1、 課程設計任務書 題目 基于MATLAB的信號消噪處理程序設計 專業 電子信息工程06-1班 學號姓名 主要內容、基本要求、主要參考資料等：主要內容 構造一個信號，在MATLAB軟件平臺畫出時域波形和頻譜圖：并對所構造的信號加入干擾噪聲，對加入噪聲的信號進行頻譜分析，利用MATLAB對含噪的信號進行濾波，畫出濾波后信號的時域波形和頻譜，并對濾波前后的信號進行對比，分析信號的變化。基本要求1.構造信號f(t)=sin(t)+cos()t2.利用MTALAB的randn函數給原始信號加入高斯隨即噪聲3.掌握數字信號處理的基本概念、基本理論和基本方法。4.利用MATLAB對含噪信號進行濾波。5.掌握

2、MATLAB的程序設計方法。主要參考資料1. 陳懷琛.MATLAB及電子信息課程中的應用.北京電子工業出版社.2008，12. 刁彥華.基于MATLAB信號的消噪處理研究.河北職業技術學院學報.2002，2完 成 期 限：2009 6 .22-2009.6.26指導教師簽章： 專業負責人簽章： 2009年6月20日目 錄目 錄 第一章 MATLAB在信號處理中的應用 3第二章 含噪信號處理的MATLAB實現 4第一節 信號頻譜分析 4第二節 數字濾波 5 第三章 MATLAB程序及仿真 6 第一節 MATLAB波形圖7第二節 試驗程序 9 第四章 設計體會11課程設計 基于MATLAB的信號消

3、噪處理程序設計摘 要介紹了采用先進的科學計算軟件MATLAB對含噪信號進行分解,并通過軟件重構出消噪后的信號,計算機仿真結果表明,利用MATLAB語言可以方便的得到信號含噪前后的頻譜,并有效的波除噪聲。濾波在信號的發送、傳輸、接受時都是重要的環節，數字濾波在濾波中占有重要的地位，在現代電子系統設計中得到廣泛應用 ,具有一定的工程實踐價值。第一章 MATLAB在信號處理中的應用MATLAB是Math Work公司于1982年推出的一套數值計算和可視化軟件。它將數值分析、矩陣計算、科學數據可視化以及非線性系統的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環境下,為眾多學科科學、工程計算機教學研

4、究提供了一種便捷、高效的編程工具,同時, MATLAB針對不同的學科,推出了不同的工具箱,從而大大地擴展了其應用范圍。推郵的工具箱主要有信號處理工具箱、控制系統工具箱、神經網絡工具箱、圖像處理工具箱、魯棒控制工具箱等等。Matlab是一個數據分析和處理功能十分強大的工程實用軟件，運用它來進行語音信號的采集相當便捷，文章介紹了在Matlab環境中如何驅動聲卡采集語音信號和語音信號采集后的文檔處理方法，并對所采集的語音信號進行時域和頻域的分析。另外，利用MATLAB環境采用雙線性變換法設計數字濾波器濾除高頻成分。給出了用雙線性變換法設計IIR數字濾波器的方法,并通過用MATLAB語言來實現。雙線性

5、法可以使系統經變換后仍保持原有特性,而且這種方法是S域和Z域的單值一一對應,克服了頻率交疊產生的混疊效應;最后使用MATLAB語言實現了滿足要求的低通IIR濾波器。第二章 含噪信號處理的MATLAB實現第一節 信號頻譜分析信號頻譜分析的實際上是研究如何將信號分解為正交函數集的各分量的疊加,在此我們討論的正交函數集是最常用的三角函數集,并從信號分量的組成情況去考察信號的特性。正弦波、方波、三角波和白噪聲信號是實際工程測試中常見的典型信號，這些信號時域、頻域之間的關系很明確，并且都具有一定的特性，通過對這些典型信號的頻譜進行分析，對掌握信號的特性，熟悉信號的分析方法大有益處，并且這些典型信號也可以

6、作為實際工程信號分析時的參照資料。信號的頻譜可分為幅值譜、相位譜、功率譜、對數譜等等。對信號作頻譜分析的設備主要是頻譜分析儀，它把信號按數學關系作為頻率的函數顯示出來，其工作方式有模擬式和數字式二種。模擬式頻譜分析儀以模擬濾波器為基礎，從信號中選出各個頻率成分的量值；數字式頻譜分析儀以數字濾波器或快速傅立葉變換為基礎，實現信號的時-頻關系轉換分析。傅立葉變換是信號頻譜分析中常用的一個工具，它把一些復雜的信號分解為無窮多個相互之間具有一定關系的正弦信號之和，并通過對各個正弦信號的研究來了解復雜信號的頻率成分和幅值。信號頻譜分析是采用傅立葉變換將時域信號x(t)變換為頻域信號X(f)，從而幫助人們

