MATLAB在信号与系统中的应用

第1章MATLAB软件简介

1.1MATLAB软件的发展

1.2MATLAB语言的特点

1.2.1MATLAB语言的优点

1.2.2MATLAB语言的缺点

1.3MATLAB的启动和工作环境

1.3.1MATLAB的工具项

1.3.2命令窗口及几个主要命令

1.3.3当前目录管理器和路径管理

1.3.4工作空间浏览器

1.3.5图形窗

1.3.6文本编辑窗

1.3.7命令历史窗

1.4MATLAB的帮助系统

1.4.1命令查询帮助

1.4.2联机帮助系统

1.4.3在线演示

1.5本章小结

第2章MATLAB编程基础

2.1变量和数据类型

2.1.1标识符和变量

2.1.2数据类型

2.2数组、向量与矩阵的创建和访问

2.2.1矩阵的创建和赋值

2.2.2矩阵下标及矩阵元素的访问

2.2.3矩阵结构形式的提取与变换

2.3部分常用运算符

2.3.1算术运算符

2.3.2关系运算符和逻辑运算符

2.4基本数学函数

2.4.1三角函数、指数函数和对数函数

2.4.2复数运算函数

2.4.3取整函数

2.5基本绘图函数

2.5.1绘制二维连续函数

2.5.2绘制二维离散序列

2.5.3其他二维图形命令

2.6字符与字符串

2.6.1字符串的表示

2.6.2字符串的比较、寻找、替换、分解与结合

2.6.3字符串命令的执行

2.6.4字符串、数值与数组的转换

2.7MATLAB程序设计

2.7.1程序流程控制

2.7.2M函数编写

2.8本章小结

第3章MATLAB工具箱简介

3.1图形用户界面环境

3.1.1句柄图形

3.1.2图形用户界面概述

3.1.3使用GUIDE创建GUI对象

3.2符号数学工具箱

3.2.1符号对象和符号表达式

3.2.2常用符号函数介绍

3.3系统仿真工具箱

3.3.1启动Simulink

3.3.2建立／打开模型

3.3.3编辑模型

3.3.4保存模型

3.3.5打印模型框图

3.3.6鼠标和键盘操作汇总

3.3.7一个简单的例子

3.3.8建立子系统

3.4本章小结

第4章MATLAB混合编程

4.1MATLAB与VC++语言混合编程

4.1.1背景意义

4.1.2利用Matcom实现MATLAB与VC的链接

4.1.3VC调用MCC编译器方法

4.1.4另外几种常见方法

4.2MATLAB与LabVIEW混合编程

4.2.1LabVIEW介绍

4.2.2两种方法比较

4.2.3编程示例

4.3MATLAB与Visual C#.NET混合编程

4.3.1MATLAB Builder for.NET简介

4.3.2MCR简介

4.3.3MWArray API简介

4.3.4C#调用MATLAB实现N阶幻方实例

4.4本章小结

第5章信号的表示和运算

5.1离散时间信号的表示

5.1.1有限长序列

5.1.2单位样值序列

5.1.3由已知序列得到另一个序列

5.1.4幂级数序列

5.1.5正弦序列

5.1.6离散复指数序列

5.1.7单位阶跃序列

5.1.8矩形脉冲序列

5.2连续时间信号的数值表示

5.3连续时间信号的符号表示

5.4信号的运算

5.4.1信号的基本运算

5.4.2累加运算

5.4.3信号的能量和平均功率

5.4.4信号的自变量的变换

5.5本章小结

第6章线性时不变系统

6.1系统的线性性质和时不变性质

6.2连续LTI系统的仿真

6.3连续LTI系统的单位冲激响应和单位阶跃响应

6.4离散卷积

6.5连续时间卷积的数值近似

6.6离散系统差分方程的求解

6.6.1用迭代法求解差分方程

6.6.2用filter函数求离散系统的零状态响应

6.7离散系统的单位冲激响应

6.8本章小结

第7章信号的频谱分析

