毕业论文（设计）
论文题目：基于MATLAB的高阶低通滤波器的设计与仿真
学生姓名：
学号：0908030222
所在院系：电气信息工程学院
专业名称：电子信息工程
届次：2013届
指导教师：
淮南师范学院本科毕业论文（设计）
诚信承诺书
1.本人郑重承诺：所呈交的毕业论文（设计），题目《
》是本人在指导教师指导下独立完成的，没有弄虚作假，没有抄袭、剽窃别人的内容；
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学生（签名）：
日期：年月日
目录
前言 (2)
1 滤波器 (2)
1.1 滤波器的原理 (2)
1.2 滤波器的发展过程 (3)
1.3滤波器的分类 (4)
2 仿真软件MATLAB (7)
2.1 MATLAB发展历史 (7)
2.2 MATLAB功能 (8)
2.3 MATLAB优势和特点 (10)
3 方案设计 (13)
3.1 低通滤波器的介绍 (13)
3.2巴特沃斯滤波器的基本理论 (13)
3.3 低通巴特沃斯滤波器的设计 (15)
4 滤波器的仿真 (16)
4.1 仿真程序 (16)
4.2 仿真实现 (17)
5 总结 (19)
参考文献.. (20)
淮南师范学院2013届本科毕业论文
基于MATLAB的高阶低通滤波器的设计与仿真
学生：陆也（指导教师：张大雷）
（淮南师范学院电气信息工程学院）
摘要：滤波器在现代通信领域内有很广泛的应用，本文利用MATLAB的butter涵数设计了8阶的巴特沃斯低通滤波器，并进行了仿真。仿真输入信号采用的是三个
不同频率正弦信号的合成。将合成后的信号通过低通滤波器，实现了对高频信
号部分的过滤。采用MATLAB设计滤波器，使原来非常复杂的程序设计变成
了简单的函数调用MATLAB信号处理工具箱为滤波器设计及分析提供了非常
优秀的辅助设计工具。
关键词：低通；滤波器；MATLAB
Design and Simulation of the High-level Low-pass Filter
Based on MATLAB
Student: LU Ye (Faculty Adriser: ZHANG DaLei)
(Department of Electrical and Information Engineering, Huainan Normal University) Abstract：Filter is widely used in the field of modern communication, this paper designed 8 order Butterworth low pass filter using butter culvert MATLAB, simulation is
carried out. Simulation of the input signal is used in the synthesis of three different
frequency sine signals. The combined signal through a low pass filter, the
high-frequency signal portion of the filter. Using the MATLAB filter design, make
the program design of the original complex into simple function calls the
MATLAB Signal Processing Toolbox provides aided design tool is very good for
the design and analysis of filter.
Key words：Low pass; filter; MATLAB
前言
随着现代通信技术的不断的进步与发展，滤波器是现代通讯系统中不可缺少的器件之一，在过去的几年中迅速发展的过滤器是一种复杂的选频网络，其对在一定的频率范围内的信号予以很小的衰减,使这部分信号可以通过,而其它电信号予以很大程度上的衰减使其不能通过，从而尽可能地阻止这部分信号通。本次研究的课题就是对一组合成信号通过滤波器后分离出需要频率的信号并利用软件仿真，进行此次仿真的软件我选择利用Matlab。Matlab软件具有很强大的功能，具有一种方便的数据信息可视化技巧，使用向量和矩阵,可以标记为图形。而且可以将矩阵和向量用图形的形式表达出来，而且同时对图形进行打印和标注。较高水平技巧的作图有表达式作图、二维可视化作图和三维的可视化作图、数字图象处理和动画作图[1]。现在被广泛应用于科学领域和工程方面绘图。它在数学类科技应用和计算方面是首屈一指的数值程序。用Matlab对矩阵操作,绘图函数和数据、实现算法、创建用户界面,连接其他的编程语言、程序等,主要应用于工程方面的计算、控制与设计、信号处理以及通讯、数字图像处理、金融模型的建立与设计等[2]。
1 滤波器
1.1 滤波器的原理
凡是可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减或抑制其他频率成分的装置或系统都称之为滤波器，相当于频率“筛子”。滤波器的作用有两方面，一方面就是让某一频率范围内的信号能够顺利的通过，而另一方面是对某频率范围内的信号进行抑制而使其不能通过，从而达到滤波的作用，因此滤波器实际上是一个可以选频的电路。
在滤波器中，把某频率范围内能够通过的信号的频率，称为通带或通频带；相反，能最大程度的衰减信号或使信号全部抑制而不能通过的频率范围称为阻带；对于在通频带和阻带之间的分界频率我们称之为截止频率；我们认为在理想的情况下通带内的电压增益为常数，在阻带内的电压增益为零，此类滤波器是理想滤波器。
理想状态的滤波器与实际滤波器的比较：
a．理想滤波器的频率特性
理想滤波器:使通带内信号的幅值和相位都不失真,阻带内的频率成分都衰减为零的滤波器，其通带和阻带之间有明显的分界线。
如理想低通滤波器的频率响应函数为
0()()
jw t C H jw A l W W Ω-=≤ 或 ()0()C H j w W W => (1-1)
理想滤波器实际上并不存在。
b ．实际滤波器 实际滤波器的特性需要以下参数描述：
（1）恒部平均值A0：描述通带内的幅频特性；波纹幅度：d 。
（2）上、下截止频率：以幅频特性值为A0/2时的相应频率值WC1，WC2作为带通滤波器的上、下截止频率。带宽21C C B W W =-。
因为
020lg 3dB =- 所以 21C C B W W =-也称“-3dB ”带宽 （3）选择性：实际滤波器过渡带幅频曲线的倾斜程度表达了滤波器对通带外频率成分的衰减能力，用信频程选择性和滤波器因素描述。
信频程选择性：与上、下截止频率处相比，频率变化一倍频程时幅频特性的衰减量，即倍频程选择性：=[]2220lg (2)()C C A W A W 或 =[]1120lg (2)()C C A W A W 信频程选择性总是小于等于零，显然，计算信量的衰减量越大，选择性越好[3]。 滤波器因素：－60dB 处的带宽与－3dB 处的带宽之比值，即越小,选择性越好。分辨力：即分离信号中相邻频率成分的能力，用品质因素Q 描述。
1
22130C C C C dB W W W W B W Q --==- (1-2) Q 越大，分辨率越高。
c ．实际的带通滤波器形式
1）恒定的带宽带通滤波器:B=常量，与中心频率f0无关。
2）恒定的百分比带通滤波器：在高频区恒定百分比带通滤波器的分辨率比恒定带宽带通滤波器的分辨率差
1.2 滤波器的发展过程
有能对信号进行处理的装置我们都可以称之为滤波器。即可以对波进行过滤的器件
就是滤波器。滤波器的应用非常的广泛在现代电子信息设备和各种类别的控制系统中，对于滤波器有极为广泛的用应；在现代几乎所有的电子设备中，应用的最多，技术最为繁杂的要数滤波器。滤波器的质量好坏直接影响了产品的功能，因此，世界各个国家对滤波器技术的研究和滤波器的生产都很重视。1917年德国和美国科学家都发明了LC滤波器，这使美国出现了世界上第一个多路复用系统[4]。20世纪50年代各种无源滤波器的技术越来越先进和成熟。从60年代开始由于科学技术的不断进步使计算机、集成开发工艺和材料的工业生产技术得到了长足的发展，从而使滤波器的技术发展迎来了新的局面，而且滤波器朝着小体积、低功率损耗、高精度、多样化功能、稳定可靠和超低价格的方向努力，其中小体积、多样化功能、高精度测量、质量可靠成为70年代以后的主要研究方向。随着科技的进步，有源滤波器、数字滤波器、开关电容滤波器和电荷转移器等各种相关滤波器都得到了快速的发展，到70年代后期，前面几种滤波器已被科研人员研制出来并得到了广泛的应用。80年代，人们开始着手对各种新类型的滤波器进行研究和开发，致力于提高滤波器的性能并扩大其应用范围。90年代到现在人们的研究方向是对于滤波器的应用和开发研制等。但是，对于滤波器自身的研究仍在不间断的进行，努力提高其性能。50年代后期滤波器才开始在我国得到广泛使用，当时仅仅用于话路滤波与报路滤波方面。经过半个多世纪的进步发展，我国滤波器在开发、生产和使用等方面已接近国际发展水平，但是由于没有专门研制机构，集成工艺和材料生产工业就得不到很好的发展，因此，我们国家多种新型滤波器的研制与应用与国际技术水平相比还是有一段不小的差距。
1.3滤波器的分类
