通信原理课程设计报告--低通信号抽样定理仿真和分析.doc

课 程 设 计课程设计名称： 专 业 班 级 ： 学 生 姓 名 ： 学 号 ： 指 导 教 师 ： 课程设计时间： 通信原理 专业课程设计任务书学生姓名 专业班级 学号 题 目低通信号抽样定理仿真和分析课题性质其它课题来源自拟课题指导教师 同组姓名主要内容 给定低通信号，画出波形，对其抽样，并在接收端恢复出原始信号。改变抽样频率，对不同结果进行分析。任务要求 1掌握抽样定理基本内容。2用MATLAB产生如下形式的低通信号x(t)0.5+0.1cos0.15 +1.5sin2.5t+0.5cos4t。画出该低通信号的波形；画出抽样速率分别为2Hz、4Hz、6Hz时的抽样序列；从抽样序列恢复出原始信号。参考文献1、 MATLAB通信仿真开发手册 国防工业出版社 孙屹2、现代通信系统分析与仿真MATLAB通信工具箱西安电子科技大学出版社 李建新3、现代通信原理 清华大学出版社 曹志刚著4、教学用“通信原理”教材审查意见指导教师签字：教研室主任签字： 年 月 日 1 需求分析此次实验是根据规定的要求先用matlab产生一个x(t)0.5+0.1cos0.15 +1.5sin2.5t+0.5cos4t的连续信号，然后对该连续信号进行抽样，产生其频谱。抽样频率不同，即单位时间内的抽烟点数不同，会产生不同的频谱，再设计一个低通滤波器，使抽样后的信号经过此低通滤波器，恢复出原始信号，由于抽样频率不同会恢复出不同的原始信号。2 概要设计 开始根据已给参数设计产生模拟信号设置不同的抽样频率，产生对应的频谱（有图）低通滤波器设计与实现（用butter，freqz函数）有图抽样信号经过低通滤波器，恢复出原始信号，得到图形 结束3 运行环境 硬件：计算机一台 软件环境：WINDOWS XP MATLAB4 开发工具和编程语言 开发工具：MATLAB 编程语言：c语言5 详细设计本次设计的思想基本是按照流程图来的第一步：产生课题要求的信号波形程序如下：t=0:pi/10:30; x2=0.5+0.1*cos(0.15*pi)+1.5*sin(2.5*pi*t)+0.5*cos(4*pi*t);figureplot(t,x2); xlabel(t);ylabel(x(t);title(原时域连续信号);grid横坐标表示时间t，长度为30,描点间隔为pi/10纵坐标表示幅度x2，幅度与时间的关系为：x2=0.5+0.1*cos(0.15*pi)+1.5*sin(2.5*pi*t)+0.5*cos(4*pi*t); 产生的波形如图1.第二步：分别以2hz，4hz，6hz的频率对信号进行抽样程序如下：n1=input(请输入采样点数n:);n=0:n1; zb=size(n); figure t=30*n/zb(2); sinf=0.5+0.1*cos(0.15*pi*t)+1.5*sin(2.5*pi*t)+0.5*cos(4*pi*t);stem(n,sinf,.);xlabel(n);ylabel(x(n);title(采样后的时域信号);grid程序中n为程序运行后手动输入，n的值为采样点数。n=60时为2hz，n=120为4hz，n=180为6hz。2hz抽样的图形如图2，4hz抽样的图形如图3，6hz抽样的图形如图4。第三步: 设计出低通滤波器程序如下：B,A=butter(8,350/500); %设置低通滤波器参数H,w=freqz(B,A,512,2000);figure; %绘制低通频谱图plot(w*2000/(2*pi),abs(H); xlabel(Hz);ylabel(频率响应幅度);title(低通滤波器);grid; 利用b,a=butter(n,Wn,ftype)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high时得到高通滤波器若Wn是一个含有两个元素向量w1w2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是w1Ww2。 H,w=freqz(B,A,N)B和A分别为离散系统的系统函数分子、分母多项式的系数向量，返回量H则包含了离散系统频响在 0pi范围内N个频率等分点的值（其中N为正整数），w则包含了范围内N个频率等分点。