也有了进一步的把握。
尽管我顺利完成了课程设计的要求,可是我感觉到我对MATLAB的明白得我把握还停留在比较浅的层次。
要想真正把握它还需要继续尽力学习它。
这次课程设计也使我明白了在知识的领域里我还有很多很多的不足,而且再一次的深深的体会到理论和实践之间还有很到的不同。
在以后的学习中应该多多的注意实践知识的训练和积存。
在以后的学习生活中要不断的开拓自己的动手能力,不断的训练自己的动手能力。
这次课程设计让我深深的明白了自己以后该做什么,该怎么去做。
致谢
感激学校给咱们这次MATLAB课程设计的机遇,不仅让咱们加倍学会了MATLAB的壮大图形处置方式,把握了MATLAB的编程技术,而且也锻炼了咱们的动手能力。
通过这次课设让我明白了理论联系实践的重要性,书本上的理论知识学了很多,咱们必需得应用到实践当中,做到学以致用,如此咱们才能有不断的创新。
这次课程设计也感激指导教师在设计进程中的辅导和同窗们的帮忙。
没有他们的帮忙我可不能那么快克服那些困难,也可不能这么快学到这么多的知识。
参考文献
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电子工业出版社,2005
[2][Z].北京:
高等教育出版社,2006
[3][Z].北京:
电子工业出版社,2020
[4]梁虹.信号与系统分析及MATLAB实现[Z].北京:
电子工业出版社,2002
[5]罗建军.MATLAB教程[Z].北京:
电子工业出版社,2005
[6]施阳.MATLAB语言工具箱--ToolBox有效指南.西安:
西北工业大学出版社,1999
[7]邓微.MATLAB函数速查手册.北京:
人民邮电出版社,2020
大学
本科毕业论文(设计)治理方法
第一章总那么
第一条本科毕业论文(设计)是人材培育方案的重要组成部份,是培育学生科研能力和创新能力的重要实践环节,为保证毕业论文(设计)工作的顺利完成,增强标准化治理,提高毕业论文(设计)质量,依照教育部、省教育厅的有关规定要求,结合我院实际情形,特制定本方法。
第二章目的与要求
第二条毕业论文(设计)教学环节的目的,培育学生勇于探讨的创新精神,实事求是、严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风。
第三条使学生能综合运用所学的知识技术,提高试探问题、分析问题和解决实际问题的能力。
第四条培育学生从文献、科学实验、生产实践和调查研究中获取知识的能力,培育学生从事科学研究的爱好,把握科学研究的大体方式。
第五条对学生的知识面、把握知识的深度、运用理论知识处置问题的能力、实践能力、外语水平、运算机运用水平、书面及口头表达能力等进行一次全面的考核。
第六条要求所有毕业生必需撰写毕业论文(设计),各系要认真组织毕业论文(设计)工作,确保毕业论文(设计)的质量。
第三章组织治理
第七条全院的毕业论文(设计)工作依照分级分工的原那么,负责毕业论文(设计)工作的治理、指导、检查、考核和总结。
(一)教务处职责
1.负责制定全院本科毕业论文(设计)治理规章制度。
2.组织开展毕业论文(设计)工作的教学研究与改革。
3.组织毕业论文(设计)工作的检查、评估和总结。
4.审核答辩委员会组成人选,检查毕业答辩的进程。
优秀毕业论文(设计)。
(二)系职责
1.成立毕业论文(设计)工作领导小组,制定工作打算和安排。
2.组织专业教研室成立专业答辩委员会。
3.负责依照标准配备、审查、批准指导教师,组织指导教师培训。
4.依据学院的毕业论文(设计)成绩评定标准,结合专业特点,制定本系各专业的具体评分标准和标准。