从大的方面分，滤波器可以分为模拟滤波器和数字滤波器。模拟滤波器由电阻，电容，电感，及由原器件构成；在实际生活中数字滤波器的使用的比较广泛。从实现方法上分，数字滤波器分为IIR和FIR，即无限冲激响应滤波器和有限冲激响应滤波器；其中IIR网络中有反馈回路，FIR网络中没有反馈回路[5]。
从小的方面分：
a. 按所处理的信号分为模拟滤波器和数字滤波器两种。
b. 按所通过信号的频滤的范围可以分为高通滤波器、低通滤波器、带阻滤波器和带通滤波器四种。
高通滤波器：允许信号中的高频率信号分量通过，抑制低频率信号或直流分量。
低通滤波器：允许信号中的低频率信号或直流分量通过，抑制高频率信号分量。
带阻滤波器：抑制一定频率范围内的信号，允许该频率范围以外的信号通过。
带通滤波器：允许一定频率范围的信号通过，抑制低于或高于该频率范围的信号。
c. 按照使用的元器件可以分为无源滤波器和有源滤波器两种:
无源滤波器：由无源元件电阻、电感以及电容组成的滤波器是无源滤波器，其构成原理主要是利用电容和电感的电抗随着频率的变动而发生变化[6]。无源滤波器的特点主要是：有比较简单的电路，不需要直流电源，高性能；其主要缺点是：通带频率范围内的信号有能量损失，有很明显的负载效应，在使用过程中容易引起电磁感应现象，当电感比较大的情况下滤波器的体积和重量相应比较大，在低频率范围内不可以应用。
有源滤波器：使用无源器件(一般用R和C)和有源器件(如集成运算放大器）构成。有源滤波器主要特点是：通带频率范围内的信号没有能量损失，而且还可以进行放大，没有明显的负载效应，对于多级相联时之间的影响比较小，可以用级联方法组成高阶滤波器，而且滤波器的重量轻、体积小、不需要磁场进行屏蔽；其主要缺点是：有源器件的带宽在通带频率范围内受限制，要用直流电源进行供电，其在可靠性能方面比不上无源滤波器，在高电压、高频率、大功率的场合不建议使用。
滤波器种类繁多，下面介绍最近年来发展比较迅速的几种滤波器。
a. 有源滤波器
有源滤波器由运算放大器、正阻抗倒置器（PII）、频率变阻器（FDNR）、负电容、负电阻、负电感、负阻抗变换器（NIC）、正阻抗变换器（PIC）、负阻抗倒置器（NII）、广义阻抗变换器（GIC）、四种受控源组成。
b. 开关电容滤波器（SCF）
SCF具有以下优点：大规模集成；精确度高；功能多样化，SC技术可以用来实现所有电子部件和功能；相比数字滤波器比较简单，不需要模数转换和数模转换[7]。
SCF的应用现状：主体是声频范围的应用，工作应用的频率范围在100KHz内；在数字信号处理方面包括：程控SCF、对模拟信号进行处理、对振动频率的分析、音乐综合、解调器、离散傅氏变换、共振频谱、语言信号综合器、音调选择、语声编码、声音
频率的分析、均衡器、锁相电路等相关应用。总之，SCF在许多领域都有广泛的应用前景包括仪器仪表的测量、医疗器械、数据或信号处理等。
c. 几种新型数字滤波器（DF）
(1) 自适应DF
自学习、自跟踪是自适应DF所具有比较强的功能。其在对缓慢变化的噪声干扰的抑制、通信信道的自适应均衡、噪声信号的处理、远距离电话的回声抵消等各种领域内有比较广泛的使用。
自适应DF的简单算法：C-LMS算法、M-LMS算法、TDO算法、差值LMS算法和W-LMS算法
(2) 复数DF
大多数使用复数DF情况下是在输入的信号为窄带信号的处理系统中。可利用正交双路检波法来降低采样率从而保证信号所包含信息的完整性，获得窄带信号的复包络，接着通过A/D转换器进行变换，我们将复包络变换为复数序列进行处理，这样的系统称之为复数DF。
(3) 多维DF
在数字图象的处理、煤炭的开采、石油探测的数据信息处理中等都有对于维DF的应用，设计多维DF，通常是一维DF被优化设计发展到多维DF中。多维DF也被用于模糊图像的处理和随机噪声干扰的二维图象的处理[8]。
d. 其它新型滤波器
(1) 声表面波滤波器
声表面波滤波器的幅频特性和相位特性可分别控制，以达到，工艺简单，稳定和体积小的要求。其是比较不错的超高频元器件。一般应用在：广播电视发射机中当作残留边带的滤波器；在彩色电视接的收机中用作调谐系统的表面梳形滤波器，而且，在国防卫星的通信系统中也被广泛应用。电子学和声学相结合而产生了声表面波滤波器，而且可以集成。所以，它在所有无源滤波器中最有发展前途。
(2) 晶体滤波器
利用单边带技术不断发展壮大的滤波器是晶体滤波器。在过去，使晶体滤波器的发展产生了一个质的飞跃的条件是集成晶体滤波器的产生，在最近十年以来，人们对晶体滤波器进行了以下方面的研究：努力实现良好的设计，除了具有很好的选择外，同时还
具有良好的时域响应；寻求探索新型的材料；积极的改进工艺技术，使其向集成化的方向发展。晶体滤波器被广泛应用在多路复用系统中作为载波滤波器，在接收和发送信号过程中，单边带通信机作为频率选择滤波器。
(3) 电控编程CCD横向滤波器（FPCCDTF）
以电荷耦合器加权的横向滤波器（TF）在数字信号处理中，其质量和价格可与种信号处理部件和数字滤波器各相比较。电控编程CCD横向滤波器主要应用于语音信号和相位均衡；自适应滤波；通用化的频域滤波器以及作相关、褶积运算[9]；P-N序列和Chirp波形的匹配滤波；相阵系统的波束合成和电视信号的重影消除等方面。
2 仿真软件MATLAB
2.1 MATLAB发展历史
MATLAB软件用作数字图形处理和数值计算的科学计算系统环境，其由美国Math works公司推出的。MATLAB是英文Matrix Laboratory的简写。Matlab的第1版是1984年发行的，期间经过了10多年的不断完善，如今已推出最新版本(6.1版)。在新的版本中集合了日常数学计算处理中和图形处理的各种功能，其功能主要包括：图像生成、矩阵的运算、数字信号处理以及高效率的数字计算等。用户可以在Matlab环境下进行多种操作如：数学计算、程序设计、图像生成、输入与输出、文件资料的管理等。Matlab 提供了一个系统为基本数据结构是矩阵的人机交互系统环境，不需要在矩阵对象生成时特别的对维数做出相应说明。同时Matlab在数字图像的处理方面也应用非常广泛，我们可以利用Matlab显示图像并且对图像进行处理和变换在数字图象处理及Matlab实现一书中详细描写了对于图像的各种处理及变换。应用Matlab比应用c语言或Fortran语言程序进行数值计算可以大大节省量编程时间，提高运算速率。在如今美国部分的大学里，Matlab逐渐成为辅助教学的有益工具在数值线性代数和其它一些高等数学课程等方面。Matlab也被用在工程科学技术界解决一些实际课题与数学模型等问题[10]。其经典应用有：数值计算、算法的预设计处理与实验验证，和一些特别的短矩阵计算应用，例如自动化控制、统计、信号处理等。Matlab系统一开始是用FORTRAN语盲设计的，现在的Matlab程序是用C语言开发的，其开发的公司是Math Works公司，Matlab的第一版是在Steve Bangert的主持下开发编译程序，Steve Kleiman进行图形功能的修改与设计，而对于各类数学分析的模块与子模块是由John Little和Cleve Moler主持开发的。在第1版Matlab发行以后，有很多的科学工作人员加入到了Matlab的开发团队中，
而且许多科技工作者对于目前MATLAB系统的进步与完善做出了巨大的努力。自从Matlab被以商品形式推出后，在仅仅很短的几年时间，通过其良好的优点如开放性和运行的可靠性等，打败了以前控制领域里的封闭式软件包，使它们的使用者逐渐减少最终被淘汰，最终使人们改为以Matlab为平台。Matlab被国际控制界公认为标准的计算软件是在20世纪九十年代的时候。Matlab在与国际上30多个数学类科技应用软件相比下，Matlab在数值计算方面仍首屈可指，用的最多。
2.2 MATLAB功能
Matlab主要是应用在科学计算、可视化和交互式程序设计的高科技计算的环境，其是由美国Math Works公司开发和发布的。Matlab在一个易于使用的可视化窗口环境中集成了数值分析与计算、矩阵的计算、图形的编辑以及非线性动态系统仿真等很多功能。Matlab为科学研究领域、工程设计和要进行有效数值运算的许多科学领域提供了一种很好的解决途径，而且在很大程度上摆脱了传统程序设计语言（例如C、Fortran）的编辑模式。Matlab体表了现今国际科学计算软件的先进水平。
Matlab具有很强大的功能，它不仅可以对矩阵进行运算、绘制函数图形和数据等、而且号可以创建用户界面、对其他编程语言的程序连接。Matlab的应用非常广泛，其主要应用在工程计算、数字信号处理与通讯、对数字图像进行处理、信号的检测、金融的模型建立与分析等很多领域。Matlab是一个很高级的矩阵语言，它包括控制语句（如if 语句、for语句等）、多种函数、数据结构、输入与输出，Matlab的编程特点面向对象的。在编写程序时用户可以在命令窗口中将输入语句此时会自动执行此语句，用户也可以事先编写好一个应用程序（M文件）后再对此文件进行运行。Matlab有很多的函数集，包括一些最基本的函数到例如矩阵计算，数字滤波器频率响应、双线性变换等复杂函数。Matlab中的函数能解决很多的问题其一般有矩阵的运算和方程的求解、微分方程组及偏微分方程组的求解、符号的运算、快速傅立叶变换统计与分析、在工程过程中对问题进行优化、对稀疏矩阵的运算、复数的各种运算、正余弦函数和其它初等函数的运算、多维数组的操作以及对建模进行动态仿真等。
Matlab中有很丰富的数字信号处理工具箱，其工具箱使用非常简便。在数字信号处理中有多种算法，如FFT，傅立叶变换，卷积，滤波器设计，滤波器设计等，都是只用一条语句就能调用[11]。Matlab在数字信号处理中常用的函数有波形的产生、滤波器的分析和设计、傅里叶变换、Z变换等，如：
