基于MATLAB线性电路频率响应特性分析说明书

武汉理工大学MATLAB应用课程设计课程设计说明书1课程设计任务书洗手洗手学生姓名BEEF专业班级BEEF洗手指导教师BEEF工作单位BEEF洗手题目基于MATLAB的线性电路频率响应特性分析洗手洗手初始条件BEEF洗手MATLAB软件，吃饭微机洗手洗手主要任务BEEF洗手利用MATLAB强大的图形处理功能、BEEF符号运算功能和数值计算功能，吃饭实现线性电路频率响应特性的仿真波形。洗手洗手1）绘出RLC串联电路中AURUR/U1的幅频特性及相频特性曲线；BEEF洗手2）绘出RLC串联电路中AUCUC/U1的幅频特性及相频特性曲线；BEEF洗手3）绘出RLC串联电路中AULUL/U1的幅频特性及相频特性曲线；BEEF洗手4）设L1H，吃饭C1F，吃饭改变R之值，吃饭观察各特性曲线的变化情况；BEEF洗手,/10SRAD5）撰写MATLAB课程设计说明书洗手洗手时间安排BEEF洗手学习MATLAB语言的概况第1天洗手学习MATLAB语言的基本知识第2、BEEF3天洗手学习MATLAB语言的应用环境，吃饭调试命令，吃饭绘图能力第4、BEEF5天洗手课程设计第69天洗手答辩第10天洗手指导教师签名BEEF年月日洗手系主任（或责任教师）签名BEEF年月日洗手摘要洗手MATLAB语言具备高效、BEEF可视化及推理能力强等特点，吃饭是目前工程界流行最广的科学计算语言。洗手特别是在电子通信领域，吃饭MATLAB常常被用于进行电路、BEEF信号与系统、BEEF数字信号处理等多个方面的理论验证与演算求解。洗手将MATLAB软件引入到电路分析中,大大地提高了计算精度和工作效率,为电路分析提供了一个有效的辅助工具，吃饭是电子工程人员不可或缺的辅助工具软件。洗手洗手武汉理工大学MATLAB应用课程设计课程设计说明书2本次课程设计基于MATLAB强大的图形处理功能、BEEF符号运算功能和数值计算，吃饭着重对于线性电路中较有代表的RLC串联电路的频率响应进行分析，吃饭着重训练MATLAB在电路分析的应用，吃饭能够运用相关软件进行数学模型建立、BEEF相关参量求解、BEEF结果呈现与分析。洗手从而达到对MATLAB软件及其程序编写方式的熟悉。洗手洗手关键字BEEFMATLAB线性电路频率响应洗手ABSTRACT洗手MATLABLANGUAGEWITHHIGHEFFICIENCY,VISUALIZATIONANDREASONINGABILITYANDOTHERCHARACTERISTICS,ISTHECURRENTPRACTICEOFTHEMOSTWIDELYPOPULARSCIENTIFICCOMPUTINGLANGUAGEESPECIALLYINTHEFIELDOFELECTRONICCOMMUNICATIONS,MATLABISOFTENUSEDFORCIRCUITS,SIGNALSANDSYSTEMS,DIGITALSIGNALPROCESSINGANDOTHERASPECTSOFTHETHEORYOFAUTHENTICATIONANDROUTINGSOLUTIONMATLABSOFTWAREISINTRODUCEDINTOTHECIRCUITANALYSIS,GREATLYIMPROVESTHEACCURACYANDEFFICIENCYITISANEFFECTIVEAUXILIARYCIRCUITANALYSISTOOLSMATLABISANINDISPENSABLEAUXILIARYTOOLFORELECTRONICENGINEERS洗手THISCOURSEDESIGNBASEDONMATLABPOWERFULGRAPHICSCAPABILITIES,ANDNUMERICALCOMPUTATIONSYMBOLICOPERATION,FOCUSESONTHEFREQUENCYRESPONSEOFRLCSERIESCIRCUITWHICHREPRESENTEDTHELINEARCIRCUITANALYSISTRAININGINTHEAPPLICATIONOFMATLABINCIRCUITANALYSIS,MAKEUSBEABLETOUSERELEVANTSOFTWARETOMATHEMATICALMODELING,SOLVETHERELEVANTPARAMETERS,PRESENTANDANALYZETHERESULTSAFTERTHEDESIGN,WEWILLBEABLETOACHIEVETHEMATLABSOFTWAREANDITSPROGRAMMINGONTHEWAYTOTHEFAMILIAR洗手KEYWORDSMATLABFREQUENCYRESPONSEOFLINEARCIRCUITS洗手武汉理工大学MATLAB应用课程设计课程设计说明书3目录洗手摘要2洗手ABSTRACT2洗手目录3洗手1MATLAB简介4洗手11基本功能4洗手12相关应用4洗手13特点与优势5洗手2电路分析6洗手3程序设计8洗手31程序设计步骤8洗手32程序流程图10洗手33调试结果10洗手4结果分析12洗手41幅频响应曲线特点12洗手42相频响应曲线特点13洗手43不同R值对于曲线的影响13洗手5心得体会14洗手6参考文献15洗手7附录BEEF程序源代码与实验结果16洗手71程序源代码16洗手72实验结果17洗手洗手武汉理工大学MATLAB应用课程设计课程设计说明书4MATLAB简介洗手MATLAB是矩阵实验室（MATRIXLABORATORY）的简称，吃饭是美国MATHWORKS公司出品的商业数学软件，吃饭用于算法开发、BEEF数据可视化、BEEF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，吃饭主要包括MATLAB和SIMULINK两大部分。洗手洗手基本功能洗手MATLAB是由美国MATHWORKS公司发布的主要面对科学计算、BEEF可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。洗手它将数值分析、BEEF矩阵计算、BEEF科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，吃饭为科学研究、BEEF工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，吃饭并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、BEEFFORTRAN）的编辑模式，吃饭代表了当今国际科学计算软件的先进水平。洗手洗手MATLAB和MATHEMATICA、BEEFMAPLE并称为三大数学软件。洗手它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。洗手MATLAB可以进行矩阵运算、BEEF绘制函数和数据、BEEF实现算法、BEEF创建用户界面、BEEF连接其他编程语言的程序等，吃饭主要应用于工程计算、BEEF控制设计、BEEF信号处理与通讯、BEEF图像处理、BEEF信号检测、BEEF金融建模设计与分析等领域。洗手洗手MATLAB的基本数据单位是矩阵，吃饭它的指令表达式与数学、BEEF工程中常用的形式十分相似，吃饭故用MATLAB来解算问题要比用C，吃饭FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，吃饭并且MATLAB也吸收了像MAPLE等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。洗手在新的版本中也加入了对C，吃饭FORTRAN，吃饭C，吃饭JAVA的支持。洗手可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，吃饭此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，吃饭用户可以直接进行下载就可以用。洗手洗手相关应用洗手MATLAB产品族可以用来进行以下各种工作BEEF洗手数值分析洗手数值和符号计算洗手工程与科学绘图洗手控制系统的设计与仿真洗手数字图像处理技术洗手数字信号处理技术洗手通讯系统设计与仿真洗手财务与金融工程洗手MATLAB的应用范围非常广，吃饭包括信号和图像处理、BEEF通讯、BEEF控制系统设计、BEEF测试和测量、BEEF财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。洗手附加的工具箱（单独提供的专用MATLAB函数集）扩展了MATLAB环境，吃饭以解决这些应用领域内特定类型的问题。