一. 课程设计目的。
“信号与系统”是一门重要的专业基础课,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要工具之一。本课程设计基于matlab完成信号与系统综合设计实验,以提高学生的综合应用知识能力为目标,是“信号与系统”课程在实践教学环节上的必要补充。通过课设综合设计实验,激发学生理论课程学习兴趣,提高分析问题和解决问题的能力。
二. 参考书目。
1、 谷源涛、应启珩、郑君里著,信号与系统——matlab综合实验,北京:高等教育出版社,2024年1月。
2、 郑君里、应启珩 、杨为理,信号与系统引论,北京:高等教育出版社,2024年3月。
三. 课设内容。
设计流图:基础部分:学习matlab的语法,利用课内学的理论编程,得到结果图。比较实验结果与理论结果并总结课内知识。
实验二傅里叶变换实验:(上机:4学时,自行设计:2学时)
1、 周期信号的谱分析,要求任意给定单频周期信号,能够准确计算出其幅度谱和相位谱,并画出图形,要求正确显示频率。
2、 非周期信号的频谱分析,要求分析语音信号的幅度谱和相位谱,并画出图形。
3、 对于方波,设计程序计算其傅里叶级数系数,**吉伯斯现象。
实验程序:(1)周期信号的频谱:clf;clc;
fs=100;n=1024; %采样频率和数据点数。
n=0:n-1;t=n/fs; %时间序列。
fre=input('请输入单频信号的频率输入单频信号的频率。
x=sin(2*pi*fre*t正弦信号。
y=fft(x,n); 对信号进行快速fourier变换。
mag=abs(fftshift(y));求得fourier变换后的振幅。
f=n*fs/n-fs/2; %频率序列。
figure(1);plot(f,mag); 绘出随频率变化的振幅。
xlabel('频率');
ylabel('振幅');title('n=128');grid on;
big=angle(fftshift(y))
figure(2);plot(f,big)
xlabel('频率');
ylabel('相位');title('n=128');grid on;
结果图。2)语音信号的频谱:[sig,fs,nbits]=w**read(''
figure(1)
n=5000;
n=0:n-1;
f=n*fs/n;
ss=sig(1:n);
plot(f,ss)
xlabel('频率');**。
ylabel('y(t)')
title('语音信号');
sp=max(abs(sig));
sound(ss/sp,fs)
figure(2)
subplot(2,1,1)
plot(f,fftshift(abs(fft(ss)))
xlabel('频率');**。
ylabel('abs(fft(ss))'
title('幅频响应');
subplot(2,1,2)
plot(f,fftshift(angle(fft(ss)))
xlabel('频率');**。
ylabel('angle(fft(ss))'
title('相频响应');
结果图:3).吉伯斯现象程序: clf;
t=-2:0.001:2;
n=input('请输入级数');c0=0.5;
f1=c0*ones(1,length(t));
for n=1:n
f1=f1+cos(pi*n*t)*sinc(n/2);
endplot(t,f1);
xlabel('time');**。
ylabel('y(t)')
title('gibbs phenomenon');
结果图:实验三解微分方程实验:(上机:4学时,自行设计:2学时)
1、 自行设计一个有初始条件的微分方程,至少二阶。
2、 解出其零输入解,并画出图形,与手工计算相比较。
3、 解出其单位冲激响应,并画出图形,与手工计算相比较。
4、 设定某一激励信号,用卷积方法解出其零状态响应,并画出图形,与手工计算相比较。
5、 计算系统的幅频响应和相频响应,并画出图形。
实验程序:a=[1,4,3];
b=[1];
sys=tf(b,a);
g=roots(a);
a1=[1 1;g(1) g(2)]
y0=[1 1];
a1^(-1);
c=a1^(-1)*y0';
t=0:0.001:10;
yzi=c(1)*exp(g(1).*t)+c(2)*exp(g(2).*t);
subplot(2,3,1);
plot(yzi);
xlabel('time');**。
ylabel('y(t)')
title('零输入响应');
h=impulse(sys);
subplot(2,3,2);
plot(h);
xlabel('time');**。
ylabel('y(t)')
title('单位冲击响应');
e=1*(t>=0);
s=0.01;
k1=0:s:10;
k2=k1;
