單位樣值響應(yīng).

1、沈陽理工大學(xué)成績評定表學(xué)生姓名郝曉鵬班級學(xué)號1103060129專業(yè)通信工程課程設(shè)計題目單位樣值響應(yīng)評語組長簽字：成績?nèi)掌?0 年 月曰課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)院信息科學(xué)與工程專業(yè)通信工程學(xué)生姓名郝曉鵬班級學(xué)號1103060129課程設(shè)計題目離散時間系統(tǒng)的時域分析一一一單位樣值響應(yīng)內(nèi)容及要求：1、學(xué)習(xí)Matlab軟件知識及應(yīng)用2、學(xué)習(xí)并研究離散時間系統(tǒng)的時域分析有關(guān)理論3、利用Matlab編程，完成離散時間系統(tǒng)的單位樣值響應(yīng)4、寫出課程設(shè)計報告，打印程序，給出運行結(jié)果進(jìn)度安排：第1-2天：1、布置課程設(shè)計任務(wù)、要求2、學(xué)習(xí)Matlab軟件知識及應(yīng)用第3-4天：1、利用Matlab編程，完成相應(yīng)的信號分

2、析與處理課題2、上機(jī)編程、調(diào)試3、撰寫課程設(shè)計報告書第5天：答辯，上交報告指導(dǎo)教師：201年 月曰專業(yè)負(fù)責(zé)人：201 年 月曰學(xué)院教學(xué)副院長：201 年 月曰目錄、引言 1、 Matlab 入門 22.1 Matlab7.0 介紹 22.2利用 Matlab7.0 編程完成習(xí)題設(shè)計 3三、 Matlab7.0 實現(xiàn)離散時間系統(tǒng)時域分析的單位樣值響應(yīng) 43.1 離散時間系統(tǒng)單位樣值響應(yīng)的原理 43.2 編程設(shè)計及實現(xiàn) 5.3.3 運行結(jié)果及其分析 7.四、結(jié)論 10五、參考文獻(xiàn) 11沈陽理工大學(xué)一、 引言人們之間的交流是通過消息的傳播來實現(xiàn)的，信號則是消息的表現(xiàn)形式，消息是信 號的具體內(nèi)容。信號

3、與系統(tǒng)課程是一門實用性較強(qiáng)、涉及面較廣的專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程是將學(xué) 生從電路分析的知識領(lǐng)域引入信號處理與傳輸領(lǐng)域的關(guān)鍵性課程 , 對后續(xù)專業(yè)課起著承 上啟下的作用 . 該課的基本方法和理論大量應(yīng)用于計算機(jī)信息處理的各個領(lǐng)域 , 特別是 通信、數(shù)字語音處理、數(shù)字圖像處理、數(shù)字信號分析等領(lǐng)域 , 應(yīng)用更為廣泛。近年來，計算機(jī)多媒體教序手段的運用逐步普及，大量優(yōu)秀的科學(xué)計算和系統(tǒng)仿真 軟件不斷涌現(xiàn)，為我們實現(xiàn)計算機(jī)輔助教學(xué)和學(xué)生上機(jī)實驗提供了很好的平臺。通過對 這些軟件的分析和對比，我們選擇 MATLA語言作為輔助教學(xué)工具，借助 MATLA強(qiáng)大的 計算能力和圖形表現(xiàn)能力，將信號與系統(tǒng)中的概念、方法和相

4、應(yīng)的結(jié)果，以圖形的 形式直觀地展現(xiàn)給我們， 大大的方便我們迅速掌握和理解老師上課教的有關(guān)信號與系統(tǒng) 的知識。MATLA是當(dāng)前最優(yōu)秀的科學(xué)計算軟件之一，也是許多科學(xué)領(lǐng)域中分析、應(yīng)用和開發(fā) 的基本工具。MATLA全稱是Matrix Laboratory, 是由美國Mathworks公司于20世紀(jì) 80 年代推出的數(shù)學(xué)軟件，最初她是一種專門用于矩陣運算的軟件，經(jīng)過多年的發(fā)展， MATLAE經(jīng)發(fā)展成為一種功能全面的軟件， 幾乎可以解決科學(xué)計算中的所有問題。 而且 MATLA編寫簡單、代碼效率高等優(yōu)點使得 MATLA在通信、信號處理、金融計算等領(lǐng)域 都已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。它具有強(qiáng)大的矩陣計算能力和良好的圖形

