【正文】 基于 MATLAB 的連續(xù)時(shí)間信號的頻域時(shí)域分析 I 摘 要 隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展和信息技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，信號與系統(tǒng)課程已經(jīng)從電子信息工程類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程擴(kuò)展成電子信息、自動控制、電子技術(shù)、電氣工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)工程等眾多電類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。 該課程涉及了信號與系統(tǒng)的概念、信號分析、連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)和離散時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域和頻域分析、系統(tǒng)的狀態(tài)變量描述、傅里葉變換、拉普拉斯變換、z 變換等等。 由于信號與系統(tǒng)課程理論性較強(qiáng)，不易于理解，對所產(chǎn)生的結(jié)果又多以數(shù)學(xué)表達(dá)式給出，通過 MATLAB 軟件編程實(shí)現(xiàn)信號的時(shí)域頻域分析，將數(shù)學(xué)公式可視化，使課 程內(nèi)容更加易懂易學(xué)。MATLAB 憑借其數(shù)值計(jì)算與圖形可視化功能的完美結(jié)合，以及開放的設(shè)計(jì)理念，在信號的分析與處理上具有重要的作用和意義。 本文 首先敘述了 MATLAB 在電子信息工程專業(yè)中的應(yīng)用，MATLAB 語言的使用；然后分章敘述《信號與系統(tǒng)》課程中涉及到的常見連續(xù)時(shí)間信號及信號的時(shí)域頻域分析，并講述如何使用MATLAB 軟件編寫這些函數(shù)，再通過修改參數(shù)生成曲線，進(jìn)而分析參數(shù)變化對各類信號曲線的影響。 關(guān)鍵詞： 信號處理；頻譜分析； MATLAB； 基于 MATLAB 的連續(xù)時(shí)間信號的頻域時(shí)域分析 II Abstract With the continuous development of information technology and the continuous expansion of information technology applications, The curse Signal and System has been expanded from the electronic information engineering specialty in basic courses to electronic information, automatic control, electronics, electrical engineering, puter technology, biomedical electrical engineering and many other specialty professional foundation courses. The course covers the concept of signal and system, signal analysis, continuous time and discrete time system in time domain and frequency domain analysis, the system39。s state variable description, Fourier transform, Laplace transform, z transform and so on. The theory of Signal and System course is not easy to understand and the result of the addition is often expressed by mathematical. The time domain frequency domain analysis and the visualization of mathematical formulas can be achieved by MATLAB software programming. And the MATLAB software can make the curriculum content more accessible to learn. MATLAB has an important role and significance in signal analysis and processing with its numerical and graphical visualization of the perfect bination, and the open design concept, This paper describes the MATLAB in the electronic information engineering application, MATLAB language use。 and subchapters on Signals and Systems course related to the mon continuoustime signal and time domain frequency domain analysis, and describes how to use MATLAB software development, these functions, and then curves generated by modifying the parameters, and then 基于 MATLAB 的連續(xù)時(shí)間信號的頻域時(shí)域分析 III analyzes various types of signal parameters on the curve. Keywords: Signal processing。 Spectrum analysis； MATLAB。 基于 MATLAB 的連續(xù)時(shí)間信號的頻域時(shí)域分析 IV 目 錄 第 1章 緒論 …………………… .........................................1 課題背景 ...................................................................................1 課題研究的目的及意義 ...........................................................2 MATLAB 基礎(chǔ)與應(yīng)用初步 ....................................................2 MATLAB 的主要特點(diǎn) .....................................................2 MATLAB 組成與界面 .....................................................3 MATLAB 基本語法 .........................................................4 