波形产生：
sawtooth（锯齿波或三角波）Diric（Dirichlet或周期sinc函数）rand（白噪声信号波形）
square（方波）
sinc（sinc或函数）
chirp（chirp信号波形）
滤波器的分析：
abs（求幅值）
angle（求相角）
conv（求卷积）
freqz（数字滤波器频率响应）impz（数字滤波器的冲击响应）zplane（数字系统零极点图）
IIR滤波器设计：
butter（巴特沃斯数字滤波器）cheby1（切比雪夫I型）
cheby2（切比雪夫II型）maxflat（最平滤波器）
ellip（椭圆滤波器）
yulewalk（递归数字滤波器）bilinear（双线性变换）
impinvar（冲激响应不变法）
FIR滤波器设计：
triang（三角窗）
blackman（布莱克曼窗）
boxcar（矩形窗）
hamming（海明窗）
hanning（汉宁窗）
kaiser（凯塞窗）
fir1（基于窗函数法）
fir2（基于频率抽样法）
firrcos（上升余弦FIR滤波器设计法）
intfilt（内插FIR滤波器设计法）
kaiserord（用Kaiser窗设计FIR滤波器的参数估计）
各种变换：
czt（线性调频Z变换）
dct（离散余弦变换）
fft（一维快速傅里叶变换）
fft2（二维快速傅里叶变换）
idct（逆离散余弦变换）
ifft（一维逆快速傅里叶变换）
ifft2（二维逆快速傅里叶变换）
hilbert（Hilbert变换）
2.3 MATLAB优势和特点
（1）丰富的工作平台和编程环境
Matlab是由很多的工具构成的，这些工具使用户能很方便的使用Matlab函数与文件等。Matlab工具中有很多工具都是采用的用户界面操作方式。随着Matlab逐渐往商业化方向发展以其及软件自身的不断完善升级，Matlab对其用户界面也在不断的完善，人和机的交互性变得更强，操作更容易更方便。而且在新版本的Matlab中提供了比较全面的的联机查询功能和帮助系统，这对于用户的使用提供了极大的方便。Matlab的编程环境有比较完善的调试系统，没编译过的程序就可以直接进行运行，并且能够及时地把错误报告出来及对出错原因的分析。
（2）出色的图形处理功能
方便的数据可视化的功能是Matlab生来具有的，将向量与距阵用图形的形式表达出来，而且同时可以对图形标注与打印。较高水平层次的作图包括二维图形和三维图形的可视化、数字图象的处理、动画作图和表达式的作图等。最新版Matlab对于整个图形的处理功能作了多处的改进和完善，使他在平常的数据可视化软件同时具有的功能（如二维曲线绘制、处理等）方面进一步完善，同时具对于其它软件没有的一些功能（例如对图形进行光照处理、色度的处理等），Matlab也同样表现了非同凡响处理能力。而且Matlab对一些特殊的可视化要求，例如图形形成和编辑等，也都有相应的功能函数，
保证了用户对图像方面的要求[12]。另外最新版本的Matlab在图形用户界面的制作上进行了很大的改进，满足了对这方面有要求的客户。
（3）强大的科学计算机数据处理能力
Matlab包含了许多的算法。其拥有的700多个工程项目中需要用到各种数学函数，满足了用户所需要的很多种计算的功能。在函数里所用到的算法基本上都是科学研究以及在各种工程计算中最新研究出来的成果。在很多情况下，我们用它来替换底层的编程语言，例如C语言和C++等。在计算和要求相同的情况下，使用Matlab的编程语言工作量会大大减少，节省了程序计算的时间。Matlab有很多的函数集，包括一些最基本的函数到例如矩阵计算，数字滤波器频率响应、双线性变换等复杂函数。Matlab中的函数能解决很多的问题一般有矩阵的运算和方程的求解、微分方程组及偏微分方程组的求解、符号的运算、快速傅立叶变换统计与分析、在工程过程中对问题进行优化、对稀疏矩阵的运算、复数运算、正余弦函数和其它初等函数的运算、多维数组的操作以及对建模进行动态仿真功能的实现。
（4）简单的程序语言
Matlab一个强大的距阵/阵列语言，它包含了各种控制语句、丰富的函数功能、对数据的输入、输出以及面向对象的编程特点。使用者在命令窗口中把输入语句和执行命令进行同步，或者先编好一个较大的应用程序后再对其直接运行。新版本的Matlab语言是以最为流行的C＋＋作为基础的，所以语法特征方面与C＋＋语言很相似，并且比C＋＋更简单，更符合使用者对表达式的书写格式的要求。使之更有利于不是计算机专业的人使用。而且Matlab语言可移植性好、可拓展性极强，这也是MATLAB能够深入到科学研究及工程计算各个领域的重要原因。
（5）常用的模块集合工具箱
Matlab针对不同的领域都分别开发了相应功能的模块集合和工具箱。通常来说，这些均是由各自不同领域的专家所开发的，用户能够直接对工具箱进行使用而不需要用户亲自去编写代码。现在，Matlab已经把工具箱的应用范围扩大到了科学技术的研究以及工程方面的应用等领域，例如数据信息的采集、数据库接口应用、数据概率统计、偏微分方程的求解、神经网络、小波形分析、数字信号处理、图像的编辑及处理、系统辨识、控制系统设计、LMI控制、鲁棒控制、模型预测、模糊逻辑、金融分析、地图工具、非线性控制设计、实时快速原型及半物理仿真、嵌入式系统开发、定点仿真、DSP与通讯、电力系统仿真等，都在工具箱（Toolbox）家族中有了一定的基础。
（6）实用的程序接口和发布平台
目前最新版本的Matlab可以用Matlab编译器和C/C++数学库和图形库，将Matlab 程序自动转换为C或C++代码。允许用户编写的语言程序在Matlab中或C和C＋＋语言程序中都可以相互转换运行程序。
Matlab中的一个极其重要特点就是它拥有一套程序扩展系统和一组被称为工具箱应用子程序。工具箱是Matlab函数的子程序库，所有工具箱都是为某个科学专业领域和一些特殊的应用而定制的，其主要应用包含数字信号处理、自动控制系统、模糊逻辑、小波形信号的分析和系统的仿真等各个方面的应用[13]。
（7）应用软件开发
在Matlab的开发环境中，用户可以更加方便的对多个文件和图形视窗进行控制；在编程方面提供了函数嵌套的应用；在图形编辑方面，提供了功能强大的图形标注和图形处理等功能；在输入与输出方面，可以直接面向Excel和HDF5。
(8) Matlab常用工具箱介绍
Matlab主工具箱——Matlab Main Toolbox
控制系统工具箱——Control System Toolbox
通讯工具箱——Communication Toolbox
财政金融工具箱——Financial Toolbox
系统辨识工具箱——System Identification Toolbox
模糊逻辑工具箱——Fuzzy Logic Toolbox
图象处理工具箱——Image Processing Toolbox
线性矩阵不等式工具箱——LMI Control Toolbox
μ分析工具箱——μ-Analysis and Synthesis Toolbox
神经网络工具箱——Neural Network Toolbox
优化工具箱——Optimization Toolbox
偏微分方程工具箱——Partial Differential Toolbox
鲁棒控制工具箱——Robust Control Toolbox
信号处理工具箱——Signal Processing Toolbox
样条工具箱——Spline Toolbox
统计工具箱——Statistics Toolbox
符号数学工具箱——Symbolic Math Toolbox
动态仿真工具箱——Simulink Toolbox
系统辨识工具箱——System Identification Toolbox
小波工具箱——Wavele Toolbox
例如：控制系统工具箱包含如下功能：
连续系统设计和离散系统设计
状态空间和传递函数以及模型转换
时域响应（脉冲响应、阶跃响应、斜坡响应）
频域响应（Bode图、Nyquist图）
根轨迹、极点配置
图像处理工具箱的功能：
对图像进行增强和去掉模糊
对图像进行分割，提取其形态和特征
用来处理和显示、浏览图像的工作过程
对图像进行变换
3 方案设计
3.1 低通滤波器的介绍
低通滤波器是容许低于截止频率的信号通过，但高于截止频率的信号不能通过的电子滤波装置。对于不同滤波器而言，每个频率的信号的强弱程度各不相同。当被应用在音频方面时，它通常被称为高频率剪切滤波器, 或者被称为高音消除滤波器。
低通滤波器有很多种不同形式的概念，其包含了平滑数据的数字算法、音障、图像的模糊处理等，这两个工具都通过剔除短期波动、保留长期发展趋势提供了信号的平滑形式。
低通滤波器有很多种，其中，最通用的就是巴特沃斯滤波器和切比雪夫滤波器。3.2巴特沃斯滤波器的基本理论
Butterworth滤波器是经常使用的滤波器的一种。巴特沃斯滤波器具有在通频带内的频率响应曲线尽可能平坦的特点，没有明显起伏现象，而阻频带内则不断下降直到为零。在巴特沃斯滤波器振幅的对角频率波特图上,从边界角频率开始,振幅随着角频率的增加而逐渐减少,并逐渐接近负的无限大。
尤其是随着滤波器的阶数增加,其衰减斜率也会不断增加,直到达到最大程度平坦 其中最平坦型低通滤波器原型的衰减函数为:
2()10lg(1)A L πωεω=+ (3-1)