5、可視化功能，為用戶提供 了非常直觀和簡潔的程序開發(fā)環(huán)境，因此被稱為第四代計算機(jī)語言。MATLABS大的圖形處理功能及符號運算功能，為我們實現(xiàn)信號的可視化及系統(tǒng)分析提供了強(qiáng)有力的工 具。MATLAE強(qiáng)大的工具箱函數(shù)可以分析連續(xù)信號、連續(xù)系統(tǒng)，同樣也可以分析離散信 號、離散系統(tǒng)，并可以對信號進(jìn)行各種分析域計算，如相加、相乘、移位、反折、傅里 葉變換、拉氏變換、 Z 變換等等多種計算。作為信號與系統(tǒng)的基本分析軟件之一，利用MATLAB進(jìn)行信號與系統(tǒng)的分析與設(shè)計是通信以及信息工程學(xué)科的學(xué)生所要掌握的必要技能之一。通過學(xué)習(xí)并使用MATLAE語言進(jìn)行編程實現(xiàn)課題的要求，對學(xué)生能力的培養(yǎng)極為重要。尤其會提高

6、綜合運用所學(xué)理論知識進(jìn)行分析問題、解決問題的能力，也便于將理論知識與實踐相結(jié)合，并得以更好 地掌握信號分析與處理的基本方法與實現(xiàn)。 這也將為后續(xù)相關(guān)的課程學(xué)習(xí)打下一定的基 礎(chǔ),從而在以后相關(guān)課程設(shè)計與分析的時候達(dá)到對 MATLAB勺熟練應(yīng)用與融會貫通。二、 Matlab 入門2.1 Matlab7.0 介紹Matlab7.0 比 Matlab 的老版本提供了更多更強(qiáng)的新功能和更全面、更方便的聯(lián)機(jī)幫 助信息。當(dāng)然也比以前的版本對于軟件、硬件提出了更高的要求。在國內(nèi)外 Matlab 已經(jīng)經(jīng)受了多年的考驗。 Matlab7.0 功能強(qiáng)大，適用范圍很廣。其 可以用來線性代數(shù)里的向量、數(shù)組、矩陣運算，復(fù)

7、數(shù)運算，高次方程求根，插值與數(shù) 值微商運算，數(shù)值積分運算，常微分方程的數(shù)值積分運算、數(shù)值逼近、最優(yōu)化方法 等，即差不多所有科學(xué)研究與工程技術(shù)應(yīng)用需要的各方面的計算，均可用 Matlab 來解 決。MATLAB7.0 提供了豐富的庫函數(shù)（稱為 M 文件），既有常用的基本庫函數(shù)，又有 種類齊全、功能豐富多樣的的專用工具箱 Toolbox 函數(shù)。函數(shù)即是預(yù)先編制好的子程 序。在編制程序時，這些庫函數(shù)都可以被直接調(diào)用。無疑，這會大大提高編程效率。 MATLAB7.0 的基本數(shù)據(jù)編程單元是不需要指定維數(shù)的復(fù)數(shù)矩陣，所以在 MATLAB 環(huán) 境下，數(shù)組的操作都如數(shù)的操作一樣簡單方便。而且， MATLAB7

8、.0 界面友好，用戶使 用方便。首先， MATLAB 具有友好的用戶界面與易學(xué)易用的幫助系統(tǒng)。用戶在命令窗 里通過 help 命令可以查詢某個函數(shù)的功能及用法，命令的格式極為簡單。其次， MATLAB 程序設(shè)計語言把編輯、編譯、連接、執(zhí)行、調(diào)試等多個步驟融為一體，操作 極為簡單。除此之外， MATLAB7.0 還具有強(qiáng)大的圖形功能，可以用來繪制多姿多彩的 圖形，直觀而形象。綜上，在進(jìn)行信號的分析與仿真時， MATLAB7.0 無疑是一個強(qiáng)大而實用的工 具。尤其對于信號的分析起到了直觀而形象的作用，非常適合與相關(guān)課題的研究與分 析。- 2 -沈陽理工大學(xué)2.2利用Matlab7.0編程完成習(xí)題設(shè)