MATLAB 繪圖 .................................................................6 課題內(nèi)容及安排 .......................................................................7 第 2 章 基于 MATLAB 的連續(xù)時(shí)間信號時(shí)域 分析 ..........8 信號的基本知識 .......................................................................8 實(shí)現(xiàn)常用連續(xù)時(shí)間信號所涉及的 MATLAB 信號 .................8 連續(xù)時(shí)間信號及其 MATLAB 實(shí)現(xiàn) .........................................9 單位沖激信號 .....................................................................9 單位階躍信號 ................................................................... 11 斜 變信號 ...........................................................................12 實(shí)指數(shù)信號 .......................................................................14 正弦信號 ...........................................................................14 指數(shù)調(diào)制正弦信號 ...........................................................15 抽樣信號 ...........................................................................16 基于 MATLAB 的連續(xù)時(shí)間信號的時(shí)域基本運(yùn)算 ................18 信號的運(yùn)算 .......................................................................18 涉及的 MATLAB 函數(shù) ....................................................18 MATLAB 軟件實(shí)現(xiàn)信號的基本運(yùn)算 ..............................19 第 3 章 基于 MATLAB的連續(xù)時(shí)間信號的頻域分析 … .26 什么是信號的頻域分析（傅里葉分析） ..............................26 連續(xù)時(shí)間信號的分解 .............................................................26 基于 MATLAB 的連續(xù)時(shí)間信號的頻域時(shí)域分析 V 三角形式的傅里葉級數(shù) ...................................................27 指數(shù)形式的傅里葉級數(shù) ...................................................28 MATLAB 軟件實(shí)現(xiàn)連續(xù)時(shí)間周期信號的分解與合成 ......29 連續(xù)時(shí)間信號的頻譜分析 ......................................................34 傅里葉變換 .......................................................................35 涉及的 MATLAB 函數(shù) ....................................................36 MATLAB 軟件編程進(jìn)行頻域分析 ...............................36 第 4 章 基于 MATLAB的抽樣定理驗(yàn)證 .........................45 抽樣定理的基本概念 .............................................................45 MATLAB 編程驗(yàn)證抽樣定理 ..............................................45 結(jié)束語 …………………………………………………………… .48 致 謝 …………………………………………………………… ...49 參考文獻(xiàn) ………………………………………………………… 50 基于 MATLAB 的連續(xù)時(shí)間信號的頻域時(shí)域分析 1 第 1 章 緒論 課題背景 在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，計(jì)算機(jī)正逐步將 科技人員從繁重的計(jì)算工作中解脫出來。在進(jìn)行科學(xué)研究與工程應(yīng)用中，往往需要大量的科學(xué)計(jì)算，一些科技人員曾嘗試使用傳統(tǒng)的高級語言Basic、 Fortran、及 C 語言編寫程序，以減輕工作量。但編制程 序需要掌握高級語言的語法，還要對各種算法進(jìn)行了解，這對大多數(shù)科技人員來說是不大現(xiàn)實(shí)的，而且也是沒有必要的。 MATLAB正是在這一應(yīng)用要求背景下產(chǎn)生的數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件。它具有的頂尖的數(shù)值計(jì)算功能、強(qiáng)大的圖形可視化功能及簡潔易學(xué)的“科學(xué)便捷式”工作環(huán)境和編程語言，從根本上滿足了科技人員對工程教學(xué)計(jì)算的要求，并將科技人員 從繁重的數(shù)學(xué)運(yùn)算中解放出來，因而越來越受到廣大科技工作者的普遍歡迎。 MATLAB 是 matrix 和 laboratory 前三個(gè)字母的縮寫，意思是“矩陣實(shí)驗(yàn)室”，是 MathWorks 公司推出的數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件。其中 Dos版本（ ）發(fā)行于 1984年，現(xiàn)已推出了 Windows版本（ ）。經(jīng)過十多年的不斷發(fā)展和完善， MATLAB已發(fā)展成為由 MATLAB 語言、 MATLAB 工作環(huán)境、 MATLAB 圖像處理系統(tǒng)、 MATLAB 數(shù)據(jù)庫和 MATLAB 應(yīng)用程序接口五大部分組成的集數(shù)值計(jì)算、圖形處理、 程序開發(fā)為一體的功能強(qiáng)大的系統(tǒng)。 MATLAB 由“主包”和三十多個(gè)擴(kuò)展功能和應(yīng)用學(xué)科性的工具箱組成。 目前， MATL