信号系统论文

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1、信号与系统小论文题目：信号与系统在MATLAB中的应用姓名：张强班级：电气08-3班学号：24成绩：信号与系统在MATLAB中的应用摘要：声卡与MATLAB的声音信号频谱分析仪的设计原理与实现方法，分析软件的性能并比较时域分析与频域分析齐自的优势。频域，频率估计是通过找出幅值谱峰值点对应的频率求出；时域，频率估计是使用过零检测的方式计算出。关键字：MATLAB、咅频信号、吋域、频域英文翻译：MATLABxAudio、timedomainnfrequencydomain随着软换件技术的发展，仪器的智能化与虚拟化己成为未來实验室及研究机构的发展方向。虚拟仪器技术的优势在

2、于可山用户定义自己的专用仪器系统，口功能灵活，很容易构建,所以应川面极为广泛。基于计算机软破件平台的焜拟仪器可代替传统的测量仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、频谱分析仪等。从发展史看，电子测量仪器经历了由模拟仪器、智能仪器到虚拟仪器，山于计算机性能的飞速发展，己把传统仪器远远抛到后而，并给虚拟仪器生产厂家不断带來连锅端的技术更新速率。目前己经有许多较成熟的频谱分析软件，如SpectraLAB>RSAVu>dBFA等。声卡是多媒体计算机最基木的配置硬件之一，价格便宜，使用方便。MATLAB是一个数据分析和处理功能十分强大的工程实用软件，他的数据采集工具箱为实现数

3、据的输入和输出捉供了I•分方便的函数和命令。本文将给出基丁-声卡与MATLAB的声音信号频谱分析仪的设计原理与实现方法，功能包括：(1)咅频信号信号输入，从声卡输入、从WAV文件输入、从标准信号发生器输入；(2)信号波形分析，包括幅值、频率、周期、相位的估计，以及统计量峰值、均值、均方值和方差的计算；(3)信号频谱分析，频率、周期的估计，图形显示幅值谱、相位谱、实频谱、虚频谱和功率谱的曲线。对周期信号來说，口J以用时域波形分析來确定信号的周期，也就是计算相邻的两个信号波峰的时间差、或过零点的时间差。这甲采川过零点(ti)的时间差T(周期)。频率即为，由于能够求得多个

4、T值(ti有多个)，故采用它们的平均值作为周期的估计值。在一个周期内，求出信号最大值与最小值的差的一半，即，同样，也会求出多个A值，但第1个A值对应的和不是在一个周期内搜索得到的，故以除第1个以外的A值的平均作为幅值的估计值。采用过零法，即通过判断与同频零相位信号过零点时刻，计算其时间差，然厉换成相应的相位差o,{x}表示x的小数部分，同样，以的平均值作为相位的佔计值。时域分析只能反映信号的幅值随时间的变化情况，除单频率分量的简单波形外，很难明确捉示信号的频率组成和各频率分量大小，而频谱分析能很好的解决此问题。由于从频域能获得的主要是频率信息，所以木节主要介绍频率(

5、周期)的估计与频谱图的生成。采样信号的频谱是一个连续的频谱，不可能计算出所有的点的值，故采用离散Fourier变换(DFT),即因为有人塑的指数(等价于三角函数)运算，故实际屮多采川快速Fourier变换(FFT)。贡原理即是将匝复的三角歯数算计的中间结果保存起来，以减少重复三角苗数计算带来的时间浪费。对于，如果当时，取最大值，则为频率的估计值，由于采样间隔的误差，也存在课差。从原理上可以看出，如果在标准信号屮混仃噪声，川上述方法仍能够粘确地估计出原标准信号的频率和周期。为了直观地表示信号的频率特性,工程上常常将Fourier变换的结果用图形的方式表示,即频谱图。以

6、频率f为横地标，以频率f为横地标，以频率f为横坐标，以频率f为横坐标，根据采样定理，为纵坐标,为纵处标，为纵坐标，为纵坐标，可以得到幅值谱;可以得到相位谱;可以得到实频谱;可以得到虚频谱。只有频率不超过的信号才能被」F确采集，即FouCcr变换的结果中频率大于的部分是不止确的部分，故不在频谱图中显示。即横他标。模块化就是把程序划分成独立命名且可独立访问的模块，每个模块完成一个子功能，把这些模块集成起來构成一个整体，可以完成指定的功能满足用八需求。根据人类解决一般问题的经验，如果一个问题山两个问题组合而成，那么它的复杂程度大于分别考虑每个问题时的复杂程度之和，也就是说

7、把复杂的问题分解成许多容易解决的小问题，原来的问题也就容易解决了。这就是模块化的根据。MATLAB是Mathworks公司推出的数学软件，它将数值分析、矩阵计算、信号处理和图形显示结合在-•起，为众多学科领域提供了-•种简洁、高效的编程工具。它提供的GUIDE工具为可视化编程工具，使得软件的界面设计像VB一样方便。故本文采川MATLAB作为编程语言实现声咅信号频谱分析仪，以下所讲的都是在MATLAB7.0环境中。再往下是信号输入区，包含3种输入方式，考虑到WAV文件可能是多声道，故捉供了声道选择的界面，因为每次只能对单个声道进行分析。在信号发牛器中加入了混迭选项