[基于MATLAB的信号分析与处理.docVIP

山东建筑大学 课程设计说明书 题 目课 程：数字信号处理课程设计院 （部）：信息与电气工程学院专 业：工程班 级：学生姓名：学 号：指导教师：完成日期：目录 1 摘要 2 正文 3 1设计目的和要求 3 2设计原理 3 3设计内容 4 3.1源程序代码 4 3.2程序执行的结果．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．..... 7 3.3调试分析过程描述 12 3.4结果分析 12 总结与致谢 14 参考文献 15 摘要 随着科学技术的飞速发展，人们对信号的要求越来越高。然而，学好《数字信号处理》这门课程是我们处理信号的基础。MATLAB是一个处理信号的软件，我们必须熟悉它的使用。 本次课程设计利用MATLAB软件首先产生成低频、中频、高频三种频率信号，然后将三种信号合成为连续信号，对连续周期信号抽样、频谱分析，滤波器，通数字信号处理课程的理论知识的综合运用。从实践上初步实现对数字信号的处理。关键词：；；滤波器频谱分析 正文 1设计目的和要求 （1）、产生一个连续信号，该信号中包含有低频、中频、高频分量，对其进行采样，用MATLAB绘制它们的时域波形和频域波形，对其进行频谱分析； （2）、根据信号频谱分析的结果，分别设计合适的低通、带通、高通滤波器，用MATLAB绘制其幅频及相频特性图； （3）、用所设计的滤波器对信号进行滤波处理，对滤波后的信号进行FFT频谱分析，用MATLAB绘制处理过程中的各种波形及频谱图，比较滤波前后的时域波形及频谱，对所得结果和滤波器性能进行分析，阐明原因，得出结论； （4）学会使用MATLAB对信号进行分析和处理； 2设计原理 理论上信号的采样要符合奈奎斯特采样定律，就是采样频率要高一点，被采信号最高频率的2倍，只有这样，才能保证频域不混叠，也就是采样出来数字信号中包含了被采信号的所有信息，而且没有引入干扰。这就是信号的时域采样。 频谱分析是指对信号进行频域谱的分析，观察其频域的各个分量的功率大小，其理论基础是傅立叶变换，现在一般采用数字的方法，也就是将时域信号数字化后做FFT，可以得到频域的波形数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统，通过对抽样数据进行数学处理来达到频域滤波的目的。可以设计系统的频率响应，让它满足一定的要求，从而对通过该系统的信号的某些特定的频率成分进行过滤，这就是滤波器的基本原理。如果系统是一个连续系统，则滤波器称为模拟滤波器。如果系统是一个离散系统，则滤波器称为数字滤波器。 信号通过线性系统后，其输出就是输入信号和系统冲激响应的卷积。除外，的波形将不同于输入波形。从频域分析来看，信号通过线性系统后，输出信号的频谱将是输入信号的频谱与系统传递函数的乘积。除非为常数，否则输出信号的频谱将不同于输入信号的频谱，某些频率成分较大的模，因此，中这些频率成分将得到加强，而另外一些频率成分的模很小甚至为零，中这部分频率分量将被削弱或消失。因此，系统的作用相当于对输入信号的频谱进行加权。 IIR滤波器的设计原理 IIR数字滤波器的设计一般是利用目前已经很成熟的模拟滤波器的设计方法来进行设计，通常采用模拟滤波器原型有butterworth函数、chebyshev函数、bessel函数、椭圆滤波器函数等。 IIR数字滤波器的设计步骤： （1）按照一定规则把给定的滤波器技术指标转换为模拟低通滤波器的技术指标； （2）根据模拟滤波器技术指标设计为响应的模拟低通滤波器； （3）很据脉冲响应不变法和双线性不变法把模拟滤波器转换为数字滤波器； （4）如果要设计的滤波器是高通、带通或带阻滤波器，则首先把它们的技术指标转化为模拟低通滤波器的技术指标，设计为数字低通滤波器，最后通过频率转换的方法来得到所要的滤波器。分别设计高通，低通，带通滤波器f1=40;f2=200;f3=800;t=(1:80)/2400; x1=sin(2*pi*f1*t); x2=sin(2*pi*f2*t); x3=sin(2*pi*f3*t); xt=x1+x2+x3; figure(1);subplot(2,2,1);plot(x1); grid on; axis([0 80 -1.2 1.2]); line([0,80],[0,0]); %画横坐标轴线 xlabel(t/2400);ylabel(x1(t));title(（a)低频分量); figure(1);subplot(2,2,2);plot(x2); grid on; axis([0 80 -1.2 1.2]); line([0,80],[0,0]) xlabel(t/2400);ylabel(x2(t));title((b)中频分量);