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1、matlab实现频谱Matlab语言实现信号频谱分析姓名：蒋政胜 学号：14092202959 序号：40这个学期我们初步接触了Matlab的学习，开始懂得用Matlab画图以及信号与系统仿真，在几个星期的学习下，老师叫我们完成一篇关于信号处理领域当中应用Matlab语言的论文，我选择了Matlab语言实现信号与频谱分析方面的论题，因为随着计算机的普及应用以及科技的发达，现代社会是信息的社会，对信息的研究变得非常重要，而对信号波形的模拟可以方便研究人员研究。以前的信号模拟是用硬件，对仪器和实验室的要求较高，不便于广泛应用，而且信号处理具有内容繁多、概念抽象、设计复杂等特点，学生在学习时常常会感

2、到枯燥，难以理解和掌握。硬件模拟信号波形对设备要求较高，有时候受仪器或操作不对等因素的影响将无法正确直观的看到波形，参数改变时不能立即看到波形变化。而用软件的形式对信号波形进行仿真有着界面可视性强，操作简单方便；便于数据修改，文件保存，实验效率高，实验内容丰富，结果直观易懂，便于分析；而且系统容易扩展新的实验项目,所以信号仿真很有必要而且急为迫切，对连续信号的处理及分析更加便捷Matlab在全世界内都很是流行，特别是在工程计算领域。近年来越来越多的国人也喜爱上了这一套软件。Matlab的toolbox中也含有概率统计方面的库函数。概率方面的库函数主要有各种常见分布的分布函数、概率密度、分布率以

3、及生成服从各种分布随机数的函数统计方面的库函数含盖了简单随机样本下常见的参数估计（点估计、区间估计），假设检验等等。通过实验, 加强学生对信号与系统课程的理解和掌握。介绍了信号之间相互转换的基本原理,并结合仿真程序的开发实例,重点讨论了典型的连续信号的基本运算:时移、折叠和尺度的关键步骤和代码,最后,给出了调制的仿真结果。Matlab是一种高性能的用于工程计算的编程软件,它具有强大的数学计算、算法推导、建模仿真、图形绘制等功能。文中提出了用典型信号正弦信号的波形转换的方案,解决了连续信号的频谱分析,使得其他连续信号的执行更加便利。Matlab作为编程语言和可视化工具 , 用Matlab开发的实

4、验为学生提供了“信号分析”、“信号抽样”、“系统仿真”、“系统特性”、“滤波器设计”及“傅立叶变换”等实验模块 。 它的界面演示框如同通用示波器 , 显示了信号分析与系统设计的动态仿真过程 , 给人以直观的感受。在教学中它能为同学们提供了大量的实例, 同时它也留下了在实验中同学们可以改变信号、模块、仿真子系统等 的参数 , 并观察信号与系统的相应变化. 在实验过程中 , 同学们对所学的书本知识会有感性的认识和直观的验证 , 加深对“信号与系统”原理的理解。1.基本信号产生模块的窗体创建启动matlab7.0,在命令窗口输入guide,打开GUI制作窗口，在窗体上有界面制作工具。在pushbut

5、ton下单击右键callback,打开callback function,调用MATLAB内部提供的函数，square函数, sawtooth函数, sinc函数, diric函数, rectpuls函数, tripuls函数 ,pulstran函数 ,chip函数在GUI制作窗口，axes是用来显示图形，当单击pushbutton,运行结果，会在axes中显示出来。简单函数基本性质的模块，通过人机交互方式进行设计，在信号1和信号2中输入幅值，频率，初相，移位不同的值，对其信号相加，信号相乘，信号移位使信号在axes窗口中，显示出来。仿真的波形有正弦波，三角波，指数函数，抽样函数，脉冲函数等。