5.负责本系学生毕业论文(设计)所需的场地、仪器设备的分派和保障。
6.评选系优秀毕业论文(设计)。
7.做好毕业论文(设计)工作总结与归档。
(三)教研室职责
1.依照指导教师的条件,提出指导教师名单。
2.审查毕业论文(设计)题目及指导教师的安排,对不合格的题目提出修改意见。
3.组织审定毕业论文(设计)选题,落实一人一题的工作要求;按期检查毕业论文(设计)工作的进度和质量。
4.检查毕业论文(设计)任务书的填写情形。
5.考核指导教师的工作,把握毕业论文(设计)的进度和质量。
6.组织毕业论文(设计)的答辩和成绩评定工作。
7.做好本专业优秀毕业论文(设计)的评选工作。
8.认真进行工作总结,汇总毕业论文(设计)资料送系归档。
(四)指导教师职责
1.毕业论文(设计)题目确信后,指导教师要及时做好各项预备工作,其中包括拟定任务书,搜集资料和做好实验的预备工作,制定指导打算和工作程序。
2.向学生下达《大学毕业论文(设计)任务书》(见附件3),并提出具体的要求,指定要紧参考资料。
3.审定学生的整体方案和工作打算,并按期检查学生的工作进度和工作量,及时解答和处置学生提出的有关问题,严格要求学生。
4.做勤学生外文翻译的评阅工作。
5.指导学生正确撰写毕业论文(设计)报告,并对报告写出评语。
6.按《大学毕业论文(设计)撰写标准》(见附件1)要求检查学生论文撰写完成情形并填写《大学毕业论文(设计)工作指导情形记录》(附件4)。
7.评定毕业论文(设计)成绩。
8.做好毕业论文(设计)材料的整理归档工作。
第四章选题、开题
第八条选题时应遵循的原那么
(一)课题必需符合本专业的培育目标及教学大体要求,表现本专业大体训练的内容,使学生受到全面的锻炼。
(二)课题应尽可能结合生产、科研和实验室建设等任务,减少虚拟题目的数量及比重。
(三)课题的类型能够多种多样,贯彻因材施教的原那么,使学生的制造性得以充分发挥,利于提高课题功效的质量。
(四)选题应力求有利于学生综合运用多学科的理论知识与技术。
(五)课题要在保证教学大体要求的前提下,学生在培育方案规定的时刻内,在指导教师指导下通过尽力能够完成任务。
(六)课题分派原那么上每人一题,两边选择,学生在教师列入的选题当选题,也能够自主选定符合本专业的题目上报到指导教师,经指导教师审定、教研室批准后方可列入选题目录。
经教研室审定,报系主任批准后,确信分派题目。
教研室依照学生意向、学生本人的实际能力和课题的类型、分量、难易程度,结合指导教师的意见进行综合平稳,最后确信课题分派,并以书面形式将课题任务书下达给学生,最终以系为单位将选题情形汇总报教务处。
第九条选题范围
(一)文、理、管、经、医类专业,应以完成毕业论文为主,题目以论述理论原理和将理论原理应用于某些具体问题的课题为主,也可选择一些具有必然深度和难度的专题研究课题,使学生在分析问题方面取得较多的锻炼。
(二)工科专业,应以完成毕业设计为主,题目以工程设计类型的课题为主,有条件的能够选择既有工程设计又有专题研究的课题,使学生既能受到工程师的大体训练,又把握本专业的大体技术。
(三)艺术类专业,应以毕业设计为主,毕业设计题目通过指导教师与学生沟通制定,毕业设计应有设计作品。
(四)鼓舞不同窗科(专业)彼此交叉、彼此渗透,扩大学生知识面,开拓眼界,提高质量。
第十条开题
学生同意毕业论文(设计)任务后,应在指导教师指导下制定工作打算,进行文献查阅、资料搜集、实习调研、实验研究,在规定的时刻内填写《大学本科毕业论文(设计)开题报告》(见附件2),经指导教师审查同意后报教研室批准,即可开始撰写毕业论文(设计)。