9、計在熟悉了 MATLAB7.0的基本界面之后，可以通過簡單的編程與相關(guān)函數(shù)的調(diào)用, 實現(xiàn)一些常用時間信號的可視化操作。例如：編程實現(xiàn)正弦波的仿真。程序如下，直接在命令窗口鍵入如下程序：t=0:0.001:2*pi;w0=2;phi=0;ft1=s in (w0*t+phi);plot(t,ft1)仿真圖形如下：圖a-3 -沈陽理工大學(xué)三.Matlab7.0實現(xiàn)離散時間系統(tǒng)單位樣值響應(yīng)的設(shè)計3.1離散時間系統(tǒng)單位樣值響應(yīng)的原理3.1.1設(shè)計題目掌握離散時間系統(tǒng)的時域分析方法。鞏固已經(jīng)學(xué)過的知識，加深對知識的理解和應(yīng)用，加強(qiáng)學(xué)科間的橫向聯(lián)系，學(xué)會應(yīng)用 MATLA對離散系統(tǒng)進(jìn)行仿真。3.1.2設(shè)計目

10、的(1) 在學(xué)習(xí)了信號與系統(tǒng)這門課程后，按照基本原理,綜合運用所學(xué)的知識,利用Matlab掌握系統(tǒng)的單位樣值響應(yīng)內(nèi)容，由給定的差分方程求解系統(tǒng)的單位樣值響應(yīng)h(n).(2) 掌握離散時間系統(tǒng)的時域分析方法。鞏固已經(jīng)學(xué)過的知識，加深對知識的理解和應(yīng)用，加強(qiáng)學(xué)科間的橫向聯(lián)系，學(xué)會應(yīng)用 MATLA對離散系統(tǒng)進(jìn)行仿真。(3)仿真實現(xiàn) 離散時間系統(tǒng)的單位樣值響應(yīng)，并繪制輸出波形，主要程序段有注釋3.1.3設(shè)計要求本課程設(shè)計應(yīng)滿足以下要求：1. 實用性:設(shè)計的典型函數(shù)應(yīng)該能夠正確運行.2. 可讀性:源程序代碼清晰，有層次(1) 掌握用MATLA來求解常系數(shù)差分方程的方法；(2) 掌握MATLA常用函數(shù)的功

11、能和使用方法；3.1.4設(shè)計原理沖激響應(yīng)，線性時不變系統(tǒng)對單位沖激S (n)作用在零狀態(tài)條件下的響應(yīng)稱為沖激響應(yīng) h(n)。單位沖激函數(shù)的定義是離散時間系統(tǒng)常以框圖表示(見圖)。圖中x(n)、y(n)分別為系統(tǒng)的輸入和輸出離散時問系統(tǒng)框圖沈陽理工大學(xué)單位樣值函數(shù)在經(jīng)過系統(tǒng)的作用后發(fā)生單位樣值響應(yīng)，因為直接求解會使求解過程復(fù) 雜，可利用Z變換先求解系統(tǒng)函數(shù)H(Z)，利用特殊函數(shù)和Z變換性質(zhì)變換得到h(n),得 到單位樣值響應(yīng)。當(dāng)然也可以利用其它類型的變換，例如將時間域內(nèi)的函數(shù)直接變換到 頻域內(nèi)(利用傅立葉變換)，利用特殊函數(shù)和福利院變換的性質(zhì)得到h(s),再利用系統(tǒng)函數(shù)與h(s)求得單位樣值響應(yīng)

12、。此處采用了利用 Z變換的方式進(jìn)行求解。用 MATLAB 求解常系數(shù)差分方程的方法；用MATLAB!用函數(shù)的功能和使用方法；根據(jù)設(shè)定的差分方程：(1) .y( n)-6y( n-1)=x (n)(2) .y( n)-5y( n-1)+6y( n-2)=x( n)-3x( n-1)(3) .y( n)-3y( n-1)+3y( n-2)-y( n-3)=x (n )-2x( n-1)利用z變換，求出H(z)= 丫,再通過逆z變換得到h(n)。X3.2編程設(shè)計及實現(xiàn)計算系統(tǒng)單位樣值響應(yīng)源程序:3.2.1 %差分方程模型 y(n)-5y(n-1)+6y(n-2)=x(n)-3x(n-2)%系統(tǒng)函數(shù)

13、H(Z)=Y(Z)/X(Z)=1-3ZA(-2)/1-5ZA(-1)+6ZA(-2)k=0:10;a=1 -5 6;%系統(tǒng)函數(shù)分母多項式的系數(shù)矩陣b=1 0 -3;%系統(tǒng)函數(shù)分子多項式的分子矩陣y=impz(b,a,k); %單位樣值函數(shù)stem(y);%用桿狀圖形式表示xlabel(n);title(hn); %(LTI 系統(tǒng)的單位沖激響應(yīng) )3.2.2 %差分方程模型 y(n)-6y(n-1)=x(n)縣統(tǒng)函數(shù) H(Z)=Y(Z)/X(Z)=1/1-6Z(1)k=0:10;a=1 -6 0; %系統(tǒng)函數(shù)分母多項式的系數(shù)矩陣b=1 0 0; %系統(tǒng)函數(shù)分子多項式的分子矩陣y=impz(b,a