butter 函数可以设计低通、高通、带通和带阻滤波器。利用[ba]=butter(n,Wn,‘ftype ’)方式可以设计一个阶数为n 、截止频率为Wn 的低通滤波器。其中参数ftype 的形式确定了滤波器的形式， 当它为higll ’时得到高通滤波器[14]。若Wn 是一个含有两个元素向量[wl w2]，则返回的[a ，b]所构成的滤波器是阶数为2n 的带通滤波器，滤波器的通带范围一般是wl 巴特沃思低通滤波器的幅度平方平方函数为： ()n c j H 2211 ???? ??+=ωωω (3-2) 其中，n 为正整数代表滤波器的阶数，c ω为低通滤波器的截止频率。 该滤波器具有一些特殊的性质： （1）对所有的n ，都有当ω=0时，2(0)1 H j = （2）对所有的n ，都有当c ωω=时，21 ()2H j ω= 即在c ωω=处有3dB 的衰减； （3）当ω→∞时，巴特沃思滤波器趋向于理想的低通滤波器。 （4）在c ωω<的通带内2 ()H j ω有最大平坦的幅度特性，因而巴特沃思滤波器又称 最平幅度特性滤波器。随着ω由0到c ω， 2 ()H j ω单调减小，n 越大减小的越慢，也就 是通内特性越平坦。 （5）当c ωω>，即在过渡带及阻带中，2 ()H j ω也随ω增加而单调减小，但是/c ωω>1,故比通带内衰减的速度要快得多,n 越大,衰减速度越快。 （6）在ω=0处平方幅度响应的各级导数均存在且等于0，因此在该点上取得最大值，且具有最大平坦特性。 巴特沃斯(Butterworth) 滤波器是一种具有最大平坦幅度响应的低通滤波器,它被广泛的应用在通信的各种领域中,在电测量等方面也具有非常广泛的用途,可以被用作为信号检测的滤波器。巴特沃斯滤波器具有在通频带内的频率响应曲线最大限度平坦的这一 特点，没有明显的起伏现象而在阻频带内不断下降直到为零。 阶数n 越高，其幅频特性越好，低频检测信号保真度越高。巴特沃思滤波器在线性相位、衰减斜率和加载特性三个方面具有特性均衡的优点，因此在实际使用中，巴特沃思滤波器已被列为首选。而且在我们的生活中也都可以看到对滤波器的使用。 3.3 低通巴特沃斯滤波器的设计 （1）根据技术指标通带截止频率p Ω,通带最大衰减系数p α,阻带截止频率s Ω， 阻带最小衰减系数s α，利用公式 N=-lg lg sp sp k λ(其中/sp s p λ=ΩΩ ， sp k = )求出滤波器的阶数N 。 （2）在求出归一化极点k p ，代入公式121()22k k j N p e ++=，（k=0,1,.....,N-1）得到归 一化传输函数()a H p 。 （3）将()a H p 去归一化。将/c p s =Ω带入()a H p ，将得到实际的滤波器传输函数()a H p 。 Butter 函数可设计低通、高通、带通和带阻的数字和模拟IIR 滤波器，其特性为使通带内的幅度响应最大限度地平坦，但同时损失截止频率处的下降斜度。在期望通带平滑的情况下，可使用butter 函数。butter 函数的用法为：[b,a]=butter(n,Wn,/ftype/)其中n 代表滤波器阶数，Wn 代表滤波器的截止频率，这两个参数可使用buttord 函数来确定。buttord 函数可在给定滤波器性能的情况下，求出巴特沃斯滤波器的最小阶数n ，同时给出对应的截止频率Wn 。buttord 函数的用法为：[n,Wn]= buttord(Wp,Ws,Rp,Rs)其中Wp 和Ws 分别是通带和阻带的拐角频率（截止频率），其取值范围为0至1之间[15]。当其值为1时代表采样频率的一半。Rp 和Rs 分别是通带和阻带区的波纹系数。 不同类型（高通、低通、带通和带阻）滤波器对应的Wp 和Ws 值遵循以下规则： a ．高通滤波器：Wp 和Ws 为一元矢量且Wp>Ws ； b ．低通滤波器：Wp 和Ws 为一元矢量且Wp c ．带通滤波器：Wp 和Ws 为二元矢量且Wp d ．带阻滤波器：Wp 和Ws 为二元矢量且Wp>Ws ，Wp=[0.1,0.8],Ws=[0.2,0.7]。 4 滤波器的仿真 4.1 仿真程序 clear all dt=0.005; %设定步长 t=0:dt:3; %设置3个频率的正弦信号300HZ ,500HZ,1000HZ s1=sin(2*pi*300*t); s2= sin(2*pi*500*t); s3= sin(2*pi*1000*t); s=s1+s2+s3; % 3个正弦信号叠加 figure(1); subplot(2,2,1); plot(t,s1); xlabel('t');title('300HZ正弦信号'); subplot(2,2,2); plot(t,s2); xlabel('t');title('500HZ正弦信号'); subplot(2,2,3); plot(t,s3); xlabel('t');title('1000HZ正弦信号'); subplot(2,2,4); plot(t,s); xlabel('t');title('合成信号'); ss=fft(s,4096); SS=(abs(ss(1:1:2049))); %求合成信号频谱 k1=0:2048; w1=(1/4096)*k1*10000; %取0......Fs/2的部分 figure(2); plot(w1,SS); grid %画频谱图 title('求原信号频谱'); %****通过低通滤波器*****% ws1=1000; %设计一个通带为600HZ，阻带为100HZ的低通滤波器wp1=600; wc=5000; wp=wp1/wc; ws=ws1/wc; 淮南师范学院2013届本科毕业论文 17 [n,wn]=buttord(wp,ws,1,30) %巴特沃斯低通滤波器 [b,a]=butter(n,wn); sb=3*filter(b,a,s) ; %合成信号通过低通滤波器 ssb=fft(sb,4096); %求频谱 SSb=abs(ssb(1:1:2049)); k1=0:2048; w1=(1/4096)*k1*10000; %画频谱图 figure(3); plot(w1,SSb); grid title ('经过低通滤波器后的信号频谱'); 4.2 仿真实现 图1 表示滤波器的阶数是 8 图2 仿真用到的信号 毕业设计用matlab仿真 篇一：【毕业论文】基于matlab的人脸识别系统设计与仿真(含matlab源程序) 基于matlab的人脸识别系统设计与仿真 第一章绪论 本章提出了本文的研究背景及应用前景。首先阐述了人脸图像识别意义；然后介绍了人脸图像识别研究中存在的问题；接着介绍了自动人脸识别系统的一般框架构成；最后简要地介绍了本文的主要工作和章节结构。 1.1 研究背景 自70年代以来.随着人工智能技术的兴起.以及人类视觉研究的进展.人们逐渐对人脸图像的机器识别投入很大的热情，并形成了一个人脸图像识别研究领域，.这一领域除了它的重大理论价值外，也极具实用价值。 在进行人工智能的研究中，人们一直想做的事情就是让机器具有像人类一样的思考能力，以及识别事物、处理事物的能力，因此从解剖学、心理学、行为感知学等各个角度来探求人类的思维机制、以及感知事物、处理事物的机制，并努力将这些机制用于实践，如各种智能机器人的研制。人脸图像的机器识别研究就是在这种背景下兴起的，因为人们发现许多对于人类而言可以轻易做到的事情，而让机器来实现却很难，如人脸图像的识别，语音识别，自然语言理解等。 如果能够开发出具有像人类一样的机器识别机制，就能够逐步地了解人 类是如何存储信息，并进行处理的，从而最终了解人类的思维机制。 同时，进行人脸图像识别研究也具有很大的使用价依。如同人的指纹一样，人脸也具有唯一性，也可用来鉴别一个人的身份。现在己有实用的计算机自动指纹识别系统面世，并在安检等部门得到应用，但还没有通用成熟的人脸自动识别系统出现。人脸图像的自动识别系统较之指纹识别系统、DNA鉴定等更具方便性，因为它取样方便，可以不接触目标就进行识别，从而开发研究的实际意义更大。并且与指纹图像不同的是，人脸图像受很多因素的干扰:人脸表情的多样性;以及外在的成像过程中的光照，图像尺寸，旋转，姿势变化等。使得同一个人，在不同的环境下拍摄所得到的人脸图像不同，有时更会有很大的差别，给识别带来很大难度。因此在各种干扰条件下实现人脸图像的识别，也就更具有挑战性。 国外对于人脸图像识别的研究较早，现己有实用系统面世，只是对于成像条件要求较苛刻，应用范围也就较窄，国内也有许多科研机构从事这方而的研究，并己取得许多成果。 1.2 人脸图像识别的应用前景 人脸图像识别除了具有重大的理论价值以及极富挑战 以下文档格式全部为word格式，下载后您可以任意修改编辑。 摘要 本文概述了信号仿真系统的需求、总体结构、基本功能。重点介绍了利用Matlab软件设计实现信号仿真系统的基本原理及功能，以及利用Matlab 软件提供的图形用户界面（Graphical User Interfaces ,GUI）设计具有人机交互、界面友好的用户界面。本文采用Matlab 的图形用户界面设计功能, 开发出了各个实验界面。在该实验软件中, 集成了信号处理中的多个实验, 应用效果良好。本系统是一种演示型软件,用可视化的仿真工具,以图形和动态仿真的方式演示部分基本信号的传输波形和变换，使学习人员直观、感性地了解和掌握信号与系统的基本知识。随着当代计算机技术的不断发展，计算机逐渐融入了社会生活的方方面面。计算机的使用已经成为当代大学生不可或缺的基本技能。信号与系统课程具有传统经典的基础内容，但也存在由于数字技术发展、计算技术渗入等的需求。在教学过程中缺乏实际应用背景的理论学习是枯燥而艰难的。为了解决理论与实际联系起来的难题国内外教育人士目光不约而同的投向一款优秀的计算机软件——MATLAB。通过它可用计算机仿真，阐述信号与系统理论与应用相联系的内容，以此激发学习兴趣，变被动接受为主动探知，从而提升学习效果，培养主动思维、学以致用的思维习惯。