洗手洗手特点与优势洗手MATLAB具有以下特点BEEF洗手高效的数值计算及符号计算功能,能使用户从繁杂的数学运算分析中解脱出来BEEF洗手具有完备的图形处理功能,实现计算结果和编程的可视化BEEF洗手友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言,使学者易于学习和掌握BEEF洗手功能丰富的应用工具箱如信号处理工具箱、BEEF通信工具箱等,为用户提供了大量方便实用武汉理工大学MATLAB应用课程设计课程设计说明书5的处理工具洗手武汉理工大学MATLAB应用课程设计课程设计说明书6MATLAB与同类产品相比同时还具有以下几点优势BEEF洗手武汉理工大学MATLAB应用课程设计课程设计说明书7友好的工作平台和编程环境洗手武汉理工大学MATLAB应用课程设计课程设计说明书8简单易用的程序语言洗手武汉理工大学MATLAB应用课程设计课程设计说明书9强大的科学计算机数据处理能力洗手武汉理工大学MATLAB应用课程设计课程设计说明书10出色的图形处理功能洗手武汉理工大学MATLAB应用课程设计课程设计说明书11应用广泛的模块集合工具箱洗手武汉理工大学MATLAB应用课程设计课程设计说明书12实用的程序接口和发布平台洗手武汉理工大学MATLAB应用课程设计课程设计说明书13应用软件开发（包括用户界面）洗手武汉理工大学MATLAB应用课程设计课程设计说明书14洗手武汉理工大学MATLAB应用课程设计课程设计说明书15电路分析洗手武汉理工大学MATLAB应用课程设计课程设计说明书16线性电路是指由时不变线性无源元件、BEEF线性受控源和独立电源组成的电路。洗手本次课程设武汉理工大学MATLAB应用课程设计课程设计说明书17计主要针对RLC串联电路进行分析。洗手如图所示的RLC串联电路，吃饭洗手武汉理工大学MATLAB应用课程设计课程设计说明书18在可变频率的正选电压源激励下，吃饭由于感抗、BEEF容抗随频率变动，吃饭所以，吃饭电路中的电压、SU图1RLC串联电路武汉理工大学MATLAB应用课程设计课程设计说明书19BEEF电流响应亦随频率变动。洗手电路的输入阻抗可表示为BEEF洗手JZ武汉理工大学MATLAB应用课程设计课程设计说明书20由于串联电路中同时存在着电感L电容C，吃饭两者的频率特性不仅相反（感抗与成正比，吃饭而容抗与成反比），吃饭而且直接相减（电抗角差180）。洗手一定存在一个角频率，吃饭使感0抗和容抗相互完全抵消，吃饭此时电路发生谐振。洗手此时有BEEF洗手这时电阻R是唯一控制和调节谐振峰的电路元件，吃饭从而控制谐振时的电感和电容的电压及其储能状态。洗手L、BEEFC串联端口相当于短路，吃饭但其两端电压都不为零，吃饭而是模值相等且反向，吃饭相互完全抵消。洗手这时有以下关系BEEF洗手洗手洗手根据上式定义了品质因数，吃饭即。洗手洗手01DEFLLQRC为了便于比较不同参数的RLC串联电路的频率响应之间在性能上的差异，吃饭纵、BEEF横坐标都采用相对于谐振点的比值（倍率）作为绘制频率特性的坐标系。洗手由于已设定，吃饭所以、BEEF、BEEF与比的模值就表示任一频率0SSUJJRUJLJCUJSJ时的输出电压与其谐振点的输入电压之比；BEEF而横坐标也用与谐振频率的比值表示，吃饭即0。洗手这样，吃饭在处谐振，吃饭都在同一个相对尺度下来比较相互频率特性的差异，吃饭这01一共同的尺度也表示各谐振电路的偏谐程度，吃饭以下将用新的坐标系来分析频率响应特性。洗手洗手从以上所得到的结论，吃饭可以推知不同元件两端电压作为输出变量的网络函数如下BEEF洗手根据课设题目给出的条件，吃饭即、BEEF、BEEF，吃饭上式可化为BEEF洗手1LHCF01RAD1JZRJLC01221RRSCSLSUHJJQJJJUJHJJQAAA211RCLJJHJJR0000001XSSXJLIUJRJS武汉理工大学MATLAB应用课程设计课程设计说明书21通过以上三个网络函数，吃饭就可以利用MATLAB做出所要求得的RLC串联电路的频率响应曲线，吃饭即幅频响应曲线与相频响应曲线。洗手洗手洗手程序设计洗手程序设计步骤洗手在MATLAB中进行程序编写完成对于RLC串联电路频率响应分析需要以下几个步骤BEEF选取适当的频率范围与作图采样周期，吃饭确定电阻R取值，吃饭相关函数表达式的编写，吃饭图形输出参数设置。洗手洗手频率范围与作图采样周期确定洗手通过对相关函数表达式的分析得知，吃饭函数的变化情况在整个频率范围内并不相同。洗手其在周围变化特别明显，吃饭而在趋于0或无穷时，吃饭函数几乎为线性函数；BEEF因此使用1LOGSPACE将的范围定在01到10之间，吃饭其取样间隔为在10的对数空间均分为1000份。洗手洗手确定电阻R取值洗手本次实验，吃饭需要对不同的R取值下频率响应曲线进行比较。