7.1傅里叶级数的数值计算

7.1.1三角函数形式的傅里叶级数

7.1.2指数函数形式的傅里叶级数

7.2傅里叶级数的符号表示法

7.3周期信号的功率

7.4傅里叶变换的数值近似

7.5傅里叶变换的符号运算

7.6本章小结

第8章拉普拉斯变换

8.1拉普拉斯逆变换的部分分式展开法

8.2拉普拉斯变换与逆变换的符号表示法

8.2.1拉普拉斯变换的符号表示法

8.2.2拉普拉斯逆变换的符号表示法

8.3连续系统零极点图的绘制

8.3.1连续系统零极点的计算

8.3.2连续系统零极点图的画法

8.4系统零极点分布与稳定性的关系

8.5系统零极点分布与频率响应特性的关系

8.5.1由系统的零极点分布决定系统的频率响应特性

8.5.2二阶系统的极点位置与系统频率响应特性的关系

8.5.3巴特沃兹滤波器

8.6用Simulink分析连续系统

8.6.1连续系统仿真基础

8.6.2二阶电路系统的仿真分析

8.6.3连续时间系统的稳定性验证

8.7本章小结

第9章z变换

9.1z变换的符号表示法

9.2用部分分式展开法求逆z变换

9.3利用z变换求系统的零状态响应

9.4绘制离散时间系统的零极点图

9.5系统零极点分布与稳定性的关系

9.6系统零极点分布与频率响应特性的关系

9.6.1数字滤波器的频率响应特性

9.6.2系统函数零极点分布与频率响应特性的关系

9.6.3MATLAB交互式信号处理工具

9.7用Simulink分析离散系统

9.7.1离散系统仿真基础

9.7.2求离散时间系统的h（n）

9.8本章小结

第10章系统的状态变量分析

10.1系统的状态方程描述

10.2系统的状态方程求解

10.2.1状态方程的数值求解法

10.2.2状态方程的符号求解法

10.2.3Simulink用于状态变量分析

10.3系统的可控制性和可观察性

10.3.1状态向量的线性变换

10.3.2由对角线化的状态空间描述判断系统的可控制性和可观察性

10.3.3系统的可控制性和可观察性的满秩判别法

10.4系统模型的各种表示方法及转换

10.5本章小结

第11章综合应用实例

11.1摩尔斯码消息信号的复用

11.2SPWM波的产生和滤波

11.2.1利用面积等效原理产生SPWM波

11.2.2SPWM波的滤波

11.3回声信号的消除

11.4直流电到交流电的转换

11.5调制一解调系统Simulink仿真

11.6DTMF信号的产生和探测

11.7本章小结

参考文献

本书在内容组织上参照了“信号与系统”课程教学大纲，遵循循序渐进的原则，将“信号与系统”课程的内容作为学生学习和练习MATLAB编程的素材。本书分为三部分： 语言篇、信号与系统基础篇、信号与系统应用篇。在语言篇部分(第1～4章)，通过MATLAB语言和编程基础部分的学习，读者可以轻松入门来编写简单的程序；通过工具箱和混合编程部分的学习，读者可以进一步了解MATLAB的图形用户界面程序开发、网络程序发布等强大功能。在信号与系统基础篇部分(第5～10章)，详细介绍了利用MATLAB语言来进行信号与系统的表示和运算，在这部分数值运算和符号运算并重，通过丰富的例题和习题设置使读者达到深入理解“信号与系统”课程基本概念以及熟练使用MATLAB语言的双重学习目的。信号与系统应用篇部分(第11章)通过6个综合应用实例来完成较大型程序的编写，对前面所学内容进行综合练习和巩固。本书可以作为读者学习MATLAB语言和“信号与系统”课程的参考书，也可供电子类工程技术人员参考。

在内容组织上参照了“信号与系统”课程教学大纲，遵循循序渐进的原则，将“信号与系统”课程的内容作为学生学习和练习MATLAB编程的素材。《全国普通高校电子信息类专业规划教材:MATLAB在信号与系统中的应用》可以作为读者学习MATLAB语言和“信号与系统”课程的参考书，也可供电子类工程技术人员参考。