14、,k); % 單位樣值函數(shù) stem(y);%用桿狀圖形式表示xlabel(n);- 6 -title(hn); %(LTI系統(tǒng)的單位沖激響應(yīng) )3.2.3 %差分方程模型 y(n)-3y(n-1)+3y(n-2)-y(n-3)=x(n)-2x(n-2)縣統(tǒng)函數(shù) H(Z)=Y(Z)/X(Z)=1-2ZA(-2)/1-3ZA(-1)+3ZA(-2)-3-ZA(-3)k=0:10;a=1 -3 3 -1;%系統(tǒng)函數(shù)分母多項式的系數(shù)矩陣b=1 -2 0 0;%系統(tǒng)函數(shù)分子多項式的分子矩陣y=impz(b,a,k);%單位樣值函數(shù)stem(y);%用桿狀圖形式表示xlabel(n);title(hn)

15、;%(LTI系統(tǒng)的單位沖激響應(yīng) )沈陽理工大學(xué)-9 -3.3運行結(jié)果及其分析圖3.3.1差分方程模型y(n)-5y(n-1)+6y(n-2)=x(n)-3x(n-2)的單位樣值響應(yīng)圖3.3.2差分方程模型y(n)-6y(n-1)=x(n)的單位樣值響應(yīng)圖 3.3.3 差分方程模型 y(n)-3y(n-1)+3y(n-2)-y(n-3)=x(n)-2x(n-2)的單位樣值響應(yīng)沈陽理工大學(xué)四、結(jié)論本次的信號與系統(tǒng)課程設(shè)計中，我查閱了相關(guān)資料，并且進(jìn)行了反復(fù)練習(xí)。由于是 第一次做信號與系統(tǒng)的課程設(shè)計，對于相關(guān)設(shè)計過程和分析方法以及MATLAB件的使用并不大熟練。 但功夫不負(fù)有心人，最終還算順利完成，

16、這對我以后學(xué)習(xí)相關(guān)的課程 以及進(jìn)行更高層次的信號與系統(tǒng)設(shè)計都奠定了一定的基礎(chǔ)。設(shè)計過程中，出現(xiàn)了各種各樣的問題，有些是單一原因引起的，有的是綜合原因引 起的，這些都很考驗我的毅力與堅持。但是我掌握了研究這類問題的方法，即問題解決 的過程就是要從問題所表現(xiàn)出來的情況出發(fā)，通過反復(fù)推敲，作出相應(yīng)判斷，逐步找出 問題的癥結(jié)所在，從而一舉擊破。對于信號與系統(tǒng)課程設(shè)計，尤其在使用MATLAB件進(jìn)行相關(guān)信號的仿真與分析時，這種分析解決問題的能力就更為重要。正所謂“紙上得來終覺淺，覺知此事要躬行。 ” 學(xué)習(xí)任何知識，僅從理論上去求知，而不去實踐、探索是不夠的。通過為期數(shù)天的MATLAB!程設(shè)計，我對MATL

17、A這個仿真軟件有了更進(jìn)一步的認(rèn)識和了解。在這數(shù)天時間里，我通過自己摸索，查閱資料，并且在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下完成了常 用連續(xù)時間信號的編程與仿真；并最終將課程設(shè)計報告總結(jié)完畢。在整個設(shè)計過程中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了獨立思考和設(shè)計的能力，樹立了對 知識應(yīng)用的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作和生活有非常大的幫助，并且提高了自己的 動手實踐操作能力， 使自己充分體會到了在設(shè)計過程中的成功喜悅。雖然這個設(shè)計做 的不是太成功，但是在設(shè)計過程中所學(xué)到的東西是這次課程設(shè)計的最大收獲和財富，使 我終身受益。在沒有做課程設(shè)計以前，覺得課程設(shè)計只是對知識的單純總結(jié)，但是通過這次課程設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面，課程設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，也是對 自己能力的一種提高，通過這次課程設(shè)計使自己明白了原來的那點知識是非常欠缺的， 要學(xué)習(xí)的東西還很多，通過這次課程設(shè)計，我明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后 的工作和生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己的知識和綜合素質(zhì)。