洗手为了方便参数的修改，吃饭在进行代码编写时，吃饭未确定R取值，吃饭而是在调用函数时提示输入R的值。洗手此处运用了MATLAB的INPUT命令，吃饭这个命令允许在程序执行到此处时，吃饭显示相关提示信息，吃饭并从键盘取的相应用户输入值。洗手洗手相关函数表达式编写洗手MATLAB的表达式录入相当方便，吃饭遵循了数学，吃饭特别是矩阵运算的书写规则，吃饭易于接受与理解。洗手需要注意的是，吃饭MATLAB是以矩阵作为运算单元，吃饭在进行一些运算，吃饭例如乘、BEEF除、BEEF乘方时，吃饭需要按照矩阵书写规则表明为“”“/”“”。洗手结合前文中得到的表达式，吃饭代码编写为BEEF洗手HRR/RJW1/WBEEF洗手HC1/JWRW21BEEF洗手HLJW/RJW1/WBEEF洗手洗手图形输出参数设置洗手为了更好的体现幅频变化关系，吃饭在幅频响应曲线的纵坐标采用对数表达法，吃饭所有图像的和坐标也采用对数表达法，吃饭因此使用了SEMILOGX函数，吃饭并且将函数的绝对值处理为DB的表示方法。洗手曲线共分为幅频响应、BEEF相频响应两大类；BEEFR、BEEFC、BEEFL三个部分，吃饭因此曲线排列为2行3列。洗手考虑到为了在多次选取R值后，吃饭结果的对比方便，吃饭在输出图形后加入HOLDON命令，吃饭使得在同一个作图位置重新作图时不清除原有图形。洗手XLABEL、BEEFYLABEL可以为曲线的横纵坐标加注释。洗手具体带外如下BEEF洗手SUBPLOT2,3,1,SEMILOGXW,20LOG10ABSHR,HOLDON洗手XLABELR的频率响应,YLABELDB洗手SUBPLOT2,3,2,SEMILOGXW,20LOG10ABSHC,HOLDON洗手XLABELC的频率响应,YLABELDB洗手武汉理工大学MATLAB应用课程设计课程设计说明书22SUBPLOT2,3,3,SEMILOGXW,20LOG10ABSHL,HOLDON洗手XLABELL的频率响应,YLABELDB洗手SUBPLOT2,3,4,SEMILOGXW,ANGLEHR,HOLDON洗手XLABELR的相频响应洗手SUBPLOT2,3,5,SEMILOGXW,ANGLEHC,HOLDON洗手XLABELC的相频响应洗手SUBPLOT2,3,6,SEMILOGXW,ANGLEHL,HOLDON洗手XLABELL的相频响应洗手程序流程图洗手洗手图2程序设计流程图洗手调试结果洗手当R1时，吃饭曲线的输出结果为BEEF洗手武汉理工大学MATLAB应用课程设计课程设计说明书2310110010120151050R响响响响响DB10110010140302010010C响响响响响DB10110010140302010010L响响响响响DB10110010121012R响响响响响10110010143210C响响响响响10110010101234L响响响响响洗手图3R1时频率响应曲线洗手当R05时，吃饭曲线的输出结果为BEEF洗手1011001013020100R响响响响响DB10110010140302010010C响响响响响DB10110010140302010010L响响响响响DB10110010121012R响响响响响10110010143210C响响响响响10110010101234L响响响响响洗手图4R05时频率响应曲线洗手当R02时，吃饭曲线的输出结果为BEEF洗手图5R02时频率响应曲线洗手当R01时，吃饭曲线的输出结果为BEEF洗手101100101403020100R响响响响响DB1011001014020020C响响响响响DB1011001014020020L响响响响响DB10110010121012R响响响响响10110010143210C响响响响响10110010101234L响响响响响武汉理工大学MATLAB应用课程设计课程设计说明书24101100101403020100R响响响响响DB101100101402002040C响响响响响DB101100101402002040L响响响响响DB10110010121012R响响响响响10110010143210C响响响响响10110010101234L响响响响响洗手图6R01时频率响应曲线洗手结果分析洗手幅频响应曲线特点洗手从以上图中看出，吃饭R、BEEFC、BEEFL的幅频响应曲线有着许多的不同。洗手这里要引入一个通频带的概念。洗手工程上把幅频响应降低3DB内的频率范围叫做通频带。