以MATLAB 为平台开发的信号与系统教学辅助软件可以充分利用其快速运算，文字、动态图形、声音及交互式人机界面等特点来进行信号的分析及仿真。运用MATLAB 的数值分析及计算结果可视化、信号处理工具箱的强大功能将信号与系统课程中较难掌握和理解的重点理论和方法通过概念浏览动态演示及典型例题分析等方式，形象生动的展现出来，从而使学生对所学 美术与设计学院毕业创作（设计）说明 类别《室内空间设计》 姓名： 学号： 作品名称： 专业/届别： 指导老师： 职称： 中文摘要 本次设计为149平的家具设计图，是表达业主一种的生活态度。现代简约家居设计，是年轻喜爱的简约而很有个性、功能性的一种设计风格，该方案所选用的设计风格为现代简约风格，就是通过对比度，和空间的明亮感给人一种温馨时尚的浪漫气息。 本次设计根据业主要求，以人为本不仅从居住的舒适性方面进行考虑，更考虑业主一天劳累奔波，通过颜色明亮让他回到家可以更快的缓解工作压力，忘却不悦越心情,符合业主的心里，摒弃一切复杂的装饰。 关键词：家居设计、现代简约风格、简约时尚 目录 摘要.................................................................................I 前言 (1) 第一章室内设计的概述 (2) 第二章设计风格与构思 (3) 设计风格 (3) 设计构思 (4) 第三章设计作品陈述 (5) 客厅设计 (5) 主卧室设计 (5) 书房设计 (6) 餐厅设计 (7) 第四章总结 (8) 参考文献 (9) 附录 (10) 致谢 (15) 绪论（前言） 在经济迅猛发展的今天，人们对居住空间的使用功能与审美功能提出了更新、更高的要求，人们可以根据自身喜好充分运用各种内饰与材料来创造个性化的室内空间。 如今消费者更多追求的是环保化、个性化、简洁化的设计风格。并且追求的是一种对当今文化内涵的诠释，一种个性的表现。人们对自己的生活环境需求在不断提高。渴望得到一种简洁大方，崇尚舒适的空间，以此来转换精神的空间。 本课题主要是通过对业主生活需求，从外型上，功能上，颜色布局和材料的选择配上合理设计，让业主业主不仅能感受到时尚现代简约而不简单的设计，又能让业主感受到家的温馨和港湾，让业主能回到家感受到宽敞明亮，忘却工作上的疲惫和都市的喧哗。 第一章室内设计概述 室内设计也称为室内环境设计，室内环境是与人们生活关系最为密切的环节。室内空间是根据空间的使用情况、所处的环境和相应的要求，运用科学的技术手段和设计方案，改造出功能合理、居住舒适、满足人们物质和精神需求的室内空间环境。这一空间环境具有利用价值，更能满足人们的功能要求，也反应了历史、建筑特色等因素。环境设计不仅给我们提供功能适宜空间，更重要的是提高了人们的生活 基于matlab的毕业论文题目参考 MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。以下是基于matlab的毕业论文题目，供大家参考。 基于matlab的毕业论文题目一： 1、基于遗传算法的小麦收割机路径智能优化控制研究 2、零转弯半径割草机连续翻滚特性参数化预测模型 3、基于MATLAB的PCD铰刀加工硅铝合金切削力研究 4、基于状态反馈的四容水箱控制系统的MATLAB仿真研究 5、基于Matlab软件的先天性外耳道狭窄CT影像特点分析 6、Matlab仿真在船舶航向自动控制系统中的研究与仿真 7、基于MATLAB的暂态稳定措施可行性仿真与分析 8、基于MATLAB的某专用越野汽车动力性能分析 9、基于MATLAB的电力系统有源滤波器设计 10、基于MATLAB和ANSYS的弹簧助力封闭装置结构分析 11、基于Matlab的液力变矩器与发动机匹配计算与分析 12、运用MATLAB绘制接触网下锚安装曲线 13、基于MatlabGUI的实验平台快速搭建技术 14、基于MATLAB的激光-脉冲MIG复合焊过程稳定性评价 15、测绘数据处理中MATLAB的优越性及应用 16、基于MATLAB柴油机供油凸轮型线设计 17、基于MATLAB语言的TRC加固受火后钢筋混凝土板的承载力分析方法 18、MATLAB辅助OptiSystem实现光学反馈环路的模拟 19、基于MATLABGUI的电梯关门阻止力分析系统设计 20、基于LabVIEW与MATLAB混合编程的手势识别系统 21、基于MATLAB的MZ04型机器人运动特性分析 22、MATLAB在煤矿巷道支护参数的网络设计及仿真分析 23、基于MATLAB的自由落体运动仿真 24、基于MATLAB的电动汽车预充电路仿真 25、基于Matlab的消弧模型仿真研究 26、基于MATLAB/GUI的图像语义自动标注系统 27、基于Matlab软件GUI的机械波模拟 28、基于Matlab的S曲线加减速控制算法研究 29、基于Matlab和Adams的超速机柔性轴系仿真 30、基于Matlab与STM32的电机控制代码自动生成 31、基于Matlab的相机内参和畸变参数优化方法 32、基于ADAMS和MATLAB的翻转机构联合仿真研究 33、基于MATLAB的数字图像增强软件平台设计 34、基于Matlab的旋转曲面的Gif动画制作 35、浅谈Matlab编程与微分几何简单算法的实现 PCB仿真设计毕业论文 【摘要】 随着微电子技术和计算机技术的不断发展，信号完整性分析的应用已经成为解决高速系统设计的唯一有效途径。借助功能强大的Cadence公司SpecctraQuest 仿真软件，利用IBIS模型，对高速信号线进行布局布线前信号完整性仿真分析是一种简单可行行的分析方法，可以发现信号完整性问题，根据仿真结果在信号完整性相关问题上做出优化的设计，从而缩短设计周期。 本文概要地介绍了信号完整性(SI)的相关问题，基于信号完整性分析的PCB 设计方法，传输线基本理论，详尽的阐述了影响信号完整性的两大重要因素—反射和串扰的相关理论并提出了减小反射和串扰得有效办法。讨论了基于SpecctraQucst的仿真模型的建立并对仿真结果进行了分析。研究结果表明在高速电路设计中采用基于信号完整性的仿真设计是可行的, 也是必要的。 【关键字】 高速PCB、信号完整性、传输线、反射、串扰、仿真 Abstract With the development of micro-electronics technology and computer technology，application of signal integrity analysis is the only way to solve high-speed system design. By dint of SpecctraQuest which is a powerful simulation software, it’s a simple and doable analytical method to make use of IBIS model to analyze signal integrity on high-speed signal lines before component placement and routing. This method can find out signal integrity problem and make optimization design on interrelated problem of signal integrity. Then the design period is shortened. In this paper，interrelated problem of signal integrity, PCB design based on signal integrity, transmission lines basal principle are introduced summarily．The interrelated problem of reflection and crosstalk which are the two important factors that influence signal integrity is expounded. It gives effective methods to reduce reflection and crosstalk. The establishment of emulational model based on SpecctraQucst is discussed and the result of simulation is analysed. The researchful fruit indicates it’s doable and necessary to adopt emulational design based on signal integrity in high-speed electrocircuit design. Key Words High-speed PCB、Signal integrity、Transmission lines、reflect、crosstalk、simulation 创新实践报告 目录 本次设计在设计中运用简洁的造型、明快的基调、和谐的陈设搭配,将人与家居环境融合起来,并体现现代家居生活的品质,以舒适作为室内装饰的出发点,舍弃复杂的造型和繁复的装饰,使总体空间大气、优雅而又整洁、宁静。 