6、Popupmenu 函数中用 switch val1case 1 来调用不同的波形，）设置句柄get(handles.popupmenu)用strdouble(get(handles.edit,string)来输入测试数据,达到直观仿真模拟图.2：用Matlab实现正弦信号的频谱、功率谱以及反变换例一：正弦信号时域波形a正弦信号的公式。正弦信号，一般写做（5-3）式中K为振幅，是角频率，为初相位。弦信号是周期信号，其周期T与角频率和频率满足下列关系式（5-4）b正弦信号的运行结果如图所示：c.程序代码fs=1000;%设定采样频率N=1024;%设定数据长度i=0:N-1;t=i/fs;f=1

7、00;%设定正弦信号频率%生成正弦信号x=sin(2*pi*f*t);subplot(231);plot(t,x);%作正弦信号的时域波形axis(0,0.01,-1,1);xlabel(t);ylabel(y);title(正弦信号时域波形); 例二：正弦信号幅度频谱图a运行结果如图5-12所示：图5-12 正弦信号幅频谱图c部分程序：fs=1000;%设定采样频率N=1024;%设定数据长度i=0:N-1;t=i/fs;f=100;%设定正弦信号频率%生成正弦信号y=fft(x,N);%进行fft变换mag=abs(y);%求幅值f=(0:N-1)*fs/N;%横坐标频率的表达式为f=(0

8、:M-1)*Fs/M; plot(f,mag);%做频谱图axis(0,100,0,80);xlabel(频率(Hz);ylabel(幅值);title(正弦信号幅频谱图);grid; 例三：正弦信号功率谱a正弦信号功率谱运行界面如图5-14所示图5-14 正弦信号功率谱图b部分程序:fs=1000;%设定采样频率N=1024;%设定数据长度i=0:N-1;t=i/fs;f=100;%设定正弦信号频率%生成正弦信号y=fft(x,N);%进行fft变换mag=abs(y);%求幅值f=(0:N-1)*fs/N;%横坐标频率的表达式为f=(0:M-1)*Fs/M; axis(0,100,0,80

9、);sq=abs(y);power=sq.2;plot(f,power);xlabel(频率(Hz);ylabel(功率谱);title(正弦信号功率谱);grid; 例四：通过IFFT转换的正弦信号波形a.通过IFFT转换的正弦信号波形运行界面如图5-16所示图5-16 通过IFFT转换的正弦信号波形图b部分程序:fs=1000;%设定采样频率N=1024;%设定数据长度i=0:N-1;t=i/fs;f=100;%设定正弦信号频率%生成正弦信号y=fft(x,N);%进行fft变换mag=abs(y);%求幅值f=(0:N-1)*fs/N;%横坐标频率的表达式为f=(0:M-1)*Fs/M;

10、 axis(0,100,0,80);sq=abs(y);power=sq.2;grid;ln=log(sq);xifft=ifft(y);magx=real(xifft);ti=0:length(xifft)-1/fs;plot(ti,magx);xlabel(t);ylabel(y);title(通过IFFT转换的正弦信号波形);grid;从以上几个简单的图中，可以看到用Matlab实现信号领域的分析非常方便，在万力老师的指导下，本次Matlab论文，就要画上一个句号了，通过对信号的频谱分析这个课题的研究，我在编程能力上有了实质性地提高。鉴于本文设计的信号频谱分析平台为个人计算机，其性能有限

11、，故暂不能做大规模的精确系统测试。虽然连续信号的频谱分析已经顺利完工并能够正常运行，但想要成为一个能够在大范围内广泛应用的此类设计，本系统还需要投入更多的精力去学习和完善。Matlab实验平台发展到现在，虽然时间不长，然现如今已经发展成为信息产业中一个大的研究热点。更是由于次实验系统的复杂性和所具有的挑战性，才使得有更多的Matlab爱好者投身其中，为基于Matlab的信号与系统实验平台的发展贡献力量。要在最短的时间内写出最成功的论文，不仅靠课堂上的知识，还要靠平时的积累，和课外阅读的素材。MATLAB有很好的图象处理功能,其特点是开发效率高，接受能力快，所以选择Matlab软件来实现对信号频谱分析具有很大优势，我以后还会通过更深层次的学习来掌握Matlab，从而解决信号领域的一些难题，使信号领域的学习更加清晰，更加轻松！