信号和系统课程设计报告李昂

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1、信号与系统课程设计(论文)设计（论文）题目基于Matlab-Simulink的信号与线性系统仿真学院名称信息科学与技术学院专业名称信息工程学生姓名李昂学生学号201513010127任课教师贾勇设计（论文）成绩教务处制二〇一七年四月九日信号与系统课程设计摘要MATLAB开发平台经过十多年的发展，已经成为科技界最流行的应用软件，它具有高效率的数值计算及符号计算功能、完备的图形处理功能、友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言和功能丰富的应用工具箱。本次课程设计主要是利用Matlab/Simulink仿真工具实现信号与线性系统分析方面的应用和基于Simulink的采样定

2、理的原理仿真。通过这次课程设计我们将了解到一些Simulink的基本使用方法，并对给出的题目进行仿真。关键词：Matlab；仿真；信号与系统目录第1章课程设计目的4第2章课程设计内容52.1信号的处理52.1.1对信号进行快速傅里叶变换52.1.2对信号实现fir滤波62.2LTI系统的分析62.2.1离散系统分析62.2.2连续系统分析82.3采样定理的原理仿真102.3.1采样定理102.3.2采样与恢复结果10第3章课程设计总结13第1章课程设计目的信号与系统是一门重要的专业基础课，而Matlab作为信号处理强有力的计算和分析工具，是电子信息工程技术人员常用的重

3、要工具之一。本次课程设计是基于Matlab-Simulink来完成信号与系统的线性分析及其仿真，通过课程设计综合实验，提高综合应用知识的能力。此外，主要应达到以下几个目的：1.掌握Matlab的特点和使用方法2.掌握对信号处理的方法，进行快速傅里叶变换3.掌握对信号进行fir滤波，分析LTI系统的方法4.通过本课题的设计，培养运用所学知识分析和解决实际问题的能力第2章课程设计内容2.1信号的处理2.1.1对信号进行快速傅里叶变换图2-1Simulink的FFT模块和SpectrumScope模块如图2-1，将Simulink的FFT模块合SpectrumScope模块

4、设置完成后点击仿真，得到如图2-2所示频谱图。图2-2频谱图2.1.2对信号实现fir滤波图2-3Simulink模块搭建的fir滤波器如图2-3所示，用Simulink模块搭建fir滤波器，分别设置好SineWave模块、FIRinterpolation模块的属性，保存后点击运行按钮，双击Scope模块得到图2-4所示运行结果。图2-4Simulink模块搭建的FIR滤波器的结果2.2LTI系统的分析2.2.1离散系统分析计算离散系统y(n)-0.4y(n-1)-0.5y(n-2)=0.2x(n)+0.1x(n-1)的单位脉冲响应（计算64个采样点）或Y（z）/X（

5、z）=（0.2z2+0.1z）/（z2-0.4z-0.5）Simulink模型如图2-5所示。图2-5模型图搭建好模型之后，分别设置Signalfromworkspace模块、Discreatetransferfcn模块、Reshape模块的属性，修改Simulink的配置参数，运行模型并在Matlab命令窗口输入代码：figurestem（yout）运行结果如图2-6所示。图2-6单位脉冲响应2.2.2连续系统分析微分方程：y”(t)+3y’(t)+2y(t)=2f(t)，输入：f(t)=2u(t)系统初始状态为零，求系统响应。方法一：采用基本的积分模块。如图2-7

6、所示。图2-7模型图调整Step模块、Gain模块、Sum模块的参数，其余模块参数采用默认设置。运行仿真，示波器窗口中的系统响应曲线如图2-8所示。图2-8响应曲线方法二：采用传递函数模块建立仿真模型。对微分方程进行laplace变换得传递函数：H(s)=2/(s2+3s+2)搭建模型如图2-9所示。图2-9模型图调整Step模块、Transferfcn模块参数，Scope模块保持默认参数。运行仿真，示波器显示系统响应如图2-10所示。图2-10响应曲线2.3采样定理的原理仿真2.3.1采样定理采样过程所应遵循的规律，又称取样定理、抽样定理。采样定理说明采样频率与信号

7、频谱之间的关系，是连续信号离散化的基本依据。在进行模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率fs.max大于信号中最高频率fmax的2倍时(fs.max>2fmax)，采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息，一般实际应用中保证采样频率为信号最高频率的2.56～4倍；采样定理又称奈奎斯特定理。如果对信号的其它约束是已知的，则当不满足采样率标准时，完美重建仍然是可能的。在某些情况下（当不满足采样率标准时），利用附加的约束允许近似重建。这些重建的保真度可以使用Bochner定理来验证和量化。采样定理表明，如果以不小于2B次/秒的速率对基带模拟信号均匀采