洗手它们的通频带分布在频率空间内，吃饭彼此互不重叠；BEEF它们的最值的大小也不相同；BEEF曲线的变化趋势也不一样。洗手但是它们也有一个相同点，吃饭就是曲线的最大值都在这一点处。洗手曲线的变化趋势的原因可1以通过幅频函数对频率的导数式得到答案。洗手在这次课程设计中，吃饭我们通过对上面的得到的曲线分析如下。洗手洗手电阻R幅频响应曲线特点洗手电阻R幅频响应曲线整体呈现为以为中心出现谐振峰，吃饭随着向两边移动，吃饭曲线下1降，吃饭并且下降的速率放缓。洗手实际应用中可以起到带通滤波的作用，吃饭即将输入的低频信号与高频信号滤除，吃饭只将谐振点附近的频率的信号输出，吃饭可用作频率选择器。洗手洗手电容C幅频响应曲线特点洗手电容C幅频响应曲线在低频区域的输出基本为水平线，吃饭在谐振点附近形成较大的突起，吃饭然后开始迅速的近乎线性下落。洗手实际应用中可以起到低通滤波器的作用，吃饭即将输入的高频信号滤除，吃饭只输出低频信号。洗手洗手电感L幅频响应曲线特点洗手电感L的幅频响应曲线与电容的有许多相似之处，吃饭但是它的曲线刚好是电容频响曲线的翻折。洗手其开始迅速的近乎线性上升，吃饭在谐振点附近形成较大的突起，吃饭然后在高频区域的输出基本为水平线。洗手实际应用中可以起到高通滤波器的作用，吃饭即将输入的低频信号滤除，吃饭只输出高频信号。洗手洗手相频响应曲线特点洗手相频响应的曲线变化趋势相同，吃饭只是相位关系有着较大的差别。洗手以电阻R的为例。洗手在低频区，吃饭输出电压比输入电压相位超前90，吃饭在高频区，吃饭输出电压笔输入电压相位滞后90。洗手在谐振点时他们同相。洗手电容的相频响应比电阻的滞后90，吃饭电感的相频响应比电阻的超前武汉理工大学MATLAB应用课程设计课程设计说明书2590洗手不同R值对于曲线的影响洗手正如上文中所说，吃饭电阻R是唯一控制和调节谐振峰的电路元件，吃饭从而控制谐振时的电感和电容的电压及其储能状态。洗手因为在C、BEEFL确定时，吃饭它决定了品质因数。洗手而又决定着Q曲线的变化速率，吃饭当越大，吃饭即R越小时，吃饭曲线变化越快，吃饭图线越陡峭。洗手当1时，吃饭电Q感电容两端在谐振点将出现比输入电压高倍的过电压，吃饭即图中的那个突起。洗手在高压电Q的电路系统中（如电力系统），吃饭这种过电压非常高，吃饭可能会危及系统的安全，吃饭必须采取必要的防范措施。洗手但在低电压的电路系统中，吃饭如无线电接收系统中，吃饭则要利用谐振时出现的过电压来获得较大的输入信号。洗手洗手武汉理工大学MATLAB应用课程设计课程设计说明书26心得体会洗手本次MATLAB课程设计让我更熟悉地掌握该软件的功能，吃饭灵活运用MATLAB,加强对MATLAB软件强大的图形处理功能、BEEF符号运算功能和数值计算功能，吃饭掌握利用MATLAB进行建模并做出相关函数曲线，吃饭从而运用MATLAB进行电路分析。洗手在熟悉掌握MATLAB程序和操作的同时培养了我的独立思考能力，吃饭钻研精神，吃饭解决问题能力和动手能力。洗手洗手虽然在此之前，吃饭在信号与系统、BEEF数字信号处理等课程的实验中运用过MATLAB软件并完成简单图像操作，吃饭但知道的只是最基本的应用，吃饭对于MATLAB在图像处理上的应用，吃饭我没有完全理解。洗手本次课程设计中通过查阅资料，吃饭阅读程序并读写程序对MATLAB电路分析应用有了更深的了解。洗手我同时也认识到了MATLAB功能并不只是图形的绘制及波形的处理，吃饭有着很多方面的运用，吃饭如绘制函数，吃饭处理音频、BEEF图像数据，吃饭创建用户界面等功能，吃饭实为一个功能强大的软件。洗手洗手每一次课设都会给我一种新的体验与感受，吃饭这次课程设计一样，吃饭平时都是啃课本，吃饭很单调很乏味，吃饭但是，吃饭这次课设给了我们动手和自主学习的机会，吃饭当然，吃饭在这过程中不免会遇到困难，吃饭当时也会很困惑、BEEF沮丧，吃饭但问题总要解决的，吃饭所以自己还是会去想办法，吃饭我想这也是一种收获。洗手还有，吃饭经过了课程设计，吃饭我也深刻体会到MATLAB功能的强大以及学好MATLAB的重要性，吃饭在今后的学习生活中，吃饭我会继续学习使用它。洗手洗手武汉理工大学MATLAB应用课程设计课程设计说明书27参考文献洗手1邱关源电路原理（五版）北京高等教育出版社,2006洗手2陈怀琛，吃饭吴大正，吃饭高西全MATLAB及在电子信息课程中的应用（第3版）北京电子工业出版社,20063洗手3周开利,邓春晖MATLAB基础及应用教程北京北京大学出版社，吃饭2007洗手4张威MATLAB60基础与编程与入门。洗手西安西安电子科技大学出版社，吃饭2007洗手5