e=3*k1;
h=3*k2;
yzs=conv(e,h);
yzs=yzs*s;
k0=k1(1)+k2(1);
k3=length(e)+length(h)-2;
k=k0:s:k3*s;
subplot(2,3,3);
plot(yzs);
xlabel('time');**。
ylabel('y(t)')
title('零状态响应');
h=fft(h);
f1=abs(h);f2=angle(h)
subplot(2,3,4);plot(f1);
xlabel('频率');**。
ylabel('y(t)')
title('幅频响应');
grid;subplot(2,3,5);plot(f2);
xlabel('频率');**。
ylabel('y(t)')
title('相频响应');
grid;结果图:
实验四离散时间系统函数实验:(上机:4学时,自行设计:2学时)
1、 自行设计某离散时间系统函数,至少是二阶的系统,画出零极点图,判断系统的稳定性。
2、 求出单位样值响应,并画出图形。
3、 求出系统的幅频响应和相频响应,并画出图形。
实验程序:a1=0.2,a2=-0.24,b1=1;
a=[1,a1,a2];
b=[1,b1];
figure;
subplot(2,1,1),zplane(b,a);
xlabel('time');**。
ylabel('y(t)')
title('零极点图');
subplot(2,1,2),impz(b,a);
xlabel('time');**。
ylabel('y(t)')
title('单位样值响应');
figure,freqz(b,a);
结果图。提高题:**合成实验。
题目:**合成实验:
1、简单的合成**。
1)根据《东方红》第一小节的简谱和“十二平均律”计算出该小节中各个乐音的频率,在matlab中生成幅度为1,抽样频率为8khz的正弦信号表示这些乐音。用这一系列乐音信号拼出《东方红》第一小节,需要注意每个乐音持续的时间要符合节拍,然后用sound**合成的**。
2)用最简单的指数衰减的包络减少由于相位不连续产生的高频分量噪声,提高合成**的质量。
3)在2)的**中增加一些谐波分量,改变音色,**听起来更有“厚度”了。
4)用最简单的方法将2)中的**分别升高和降低一个八度。
2、用傅里叶级数分析**。
1)用load命令载入数据文件工作区会出现两个新的变量realw**e和w**e2proc。realw**e是真实信号,w**e2proc是这段信号的理论值,他们的抽样率都是8khz。从时域、频域比较这两个信号。
2)用w**e2proc分析这段**的基频、音调。
3)编程实现从真实信号realw**e得到信号的理论值w**e2proc的处理过程。
实验程序:clc,clear,close all
简单的合成**。
fc1=523.5;fd1=587.33;fd2=293.66;fe1=659.25;ff1=349.23;fg1=392;fa1=440;fb1=493.88;
fs=8000;
tp=0.5;n=0:tp*fs-1;t=n/fs;ts=1/fs;
x51=sin(2*pi*fc1*n*ts).*he**iside(t)-he**iside(t-tp));
tp=0.25;n=0:tp*fs-1;t=n/fs;
x52=sin(2*pi*fc1*n*ts).*he**iside(t)-he**iside(t-tp));
tp=0.25;n=0:tp*fs-1;t=n/fs;
x6=sin(2*pi*fd1*n*ts).*he**iside(t)-he**iside(t-tp));
tp=1;n=0:tp*fs-1;t=n/fs;
x2=sin(2*pi*fg1*n*ts).*he**iside(t)-he**iside(t-tp));
x1=[x51,x52,x6,x2];
tp=0.5;n=0:tp*fs-1;t=n/fs;ts=1/fs;
x51=sin(2*pi*ff1*n*ts).*he**iside(t)-he**iside(t-tp));
tp=0.25;n=0:tp*fs-1;t=n/fs;
x52=sin(2*pi*ff1*n*ts).*he**iside(t)-he**iside(t-tp));
tp=0.25;n=0:tp*fs-1;t=n/fs;
x6=sin(2*pi*fd2*n*ts).*he**iside(t)-he**iside(t-tp));
tp=1;n=0:tp*fs-1;t=n/fs;
x2=sin(2*pi*fg1*n*ts).*he**iside(t)-he**iside(t-tp));
课程设计报告格式 课程设计
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