色彩在室内装饰中是另一个重要的元素,虽然色彩的存在离不开具体的物体,但它却具有比较形态、材质、大小更强的视觉感染力,视觉效果更直接,根据空间使用者的职业和年龄,以及空间的氛围需求选择不同的色彩,以此创造相应的室内空间个性。 在这个设计方案中现代简约风格在设计中得到了淋漓尽致的诠释。这种风格的家居没有花哨的装修,没有让人眼花缭乱的物件,摒弃了一切繁复的装饰。 关键词室内装饰简洁色彩 一、设计定位 本次设计的案例中没有浓烈的色彩,没有烦琐装饰的居室风格。人在其中,能获得一种解放,一种不被环境包围的释然。于是,人和家具便脱离了空间的概念和谐相处,这就是现代简约居室的魅力。 简约的居室一定不是花哨的,给人的感觉不是浓妆艳抹,而是宁静利索。简约的用色定义并不是只用单一种颜色,但是一般来讲,简约空间里的主题颜色不要超过两种,最好是一种,作为点缀的颜色面积一定要小,在整体设计中起到画龙点睛 的作用,但最好不要“喧宾夺主”。 家装提倡天然的装饰材料,没有艳丽的色彩,没有过多的修饰,整体设计横平竖直,还原材料的本体。天然石材如大理石、花岗岩等,天然木材,这些材料来源于自然,拉近了人和材料、人和自然的距离,给人一种亲切感,整体极简现代。 以自然为本、力求简洁是本案的设计定位。 二、设计过程及分析 根据以上原则,方案初步在设计初期的展开过程中,首先对原始图框进行深入的分析,划分所需的功能区域,整体地对平面设计功能做出一个结构功能划分图。 1.客厅 由此确定了整个起居室的大致功能的布置,根据人的视觉及风水学的要求,摆放家具,并留出宽阔的位子方便人的流动。 此次设计的客厅简洁大方,大气中也能透着家庭的温馨,米黄色的背景搭配黑色胡桃木的装饰体现了主人多元化的审美观。以简约为主的装饰。直接体现家庭成员利落的生活态度。仅有的一件装饰品便是墙上的装饰画,它的应用充分反映出主人的喜好和品位,并将客厅的色彩和比例元素纳入其中,整体关系协调,使客厅的气氛得到了升华。规划出一个全家人都喜欢的居家风格,让客厅成为全家人最喜欢的聚会场所,因此客厅的装饰变的尤为重要。 语音信号处理系统设计 摘要：语音信号处理是研究用数字信号处理技术对语音信号进行处理的一门学科。语音信号处理的目的是得到某些参数以便高效传输或存储,或者是用于某种应用，如人工合成出语音、辨识出讲话者、识别出讲话内容、进行语音增强等。本文简要介绍了语音信号采集与分析以及语音信号的特征、采集与分析方法，并在采集语音信号后，在MATLAB 软件平台上进行频谱分析,并对所采集的语音信号加入干扰噪声，对加入噪声的信号进行频谱分析，设计合适的滤波器滤除噪声，恢复原信号。利用MATLAB来读入（采集）语音信号，将它赋值给某一向量，再将该向量看作一个普通的信号，对其进行FFT变换实现频谱分析，再依据实际情况对它进行滤波，然后我们还可以通过sound命令来对语音信号进行回放，以便在听觉上来感受声音的变化。 关键词：Matlab，语音信号，傅里叶变换，滤波器 1课程设计的目的和意义 本设计课题主要研究语音信号初步分析的软件实现方法、滤波器的设计及应用。通过完成本课题的设计，拟主要达到以下几个目的： 1.1．了解Matlab软件的特点和使用方法。 1.2．掌握利用Matlab分析信号和系统的时域、频域特性的方法； 1.3．掌握数字滤波器的设计方法及应用。 1.4．了解语音信号的特性及分析方法。 1.5．通过本课题的设计，培养学生运用所学知识分析和解决实际问题的能力。 2 设计任务及技术指标 设计一个简单的语音信号分析系统，实现对语音信号时域波形显示、进行频谱分析， 利用滤波器滤除噪声、对语音信号的参数进行提取分析等功能。采用Matlab设计语言信号分析相关程序，并且利用GUI设计图形用户界面。具体任务是： 2.1．采集语音信号。 2.2．对原始语音信号加入干扰噪声，对原始语音信号及带噪语音信号进行时频域分析。 2.3．针对语音信号频谱及噪声频率，设计合适的数字滤波器滤除噪声。 2.4．对噪声滤除前后的语音进行时频域分析。 2.5.对语音信号进行重采样，回放并与原始信号进行比较。 2.6．对语音信号部分时域参数进行提取。 2.7．设计图形用户界面（包含以上功能）。 3 设计方案论证 3.1语音信号的采集 使用电脑的声卡设备采集一段语音信号，并将其保存在电脑中。 3.2语音信号的处理 语音信号的处理主要包括信号的提取播放、信号的重采样、信号加入噪声、信号的傅里叶变换和滤波等，以及GUI图形用户界面设计。 Ⅰ.语音信号的时域分析 语音信号是一种非平稳的时变信号，它携带着各种信息。在语音编码、语音合成、语音识别和语音增强等语音处理中无一例外需要提取语音中包含的各种信息。语音信号分析的目的就在与方便有效的提取并表示语音信号所携带的信息。语音信号分析可以分为时域和变换域等处理方法，其中时域分析是最简单的方法。 Ⅱ.语音信号的频域分析 信号的傅立叶表示在信号的分析与处理中起着重要的作用。因为对于线性系统来说，可以很方便地确定其对正弦或复指数和的响应，所以傅立叶分析方法能完善地解决许多信号分析和处理问题。另外，傅立叶表示使信号的某些特性变得更明显，因此，它能更 中文摘要 随着国民经济的的快速发展和人民生活水平的不断提高，城市生活节奏的加快，在住房状况不断改善的同时，人们对室内装潢的要求也越来越高，各种装潢材料层出不穷令人眼花缭乱，现代人生活越来越追求时尚、舒适、环保和健康，而流行中的简约主义更体现出人们个性化的一面。本文简要的阐述和分析了三室一厅现代室内设计的新宠“简约主义风格”。 现代简约风格，简洁和实用是其基本特点，也是其基本理念。简约风格已经大行其道几年了，仍旧保持较猛的势头，这是因为人们装修时在经济、实用的同时，体现了一定的文化品味。而简约风格不仅注重居室的实用性，而且还体现出了工业化社会生活的精致与个性，符合现代人的生活品位。 关键词：现代时尚，简洁，实用 目录 中文摘要 (1) 引言 (3) 一.课题研究的主要内容 (4) 二. 课题风格的含义 (5) 三. 课题研究的意义和目的 (5) 四. 设计方案实现 (6) 五. 设计原理 (7) 六. 设计过程 (8) 结束语 (9) 致谢 (10) 参考文献 (11) 引言 有人说设计就是纯粹的艺术，张扬个性，我认为这是不全面的。随着国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，在住房状况不断改善的同时，人们对室内装潢的要求也越来越高，各种装潢材料层出不穷令人眼花缭乱，但是如果采用不适当的装潢材料和家庭用品甚至各种电器，就很可能造成室内环境污染。 所以设计，是解决生活、行为问题。 我其实很反对室内设计做得中看不中用，我觉得不该刻意去搞什么概念，因为那不是真正地在反映我们的生活状态，离生活其实太远太远，仅仅是用来展示的。然而其实设计就像我的导师经常说的那样，就是要解决我们的生活问题，或者是行为问题，这才叫设计。 前言 电力系统中的各种设备，由于内部绝缘的老化、损坏或遇有操作人员的无操作，或由于雷电、外力破坏等影响，可能发生故障和不正常运行情况。电力系统继电保护的任务就是自动、迅速、有选择性的将系统中的故障切除，或者发出各种信号。 电力系统对继电保护设备的技术指标和产品质量的要求已越来越高，各种科研单位和制造厂商在科研上的投入也越来越多。现有的继电保护设备存在调试方法效率低，调试过程复杂，认为因素影响大，调试生产在同一场地完成设备，这造成了继电保护设备难于批量生产、调试。电力系统是一个系统工程，其自动化产品需经组屏使用，对整屏仅仅采用人工对线是不够的，为了提高整屏质量，要求所有整屏在出厂前完成在运行环境下的各种实验，相对于原来的调试方式，投资少，体积小，接线方式更改方便，并能方便操作的实用化仿真系统显得非常重要，为此目的而使用继电保护仿真技术组成的系统称谓继电保护仿真测试系统。 继电保护随着电路系统的发展孕育而生，随着科技的发展，保护装置从最初的熔断器发展到晶体管继电保护装置，再到日前广泛应用的微机保护，新技术的应用在其中起到了积极的作用。而目前电力系统的整定计算，多数设计及校验人员仍然完全靠手工计算及整定并手工绘制TCC曲线，工作耗时较长，效率较低。ETAP软件]1[的继电保护配合模块是国际主流的继电保护配合仿真软件，该模块可有效应用于继电保护整定计算，方便校验，并且可以对任意支路生成时间电流曲线（TCC曲线），可以仿真任意点故障时继电器的动作顺序和动作时间。 本文利用ETAP软件对电力系统的继电保护设备配合进行仿真，首先利用ETAP进行建模，然后利用ETAP实现电力系统输电线路的故障仿真，进行短路计算，获取继电保护整定所需要的数据，然后选取合适的保护方案，最后利用ETAP 软件进行继电保护仿真，校验方案的可行性。 1 毕业设计论文 基于MATLAB的PID控制器设计 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期： 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日 摘要 随着科学技术的发展，计算机仿真技术呈现出越来越强大的活力，它大大节省了人力、物力和时间成本，在当今教学、科研、生产等各个领域发挥着巨大的作用。使用MATLAB和SIMULINK作为辅助教学软件，一方面可以摆脱繁杂的大规模计算；另一方面还可以使学生有机会自己动手构建模型，所花费的代价要远小于实际建模。Simulink是Mathworks公司推出的基于Matlab平台的著名仿真环境Simulink作为一种专业和功能强大且操作简单的仿真工具，目前已被越来越多的工程技术人员所青睐，它搭建积木式的建模仿真方式既简单又直观，而且已经在各个领域得到了广泛的应用。 