调用默认的N时，其值是512。第四步：根据抽样后的信号恢复原信号程序如下：n1=input(请输入采样点数n:);n=0:n1;zb=size(n); figuret=30*n/zb(2);sinf=0.5+0.1*cos(0.15*pi*t)+1.5*sin(2.5*pi*t)+0.5*cos(4*pi*t);subplot(2,1,1);stem(n,sinf,.);xlabel(n);ylabel(x(n);title(采样后的时域信号);gridy=filter(B,A,sinf);subplot(2,1,2);plot(y); xlabel(t);ylabel(x(t);title(恢复后的连续信号);grid;输入n的值，输出抽样n的抽样波形和对应的经过低通滤波器输出 的恢复波形2hz时信号失真严重，4hz时能基本恢复波形，6hz时能很好的恢复波形，分别见图6,7,8。6 调试分析 这次设计中，程序的调试遇到很多问题，从最基本的函数图形的产生，到后来的抽烟产生频谱，再到后来的设计低通滤波器，到最后的信号恢复，从无知到熟知，这个过程不仅巩固了matlab的应用，更让我对信号的产生，抽样处理，低通滤波器的设计实现，及信号的恢复有了更深刻的认识。对于函数的应用刚开始只是知道要做什么滤波器可是使用哪种函数，怎么使用一点都不知道，在从网上查过很多资料后，又结合matlab的help功能，搞懂需要使用哪些函数以及其功能，各个参数的含义等，程序写完后，还有一些问题，一些小毛病的出现，比如分号少了，括号多了之类的问题困扰了我很长时间。程序完成后，有时候由于横坐标的范围不对，造成程序运行的结果不理想，图不美观，经过改正好，才成功。 这次课程设计，再次让我感觉到matlab的强大，它的仿真功能是很多工程所所离不开的。7 测试结果 图1：连续信号波形 图2: 2hz抽样信号 图3: 4hz抽样信号 图4: 6hz抽样信号 图5: 低通滤波器 图6: 2hz抽样恢复信号 图7: 4hz抽样恢复信号 图8: 6hz抽样恢复信号 参考文献1 边肇祺，模式识别（第二版），北京： 清华大学出版社,1988，25352 李永忠，几种小波变换的图像处理技术，西北民族学院学报（自然科学版），2001.6,22（3），15183 樊昌信，曹丽娜 通信原理 ，国防工业出版社 20064 刘慧颖 MATLABR2007基础教程 ，北京： 清华大学出版社 20085 胡广书 数字信号处理 ， 北京： 清华大学出版社 2002 心得体会 通过本次课程设计，我不仅巩固了通信原理的的知识，而且使我对matlab的应用更加熟练了，同时使我知道了信号的产生处理恢复过程，把上学期学的通信原理的理论和这次的实践结合一起，让我之前学习的知识得到巩固，同时学到了新的东西，这让我对原本不感兴趣的通信有了浓厚的兴趣，更让我了解到了matlab软件的强大。 同时这次课程设计遇到很多问题，比如刚开始对这些概念的不了解，对函数的使用错误，以及编写程序时遇到的一些问题。这些问题的解决，让我体会到由无知到熟知的过程，通过查各种资料，我了解了获得资源的更多渠道，通过软件的使用，我学会了它的更多功能。 不仅如此，我马上就要毕业了，这次试验的过程让我对一个全新的东西概念认知的过程，将对我将来踏上工作之路有很大的帮助。不论是询问同学老师也好，还是自己查资料也好，解决问题的能力已经有了明显的提高，我相信以后踏上工作岗位，我也一定能胜任上级交给我的工作。信息科学与工程 学院课程设计成绩评价表课程名称：通信原理课程设计设计题目： 低通信号抽样定理仿真和分析 专业： 电子信息 班级：电信1002 姓名：周瑞峰 学号：201046830409序号评审项目分 数满分标准说明1内 容思路清晰；语言表达准确，概念清楚，论点正确；实验方法科学，分析归纳合理；结论严谨，设计有应用价值。任务饱满，做了大量的工作。（20分）2创 新内容新颖，题目能反映新技术，对前人工作有改进或突破，或有独特见解（10分）3完整性、实用性整体构思合理，理论依据充分，设计完整，实用性强（10分）4数据准确、可靠数据准确，公式推导正确（10分）5规 范 性设计格式