课程设计报告

课程名称      信号与系统课程设计  

指导教师            罗倩          

设计起止日期  20##-6-23 至 20##-7-3  

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、课程设计目的... 3

2、课程设计原理... 3

3、课程设计所用设备... 3

4、课程设计内容和步骤... 3

基本题目1、信号的时频分析... 3

基本题目2、傅里叶级数分析... 3

基本题目3、系统分析... 3

基本题目4、滤波器参数设计... 4

基本题目5、调制解调... 4

基本题目6、音乐合成程序设计... 4

提高题、工频干扰滤除... 5

5、设计过程、实现过程、实现结果... 5

6、设计结果分析... 5

7、设计总结... 5

参考文献... 6

附录... 6

1、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。

2、课程设计原理

3、课程设计所用设备

    计算机，

4、课程设计内容和步骤

基本题目1、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2、傅里叶级数分析

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

基本题目3、系统分析

1)给定连续时间LTI系统，微分方程为

      （1）

输入信号为x(t) = sin(t) + sin(8t)，输入由（1）描述的系统，编写程序，计算输入信号的幅度频谱，系统的幅度频率响应，系统输出信号y(t)的幅度频谱，根据系统频谱图写出输出信号y(t)的时域表达式，系统的单位冲激响应h(t)，阶跃响应g(t)，绘制出各个信号的时域和频域图形。结合所学的有关滤波的知识，根据上面所得到的信号的时域和频域图形，请从时域和频域两个方面解释滤波的概念。

2)已知某离散系统的框图如下，试分析该系统的频率特性，绘制其幅频及相频特性曲线。

图1

基本题目4、滤波器参数设计

图2是一个RLC串联电路，在有些场合，可以把它用来作为一个滤波器使用，如果选择不同位置的信号作为输出信号，该电路具有不同的滤波特性。该电路的输出信号分别为y₁(t)、y₂(t)和y₃(t)时，电路的输入输出微分方程和频率响应的数学表达式如下：

选择y₁(t)为输出信号时（可将电路看成系统1），

微分方程为   

频率响应为     

选择y₂(t)为输出信号时（可将电路看成系统2），

微分方程为   

频率响应为     

选择y₃(t)为输出信号时（可将电路看成系统3），

微分方程为   

频率响应为     

写出上面的微分方程和频率响应表达式中的参数x、w_n与R、L、C之间的数学关系。编写程序，能够接受从键盘输入的x、w_n之值，计算并在同一个图形窗口的三个子图中绘制出这三个频率响应特性曲线，要求每个子图有标题，绘制的频率范围为0—40弧度/秒。根据执行程序所得到的系统频率响应的形状，说明x、w_n的不同取值分别对系统1、系统2和系统3的滤波特性的影响（从通频带的带宽、过渡带宽和截止频率等方面作说明）。

基本题目5、调制解调

设调制信号为单频正弦信号x(t) = sin(t)，载波为c(t) = cos(30t)，请编程设计调制解调系统，系统需包括如下内容：

1）  单频正弦信号与高斯白噪声叠加后进行双边带调幅；

2）  通过带通滤波器；

3）  同步解调；

4）  通过低通滤波器恢复调制信号。

请自行设计滤波器参数，并说明选择理由。要求画出滤波器幅频响应，画出调制信号、载波、已调信号及解调后信号时域波形和频谱，并分析滤波器参数选择对误差的影响。

基本题目6、音乐合成程序设计

1）自行选取任意一小段音乐，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。

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，提高合成音乐的质量。

3）在2）的音乐中增加一些谐波分量，改变音色，音乐听起来更有“厚度”。

4）用最简单的方法将2）中的音乐分别升高和降低一个八度。

提高题、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f₀=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

若要求在处的幅频响应为零，可以在z平面单位圆上的处和处配置两个共轭零点。其中，数字频率，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平面上围绕零点和附近配置三对共轭极点，同时使和变成三阶共轭零点。三个极点可以在以为圆心、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，使零矢的长度积和极矢的长度积基本相等，这时，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。

5、设计过程、实现过程、实现结果

6、设计结果分析

7、设计总结

参考文献

[1] 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，20##年3月.

附录

第二篇：武汉大学教学实验报告模板(信号与系统)

武汉大学教学实验报告

电子信息学院   电子信息科学与技术专业    2010年 5 月 6 日

实验名称   信号的抽样与内插           指导教师   卜方玲   

姓名   吴小川    年级08级  学号   2008301200139  成绩