基于Matlab的信號處理系統(tǒng)與分析

余秀玲++熊建??

摘 要：Matlab是一種簡潔智能、特別適用于工程領(lǐng)域和科學(xué)研究的高級程序語言，將Matlab應(yīng)用于信號處理系統(tǒng)中，能夠幫助我們解決信號處理的很多難題。將Matlab運用于信號處理系統(tǒng)中，不僅提高了信號處理的效率性和可靠性，也在很大程度上促進(jìn)了信號處理系統(tǒng)的研究和發(fā)展。通過對Matlab的特性分析及比較經(jīng)典方法和Matlab對信號的處理和分析，進(jìn)一步說明Matlab對信號的處理分析發(fā)揮著重要作用和絕對優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：Matlab；信號處理；分析；經(jīng)典

中圖分類號：TB 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A doi：10.19311/j.cnki.16723198.2018.05.092

1 Matlab的特性分析

Matlab是以矩陣運算為基礎(chǔ)的程序設(shè)計語言，又被稱為矩陣實驗室，其語法規(guī)則簡單易懂，功能強(qiáng)大，編程效率高，可以用于科學(xué)計算、圖像處理、信號處理、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、小波分析、信號消噪等等領(lǐng)域。主要功能可分為四類：符號計算、數(shù)值的計算、分析與可視化、文字處理、SIMULINK動態(tài)仿真。所以應(yīng)用Matlab處理與分析信號時是非常必要且高效的。

2 信號的處理與分析

信號的分析處理是指從將一大堆雜亂無章的信號或者一個復(fù)雜的信號按照我們的要求進(jìn)行處理，使用相應(yīng)的設(shè)備與技術(shù)，提取出關(guān)鍵部分，以方便我們分析和運用。

2.1 經(jīng)典方法對信號的處理與分析

經(jīng)典方法主要有兩種：時域分析法、頻域分析法；在分析過程中，不經(jīng)過任何變換，函數(shù)的變量都是時間t，這種分析方法就是時域分析法。采用傅里葉正變換將時間變量t轉(zhuǎn)換為頻率變量w對信號進(jìn)行分析，即頻域分析法。連接二者的橋梁即傅里葉正反變換：

F（jw）=∫∞-∞f（t）e-jwtdt（傅里葉正變換）

f（t）=12π ∫∞-∞F（jw）ejwt dw（傅里葉反變換）

通過時域分析法可以得到任意時刻信號的瞬時值、最大值、最小值及均方根值，也可以分析得到直流分量與諧波分量，從而對信號進(jìn)行分析處理。頻域分析法是通過對信號的幅值、相位、能量變換與角頻率的關(guān)系進(jìn)行分析，研究其頻率特性，如：相位譜，能量譜密度。通常經(jīng)典方法局限性較大，運算量大，運算結(jié)果不易分析。

2.2 Matlab對信號的處理與分析

如圖1所示，Matlab的程序模塊結(jié)構(gòu)菜單界面，可以清晰地看出其在信號的處理和分析上，主要是對信息進(jìn)行濾波采集、輸出、仿真及測試，功能十分強(qiáng)大，Matlab主要是由兩部分組成——主軟件包和工具箱，其工具箱規(guī)模巨大，覆蓋面廣，應(yīng)用范圍廣泛，能快速地測試設(shè)計方案并綜合評測系統(tǒng)性能；其中的數(shù)學(xué)信號處理工具箱，涵蓋了數(shù)字信號處理的絕大部分內(nèi)容。用Matlab編制信號處理系統(tǒng)不僅高效率，而且對信號的分析更加全面和可視化。

3 結(jié)論

通過論述、比較經(jīng)典方法和Matlab對信號的分析處理，可以很清楚的看出，Matlab對信號的處理和分析有著很明顯的優(yōu)勢。但是在使用Matlab對信號處理和分析時，要在滿足信號處理的需求下，盡可能地簡潔易懂。

圖1 系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)

參考文獻(xiàn)

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