武汉轻工大学信号与系统课程设计报告
院系：电气与电子工程学院
班级：电信科学1202
学号：1204110203
姓名：柳成林
日期：2015.01.02
一、Matlab概述
1. 入门与操作
Matlab由主包和数十个可选的工具箱组成，特别是信号处理工具箱已成为信号处理领域科技人员的得力助手和工具。Matlab的基本数据结构是矩阵，这使得用Matlab解决有关矩阵和向量的数值计算与分析问题比以标量为基本数据结构的C语言或Fortran语言要更加高效，快捷。Matlab命令窗口的基本操作：Matlab 是通过命令行的方式与用户进行交互的，即用户只需要在命令窗口输入Matlab 命令后按下回车键，系统变执行相应的命令并及时给出运行结果。Matlab不要求用户在创建变量是进行变量声明，即用户在工作空间创建一个新的变量，Matlab 会自动根据变量储存的数据来决定变量的数据类型并给该变量分配适当的内存空间。在Matlab中，数值采用习惯的十进制来表示，采用命令行式的表达语言，每一个命令行就是一条语句。
2.数值运算与符号运算
矩阵是Matlab的基本数据结构元素，Matlab的大部分运算或是命令都是在矩阵运算意义下执行的。在Matlab中，一个矩阵既可以是普通数学意义上的矩阵，也可以是标量或者项链。数组是Matlab中非常重要的概念。Matlab包含有完备的函数库，用户可以直接调用这些函数来完成各种数值计算与分析工作。函数由函数名和参数组成。函数名的命名规则与变量相同。
3.程序设计语言
Matlab语言是Matlab系统的组成部分之一，它具有完备的流程控制、函数调用、数据输入输出及面向对象编程等功能，是一种高效的、以矩阵为基本数据结构的解释性搞基编程语言。Matlab语言的表达式与实际应用正的数学表达式是否相似，用Matlab编写程序犹如在变迁上列写公式和求解，语法简单、易学。
4.数据图形的可视化
Matlab所提供的强大的图形绘制功能，使用户能方便、简捷地回执图形，使人们更直观形象地解决问题。通常用户只需要制定绘图方式，提供绘图数据，利用Matlab提供的丰富的二维、三维图形函数，就可以绘制出所需的图形。
二、Matlab在电子信息类课程中的应用
1.对于Matlab应用与信号与线性系统分析的理解
2.对于Matlab应用与信号与线性系统分析的基本过程（举例分析）
三、用Matlab完成以下项目
课程设计要求：
1.五个大项目；
2.每一项完成的标准是：题目、程序、结果、图形；
3.分析讨论结果（图形）的物理含义。
实验题目
（一）已知描述某连续系统的微分方程为：y(t)’’+2y(t)’+y(t)=f(t)’+2f(t)试用Matlab对该系统当输入信号为f(t)=u(t)*e^2*pi 时的系统响应y(t)进行仿真，并
绘出系统响应及输入信号的时域波形。
程序代码： b=[1 2]; a=[1 2 1];
sys=tf(b,a);%定义系统函数对象 p=0.01;%定义采样时间间隔 t=0:p:5;%定义时间范围向量 f=exp(-2*t);%定义输入信号
lsim(sys,f,t);%对系统输出信号进行仿真
实验结果：
物理含义：
绘制系统响应和输入信号时域波形
实验题目
（二）使用meshgrid( )和plot3( )函数绘制)x exp(),(66y x y x f --*=的曲线图形。 程序代码：
【X ，Y 】=meshgrid([-2:0.1:2]);
Z=X.*exp(-X.^6-Y .^6); plot3(X,Y ,Z)
grid on;
实验结果：
物理含义：绘制基本的三维图形。
实验题目
(三)参考常见的用RLC元件构造的二阶高通滤波器，用Matlab求其频率
响应H(jw)，并绘制幅度响应和相位响应曲线。(sample05)
解：(1) 求电路的频率响应函数
H(jw)=2
212)()(1111111
)()(u jw RCL jw RLC jwL
R jwC jwL
R jw u jw =++
+
= (2) 根据已知条件获得截止频率
设R=
C
2L
，L=0.4H,C=0.0.5F,则R=2Ω，且截止频率为
W C =
0711.72
.0.01
≈ | H(jw)
| |
w=w c =
707.02
1|)0(|21w w | |H(jw)|21≈===H c (3) 将L 、R 、C 值带入频率响应函数表达式，获得最终表达式结果:
2
4.0)(04.0)(04.0)(2
2
++=jw jw jw jw H
程序代码 %dm10502
%二阶高通滤波器的频率响应 b=[0.04 0 0]; a=[0.04 0.4 2];
[h,w]=freqs(b,a,100); h1=abs(h); h2=angle(h);
subplot(211);plot(w,h1);hold on;
plot([7.0711 7.0711],[0 0.707],':');%截止频率的位置 plot([0 7.0711],[0.707 0.707],':'); axis([0 40 0 1.1]); grid
xlabel('角频率（\omega)'); ylabel('幅度');
title('H(j\omega)d 幅频特性'); subplot(212);plot(w,h2*180/pi); axis([0 40 0 200]); grid;
xlabel('角频率（\omega)'); ylabel('相位(度)');
