信号与系统课程设计概要

课程设计报告

课程名称信号与系统课程设计指导教师

设计起止日期2012-6-11 至2012-6-22

学院信息与通信工程

专业电子信息工程

学生姓名

班级/学号

成绩

指导老师签字

目录

1.实验目的和要求 (3)

2.设计原理，流程图，具体步骤，设计内容 (3)

3.设计所用设备 (6)

4.结果分析 (6)

5.设计总结 (6)

6.参考文献 (6)

附录 (7)

7提高题 (13)

1.实验目的和要求：“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。

2.设计原理，流，设程图，具体步骤计内容： 基本题目一、信号的时频分析

任意给定单频周期信号的振幅、频率和初相，要求准确计算出其幅度谱，并准确画出时域和频域波形，正确显示时间和频率。

基本题目二、傅里叶级数分析

分析周期三角波的傅里叶级数系数，用正弦信号的线性组合构成三角波，要求谐波次数可以任意输入，分析不同谐波次数所构成的三角波，解释是否存在吉伯斯

基本题目四、音乐合成程序设计

对于任意一小段音乐，利用“十二平均律”计算该音乐中各个乐音的频率，产生并播放这些乐音。分析音乐的频谱，从中识别出不同的乐音。

基本题目五、调制 分析单位冲激响应为πππ=

sin(50)sin(100)

h(t)t t t

的系统的滤波特性，画出其幅频响应曲线。

提高题：题目6、 工频干扰滤除

零极点配置法可以利用零极点对系统幅频特性的影响，通过设定系统的阶数和不断改变零极点在复平面上的位置，使得经由几何法计算出的幅频特性逐渐接近所要求的幅频响应。

在工程应用中，经常需要滤除f 0=50Hz 的工频干扰，这时便可用一个凹口滤波器，理想情况下，其幅频特性为

001,250|()|0,250s

j s T H e T ω

ωπωπ⎧≠⨯⨯⎪=⎨=⨯⨯⎪⎩

若要求在0ω处的幅频响应为零，可以在z 平面单位圆上的0

1j z e

ω=处和0

*1j z e

ω-=处配置

两个共轭零点。其中，数字频率002s f T ωπ=，s T 为抽样间隔。但是，要求所有的幅频响应值为1就不那么容易。

1、首先设计工频抑制滤波器，选用六阶系统进行配置。在z 平面上围绕零点1z 和*

1z 附近配置三对共轭极点，同时使1z 和*

1z 变成三阶共轭零点。三个极点可以在以1z 为圆心、∆为半径的半圆上，选择相距的角度，，可以∆取值可以在0.01~0.001之间，沿单位圆改变数字频率ω，使零矢的长度积和极矢的长度积基本相等，这时，|()|j H e

ω

接近1。

2、要求50Hz 出衰减尽量大，其余频率范围的增益尽量保持为1，凹口的3dB 带宽为

3Hz ，凹口中心衰减80dB 。画出零极点图。

3、设计程序，用几何法计算滤波器的幅频特性，显示幅频特性曲线计算通带和阻带的

衰减。

3.设计所用设备：matlab

4.结果分析：

题目一：

开始

写出低通和高

通滤波器的代

码

把两者相加

结束

原理：

先做出一个低通滤波器

data1=struct('zeros',{[]},'poles',{[-0.866+0.

5*j;-0.866-0.5*j]});%低通

o=[0:0.001:6];

w=o*50;

[b,a]=zp2tf(data1.zeros,data1.poles,1);

h=freqs(b,a,o);

在做出一个高通滤波器

data1=struct('zeros',{[0;0]},'poles',{[-0.866

+0.5*j;-0.866-0.5*j]});%高通

[b,a]=zp2tf(data1.zeros,data1.poles,1);

h1=freqs(b,a,o);

figure(2);再让两者相加得出带阻滤波器。

得出带阻滤波

题目二：N=10

N=100

题目三：

题目四：

题目五：

提高题：低通

高通

带阻

由以上结论可知，实验结果与理论结果相符。

5.设计总结：这次的实验是我第一次接触MATLAB这个软件，虽然最后几节信号与系统课介绍了一些MATLAB的知识，但真到了实验室自己亲自动手的时候感觉还是比较吃力，但经过老师的悉心指导和同学的帮助，这次的题目都顺利的完成了。

通过这样的一次信号与系统课设，也让我更熟悉了书本上的理论知识。比如傅立叶级数变换的形式，傅立叶级数系数的计算，时域和频域波形的区别和意义，吉伯斯现象，系统函数的滤波特性等等知识点。而且这次课设大量围绕了傅立叶级数，傅立叶级数系数，滤波系统，以及调制解调展开的，所以说这次课设不仅让我熟悉了MATLAB软件的使用，锻炼了我的动手能力，还帮我复习巩固了书本上的理论知识。

这次课设之后，我会更加深入的思考信号与系统的理论知识，为以后的专业课打下更坚实的基础。

参考文献（宋体加黑，小四号）

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，2008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，2009年3月

3、梁虹等，信号与系统分析及Matlab实现，北京：电子工业出版社，2002年2月