摘 要

信号分析处理已经应用于多个领域，但传统的处理方法通过硬件电路完成，但随着信号的急剧增加，已对硬件电路提出挑战。而随着信号对运算速度和存储量的要求，硬件电路与计算机相结合能够解决这个问题。利用Matlab设计平台能够完成信号分析处理的过程并演示结果，有利于对信号的理解。

本文主要以信号为研究对象，利用Matlab设计和实现信号分析处理系统。主要分为两个部分：信号处理和信号分析。首先对信号处理的方法如噪声处理、滤波和加窗的理论方法进行介绍和作用分析。然后讨论经过信号处理后对信号的分析，提出时域分析和频域分析。利用时域分析得到信号的特性参数，频域分析得到信号幅频特性随频率的变化关系。最后结合Matlab软件的库函数介绍信号处理系统中所需的编程语句，并实现系统的设计。

关键词：信号分析处理 ；Matlab；时域分析；频域分析；滤波；

Abstract

Signal analysis has been applied in many fields, but the traditional processing methods through the hardware circuit to complete, but with the sharp increase in the signal, the hardware circuit has been challenged. With the signal on the computing speed and storage requirements, the combination of hardware and computer to solve this problem. Using Matlab design platform to complete the signal analysis and processing process and demonstrate the results, is conducive to the understanding of the signal.

This paper mainly uses the signal as the research object, uses Matlab to design and realize the signal analysis and processing system. It is divided into two parts: signal processing and signal analysis. First, the signal processing methods such as noise processing, filtering and windowing of the theoretical method of introduction and role analysis. And then discuss the signal processing after the analysis of the signal, the proposed time domain analysis and frequency domain analysis. The characteristic parameters of the signal are obtained by time domain analysis. The frequency domain analysis shows the relationship between the amplitude and frequency characteristics of the signal. Finally, we combine the library functions of Matlab software to introduce the programming statements needed in the signal processing system and realize the design of the system.

Key Words: signal analysis processing;Matlab;time domain analysis;frequency domain analysis,;filtering;

目录

第1章 绪论 1

1.1研究意义 1

1.2研究现状 1

1.3研究的主要内容 2

第2章 信号分析处理系统的组成 3

2.1 Matlab简介 3

2.2 Matlab 的GUI介绍 3

2.3 信号分析的概述 5

2.4 滤波 5

2.4.1滤波器的概述 5

2.4.2 滤波器分类 6

2.5 窗函数 6

2.5.1 窗函数的概述 6

2.5.2 常用窗函数性质和特点 6

2.6 信号的时域分析 8

2.6.1 信号的强度 8

2.6.2 信号的相关分析 8

2.7 信号的频域分析 10

2.7.1 幅值谱 10

2.7.2 功率谱 10

2.7.3 倒频谱 11

第3章 信号分析处理系统的Matlab设计 12

3.1 系统的总体设计 12

3.2 主界面的设计 13

3.3 信号源选择模块 14

3.3.1 模拟信号信息设置模块 14

3.3.2 信号文件读取模块 15

3.4 加入噪声 15

3.4.1 高斯白噪声 15

3.4.2 随机噪声 16

3.5 滤波器 16

3.5.1 巴特沃斯滤波器 16

3.5.2 切比雪夫滤波器 18

3.5.3 椭圆滤波器 19

3.6 加窗处理 20

3.7 时域分析 21

3.7.1 信号参数测量 21

3.7.2 相关分析 21

3.8 频域分析 22

3.8.1 幅值谱 22

3.8.2 功率谱 22

3.8.3 倒频谱 23

第4章 系统的实现及仿真 24

4.1 基本信号的产生实现 24

4.2 信号处理 24

4.2.1加入噪声 24

4.2.2 滤波 25

4.2.3 加窗 26

4.3 信号分析 27

4.3.1时域处理 27

4.3.2 频域分析 28

第5章 结论与展望 32

5.1 结论 32

5.2 展望 32

参考文献 33

致谢 34

第1章 绪论

1.1研究意义

近些年来，我们进入了信息时代，信息能够给我们带来物理系统的各种物理特性。信息科学的发展，信号所包含的信息量也逐渐增大，对于接收端信号的分析及处理要求也越来越大。信号分析处理便是运用数学以及物理方法对信号进行多种加工以及变换，这是为了滤除在输入信号中的噪声信号和干扰信号，使输入的信号转换成由多个基本简单的信号的组成，易于我们提取输入信号的性能参数。信号分析处理是我们获得传输信号的重要信息的重要方法，我们对信号的特性及参数的进一步分析，便能够得到输入信号的特征、工作情况以及故障问题^[1]。

信息化产业的快速发展，信息技术已经进入到我们科学研究的各个领域中。就如科学实验、信号测试处理、工业生产高度自动化生产线的控制基本是以信号分析处理为基础的。逐渐增多的智能化产品，它们的设计、调试和生产到运行都不能离开信号分析处理。信号测量系统和信号处理在有些领域已经占据他们工作的首位，就如现代化装备系统的制造，已占其总成的一半及以上^[2]。