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1、第8章Matlab在信号处理中的应用在我们的日常生活中会接触到各种形式的信号，如十字路口的红绿灯发出指挥交通的光信号，教学楼里的上课或下课铃声发出的声信号、电话将语音转变为沿导线传送的电信号。无论信号的形式如何，它总是传递着某种信息。人们借助于各种形式的信号将某些消息传送出去。随着信号传输、交换、应用的发展，应运而生了“信号处理”这一课题。信号处理可以理解为对信号进行某种加工或变换，其目的在于消弱信号中的多余内容；滤除混杂的噪声和干扰；或者是将信号变换成容易分析与识别的形式，便于估计和选择它的特征参量。
2、信号处理的应用领域极为广泛。例如：石油勘探，地震测量获得数据的分析、语音识别和合成、心电信号分析、图像数据压缩、输电质量控制中对电网电压和谐波进行检测等。在MATLAB中，与信号处理有关的组件很多，如：信号处理工具箱、通信工具箱、图形处理工具箱、神经网络工具箱、小波分析工具箱、控制系统工具箱、优化工具箱、Simulink中的各种信号处理模块库等。在工程实际中，信号是以某种形式表现的物理过程。一个物理过程总是被抽象为一个函数进行相应的科学研究。因此，信号处理中的问题归根结底是一些数学问题。MATLAB在信
3、号处理中的应用主要包括符号运算和数值计算仿真分析。由于信号处理的内涵非常丰富，包括信号生成、信号重抽样、函数运算、信号的时域分析、频谱分析、傅里叶变换、拉普拉斯变换、信号滤波等。在本章中，仅介绍如何应用MATLAB生成一些常用信号，以及信号的简单运算的实现。而诸如傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换、滤波等信号处理技术涉及到同学们尚未学过的信号与系统、数字信号处理等专业知识，因此，在本章中将不予以介绍，感兴趣的同学可查阅相应的专业书籍。8.1信号的表示与生成在MATLAB中，单通道信号用一维向量表示，多通道
4、信号用二维矩阵表示。通常以矩阵的一列代表一个通道，一行代表各个通道在同一时刻的采样点。信号数据可以直接在命令窗中输入，或者由MATLAB函数产生，也可以从MAT数据文件或者其格式文件中读取。在MATLAB中绘制信号波形时，用plot函数绘制连续信号，用stem函数绘制离散信号。1、复指数信号复指数信号的基本形式为。其中σ，ω为实数。虽然实际上不能产生复指数信号，但可以利用它来描述各种基本信号。当ω=0时，f(t)为一个实指数信号；当ω≠0时，f(t)的实部为余弦信号，虚部为正弦信号。若σ>0，余弦和正弦
5、信号是增幅振荡；若σ<0，余弦和正弦信号是衰减振荡；若σ=0，余弦和正弦信号是等幅振荡。当ω=0且σ=0时，f(t)为一直流信号。【例8-1】生成复指数信号，绘出它的实部、虚部、模及相角随时间变换的曲线。>>t=0:0.01:5;>>A=5;b=-0.3;c=2;>>ft=A*exp((b+i*c)*t);>>subplot(2,2,1);plot(t,real(ft));title('实部');axis([0,5,-5,5]);gridon;>>subplot(2,2,2);plot(t,imag(f
6、t));title('虚部');axis([0,5,-5,5]);gridon;70>>subplot(2,2,3);plot(t,abs(ft));title('模');axis([0,5,0,5]);gridon;>>subplot(2,2,4);plot(t,angle(ft));title('相角');axis([0,5,-4,4]);gridon;【例8-2】生成复指数序列，绘出它的实部、虚部、模及相角随时间变换的曲线。>>n=0:20;>>A=5;b=-0.3;c=0.8;>>xn=A*ex
7、p((b+i*c)*n);>>subplot(2,2,1);>>stem(n,real(xn),'fill');%参数fill表示每个样本点上用实心圆表示>>title('实部');axis([0,20,-5,5]);gridon;>>subplot(2,2,2);>>stem(n,imag(xn),'fill');>>title('虚部');axis([0,20,-5,5]);gridon;>>subplot(2,2,3);>>stem(n,abs(xn),'fill');>>title('模');a
8、xis([0,20,0,5]);gridon;>>subplot(2,2,4);>>stem(n,angle(xn),'fill');>>title('相角');axis([0,20,-4,4]);gridon;701、正弦信号正弦信号和余弦信号仅在相位上相差π/2，经常统称为正弦信号。其基本形式为。其中，A为振幅；ω为角频率；j为初相位。【例8-3】生成三通道正弦信号，其中通道1和2的信号频率分别为10Hz和14Hz，通道3信号为1、2信