第十一条毕业调研
(一)学生可依照毕业论文(设计)选题或选题意向进行毕业调研,深切社会,对某一行业、某一事件或问题,对其客观实际情形进行调研,将调查了解到的全数情形和材料进行分析研究。
(二)学生在教师指导下要精心选择调研对象。
调研对象要有分析价值,包括理论价值和应用价值。
调研和分析后得出的结论及建议要尽可能实现从个别到一样的提升,幸免就事论事。
(三)在教师指导下完成调研报告。
第五章毕业论文(设计)指导
第十二条指导教师
毕业论文(设计)实行指导教师负责制。
每一个指导教师应付学生整个毕业论文(设计)时期的教学活动全面负责。
(一)指导教师条件及要求
1.毕业论文(设计)指导教师应作风严谨、有较高的业务水平和实践体会。
指导教师一样应由讲师或相当于讲师及以上职称、具有丰硕理论和实践教学体会的教师担任。
2.指导教师应为人师表、教书育人,同时对学生严格要求。
应始终坚持把学生的培育放在第一名,幸免显现重利用、轻培育的现象。
3.每一个指导教师所带毕业论文(设计)的学生数原那么上不得超过10人。
指导教师确信以后,不得随意改换。
在毕业论文(设计)期间,指导教师必需坚守职位。
确因工作需要出差时,必需经系主任批准,并委派相当水平的教师代理指导。
4.在校外进行毕业论文(设计)工作的学生,可聘请相当于讲师职称以上的技术人员担任指导。
有关教研室必需指定专人进行检查,把握进度,和谐解决有关问题。
第十三条学生
(一)申请做毕业论文(设计)的学生必需修完所学专业教学打算规定的全数课程。
(二)学生在充分调研的基础上,编写毕业论文(设计)工作打算,列出完成毕业论文(设计)任务所采取的方案与步骤。
(三)毕业论文(设计)工作打算编写完成后,经指导教师审阅同意后实施。
学生应主动同意指导教师的检查,按期向教师汇报毕业论文(设计)的进度,听取教师的意见和指导。
(四)学生在毕业论文(设计)工作中应充分发挥主动性和制造性,树立实事求是、老实守信的科学作风,严格遵守规章制度,爱惜公共财物和坚持节约,杜绝浪费。
(五)学生必需独立完成毕业论文(设计)任务,严禁剽窃他人的论文(设计)功效,或请人代替完成毕业论文(设计)。
一经发觉,毕业论文(设计)成绩为零分,并依照情节轻重给予纪律处分。
(六)所有学生必需参加毕业论文(设计)的答辩。
(七)学生在毕业论文(设计)答辩后,应交回毕业论文(设计)的所有材料(包括设计实验的原始资料、报告、调研资料、毕业设计图纸、论文等)。
对论文(设计)内容中涉及的有关技术资料,学生负有保密责任,未经许可不能擅自对外交流或转让,并协助做好资料归档工作。
第六章撰写要求
第十四条毕业论文(设计)应重点突出、内容充实,立论正确,论据充分,结构严谨,格式标准,结论正确,并要求思想端正、观点明确、实事求是、文笔通顺。
设计图纸的各项内容应符合制图标准,做到结构合理,视图正确,尺寸齐全。
艺术类专业毕业论文必需结合毕业设计进行撰写。
第十五条毕业论文(设计)文本一样由题目、目录、中英文摘要、关键词、正文、参考文献、注释几部份组成,各部份具体要求见《大学本科生毕业论文(设计)撰写标准》(见附件1),其中注释、附录视具体情形安排。
理工类、艺术类毕业设计的撰写标准可依照专业特点由所在系做出适当调整,并报教务处备案。
第十六条毕业论文(设计)正文字数很多于8000字;开题报告字数很多于1000字;参考文献一样很多于10篇,其中包括外文参考文献2篇。
第七章评阅、答辩及成绩评定
第十七条评阅
(一)指导
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