7、從另一個角度來了解信號的特征。時域信號x(t)的傅氏變換為：式中X(f)為信號的頻域表示，x(t)為信號的時域表示，f為頻率。頻譜是構成信號的各頻率分量的集合，它完整地表示了信號的頻率結構，即信號由哪些諧波組成，各諧波分量的幅值大小及初始相位，從而揭示了信號的頻率信息。對周期信號來說，信號的譜線只會出現在0,f1,f2,.fn,等離散頻率點上，這種頻譜稱為離散譜。第二節 數字濾波數字濾波是數字信號分析中最重要的組成部分之一，數字濾波與模擬濾波相比，具有精度和穩定性高、系統函數容易改變、靈活性高、不存在阻抗匹配問題、便于大規模集成、可實現多維濾波等優點。數字濾波器的作用是利用離散時間系統的特性對

8、輸入信號波形（或頻譜）進行加工處理，或者說利用數字方法按預定的要求對信號進行變換。把輸入序列x(n)變換成一定的輸出序列y(n)從而達到改變信號頻譜的目的。從廣義講，數字濾波是由計算機程序來實現的，是具有某種算法的數字處理過程。若輸入信號為x(t)，其頻譜為X()，并且已知其頻寬為m。在滿足采樣定理的條件下進行A/D轉換，則采樣信號的頻譜應為：其中采樣頻率s2m。顯然這是一個以s為周期的譜圖，當通過數字濾波器后，其頻譜應為：由模擬低通濾波器設計巴特沃斯低通濾波器l)確定數字低通濾波器的技術指標通帶截止頻率wP，;通帶衰減P;阻帶截止頻率ws;阻帶衰減s 。2)將數字低通濾波器的技術指標轉換為模

9、擬低通濾波器的技術指標。只轉換邊界頻率wP,ws,P，s指標不作變化，邊界頻率的轉換關系為脈沖響應不變法。3)按照模擬低通濾波器的技術指標設計模擬低通濾波器。4)將模擬濾波器系統函數Ha(s)，從s平面轉換到z平面，得到數字濾波器的系統函數H(z)，轉換關系為脈沖響應不變法:z=est。 第三章 MATLAB程序及仿真第一節MATLAB波形圖圖1圖2圖3第二節 試驗程序%syms tt=linspace(0,6,512)f=sin(t*pi)+cos(t*pi);figure(1);subplot(2,1,1);plot(t,f);grid on;fw1=fft(f);fw=abs(fw1);

10、subplot(2,1,2);plot(fw(1:32); grid on;figure(2);randn(state,0)m=randn(1,512);y=f+0.2*m;subplot(2,1,1);plot(t,y); grid on;fw2=fft(y);fx=abs(fw2);subplot(2,1,2);plot(fx(1:32) ; grid on;figure(3);N,wc=buttord(0.01,0.20,3,65);b,a=butter(N,wc);y1=filter(b,a,y);subplot(2,1,1);plot(t,y1); grid on;fw3=fft(y

11、1);fy=abs(fw3);subplot(2,1,2);plot(fy(1:32); grid on;主要參考文獻：1. 陳懷琛.MATLAB及電子信息課程中的應用.北京電子工業出版社.2008，12. 刁彥華.基于MATLAB信號的消噪處理研究.河北職業技術學院學報.2002，2第四章 設計體會這次課程設計，給我留下了很深的印象。雖然只是短暫的一周，但在這期間，卻讓我受益匪淺。應用MATLAB實現信號處理,簡單高效,仿真效果好,特別適合信號與系統及數字信號處理的輔助教學,MATLAB在教學方面十分重要。 剛開始沒有針對性，不知道自己到底該干些什么，查些什么資料，找到了資料卻不知道該哪些方面。后來，在老師的指導和同組同學的幫助下，逐漸融入了角色。慢慢地，我能夠從圖書館里查找各種資料，雖然過程很艱難，但畢竟是做出來了，感覺很高興。 這次課程設計讓我認識到了知識和實踐的重要性。只有牢固掌握了所學的知識，才能有清晰的思路，知道每一步該怎樣走。才能順利的解決每一個問題。就以這次課程設計為例吧。剛拿到題目的時候，大致看一下要求，根據平時所學的知識，腦海