本文主要探究数字频带通信系统的各种传输方式的优良特性，分别为ASK、FSK、PSK、QPSK几种基本但是非常重要的方式，并通过使用MATLAB中SIMULINK功能对各种方式进行仿真，展示数字通信系统的工作过程，最后通过数字信号的分析可以得出各种数字通信方式的误码率，并且分析得出QPSK为最佳的传输方式。主要由于QPSK信号的相位是四个正交的点，这样相对别的方式拥有最好的欧氏距离，也就是说抗干扰能力最强，而且QPSK信号产生非常简单，所以QPSK在日常数字传输中得到广泛应用。 关键字:数字通信系统,Matlab,ASK,FSK,PSK,仿真. Abstract With the development of science and technology, computer simulation technology becomes more and more powerful vitality, it saves the manpower, material resources and time , it plays an important role in the teaching, scientific research, production and other fields. MATLAB with its powerful function in simulation software in many science and engineering talent showing itself, it becomes the most popular international computing software tools. MATLAB not only has strong function and easy operation, the user can concentrates on the research questions, and it doesn't need to spend too much time on programming. MATLAB and SIMULINK are used as the auxiliary teaching software, one can get rid of the large-scale complicated computation; on the other hand, also can make the students have the opportunity to do-it-yourself model construction, the cost to be far less than the actual modeling. Simulink is Mathworks's famous Simulink simulation environment based on Matlab platform as a professional and functional simulation tool with powerful and simple operation, it has been favored by more and more engineering and technical personnel, it builds the modeling method building is simple and intuitive, and has been in various fields has been widely applied. The excellent properties of various transmission methods this paper mainly research on digital band communication system, respectively ASK, FSK, PSK, QPSK several basic but very important, and by using the SIMULINK function in MATLAB of various simulation, to show the reader the work process of digital communication system, finally, through the analysis of digital signal can be obtained. Rate of various digital communication mode, and analysis of the transmission mode of QPSK the best. Mainly due to the phase of the QPSK signal is four orthogonal, so relative to other ways to have the best Euclidean distance, that is to say the anti-interference ability is the strongest, and the QPSK signal generation is very simple, so 一、课程设计内容 此次课程设计的主要内容是 2ASK调制信号仿真。 二、设计原理及步骤: （一）设计原理 2ASK是利用代表数字信息“0”或“1”的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时续的输出。有载波输出时表示发送“1”，无载波输出时表示发送“0”。根据幅度调制的原理，2ASK 信号可表示为0e(t)=s(t)cosw(t) c，式中w c为载波角频率，h(t)=cos w c(t)为载波信号，二进制基带信号s(t)为随机的单极性NRZ 矩形脉冲序列。 S(t)的功率谱密度为 2 11 ()()() 44 s b b P f T Sa fT f π =+?。2ASK 信号的功率谱密度是基带信号功率谱密度() s P f的线性搬移，2ASK 信号的功率谱密度为 1 ()[(+f)()] 4 e s c s c P f P f P f f =+- 。 （二）仿真步骤 1、函数文件 （1）函数FFT_SHIFT function [f,sf]=FFT_SHIFT(t,st) dt=t(2)-t(1); T=t(end); df=1/T; N=length(t); f=[-N/2:N/2-1]*df; sf=fft(st); sf=T/N*fftshift(sf); （2）函数INSERT0 function [out]=INSERT0(d,M) N=length(d); out=zeros(1,M*N); for i=0:N-1; out(i*M+1)=d(i+1); end 2、主程序代码 fc=2; %载波频率2Hz N_sample=10; N=200; %码元数 Ts=1; %1Band/s dt=Ts/fc/N_sample; %波形采样间隔t=0:dt:N*Ts-dt; Lt=length(t); T=t(end); %产生二进制信源 d=sign(randn(1,N)); 1 绪论 1.1课题研究背景及目的 1.1.1 研究背景 直流调速系统的主要优点在于调速范围广、静差率小、稳定性好以及具有良好的动态性能。在相当长时期内，高性能的调速系统几乎都是直流调速系统。尽管如此，直流调速系统却解决不了直流电动机本身的换向和在恶劣环境下的不适应问题，同时制造大容量、高转速及高电压直流电动机也十分困难，这就限制了直流拖动系统的进一步发展。 交流电动机自1985年出现后，由于没有理想的调速方案，因而长期用于恒速拖动领域。20世纪70年代后，国际上解决了交流电动机调速方案中的关键问题，使得交流调速系统得到了迅速的发展，现在交流调速系统已逐步取代大部分直流调速系统。目前，交流调速已具备了宽调速范围、高稳态精度、快动态响应、高工作效率以及可以四象限运行等优异特性，其稳、动态特性均可以与直流调速系统相媲美。 与直流调速系统相比，交流调速系统具有以下特点： （1）容量大； （2）转速高且耐高压； （3）交流电动机的体积、重量、价格比同等容量的直流电动机小，且结构简单、经济可靠、惯性小； （4）交流电动机环境使用性强，坚固耐用，可以在十分恶劣的环境下使用； （5）高性能、高精度的新型交流拖动系统已达同直流拖动系统一样的性能指标； （6）交流调速系统能显著的节能； 从各方面看，交流调速系统最终将取代直流调速系统。 1.1.1研究目的 本课题主要运用MATLAB-SIMULINK软件中的交流电机库对交流电动机调速系统进行仿真，由仿真结果图直接认识交流系统的机械特性。本文重点对三相交流调压调速系统进行仿真研究，认识PID调节器参数的改变对系统性能的影响，认识该系统动态及静态性能的优劣及适用环境。 1.2 文献综述毕业设计用matlab仿真
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报 告 题 目： 学 院 名 称： 姓 名：
基于 matlab 的通信系统仿真 信息工程学院 余盛泽 11042232 温 靖
班 级 学 号： 指 导 老 师：
二 O 一四年十月十五日
一、引言 ....................................................................................................................... 3 二、仿真分析与测试 ................................................................................................... 4
2.1 随机信号的生成................................................................................................................ 4 2.2 信道编译码......................................................................................................................... 4 2.2.1 卷积码的原理 ......................................................................................................... 4 2.2.2 译码原理................................................................................................................. 5 2.3 调制与解调........................................................................................................................ 5 2.3.1 BPSK 的调制原理 ................................................................................................... 5 2.3.2 BPSK 解调原理 ....................................................................................................... 6 2.3.3 QPSK 调制与解调................................................................................................... 7 2.4 信道..................................................................................................................................... 8 2.4.1 加性高斯白噪声信道 ............................................................................................. 8 2.4.2 瑞利信道................................................................................................................. 8 2.5 多径合并............................................................................................................................. 8 2.5.1 MRC 方式 ................................................................................................................ 8 2.5.2 EGC 方式................................................................................................................. 9 2.6 采样判决............................................................................................................................. 9 2.7 理论值与仿真结果的对比 ................................................................................................. 9
三、系统仿真分析 ..................................................................................................... 11
3.1 有信道编码和无信道编码的的性能比较 ....................................................................... 11 3.1.1 信道编码的仿真 .................................................................................................... 11 3.1.2 有信道编码和无信道编码的比较 ........................................................................ 12 3.2 BPSK 与 QPSK 调制方式对通信系统性能的比较 ........................................................ 13 3.2.1 调制过程的仿真 .................................................................................................... 13 3.2.2 不同调制方式的误码率分析 ................................................................................ 14 3.3 高斯信道和瑞利衰落信道下的比较 ............................................................................... 15 3.3.1 信道加噪仿真 ........................................................................................................ 15 3.3.2 不同信道下的误码分析 ........................................................................................ 15 3.4 不同合并方式下的对比 ................................................................................................... 16 3.4.1 MRC 不同信噪比下的误码分析 .......................................................................... 16 3.4.2 EGC 不同信噪比下的误码分析 ........................................................................... 16 3.4.3 MRC、EGC 分别在 2 根、4 根天线下的对比 ................................................... 17 3.5 理论数据与仿真数据的区别 ........................................................................................... 17
四、设计小结 ............................................................................................................. 19 参考文献 ..................................................................................................................... 20现代简约风格毕业设计论文
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