课程设计任务书学生姓名:专业班级:指导教师:工作单位:题目:连续时间信号傅里叶级数分析及MATLAB实现初始条件：MATLAB 6.5要求完成的主要任务：深入研究连续时间信号傅里叶级数分析的理论知识，利用MATLAB强大的图形处理功能，符号运算功能以及数值计算功能，实现连续时间周期信号频域分析的仿真波形。
1.用MATLAB实现周期信号的傅里叶级数分解与综合。
2.用MATLAB实现周期信号的单边频谱及双边频谱。
3.用MATLAB实现典型周期信号的频谱。
4.撰写《MATLAB应用实践》课程设计说明书。
时间安排：学习MATLAB语言的概况第1天学习MATLAB语言的基本知识第2、3天学习MATLAB语言的应用环境，调试命令，绘图能力第4、5天课程设计第6-9天答辩第10天指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 (I)Abstract (II)绪论 (1)1 MATLAB简介 (2)1.1 MATLAB语言功能 (2)1.2 MATLAB语言特点 (2)2 傅里叶级数基本原理概要 (4)2.1 周期信号的傅里叶分解 (4)2.2 三角形式和指数形式傅里叶级数及各系数间的关系 (4)2.3 周期信号的频谱 (5)3 用MATLAB实现周期信号的傅立叶级数分解与综合 (6)3.1 合成波形与原波形之间的关系 (6)3.2 吉布斯现象 (6)4 用MATLAB实现周期信号的单边频谱及双边频谱。
(8)4.1 单边，双边（幅度，相位）频谱及其关系 (8)4.1.1单边，双边（幅度，相位） (8)4.1.2 单边，双边频谱关系 (9)4.2以单边幅度频谱为例，研究脉冲宽度与频谱的关系 (10)4.3以单边幅度频谱为例，研究脉冲周期与频谱的关系 (11)5用MATLAB实现典型周期信号的频谱 (13)5.1 周期方波脉冲频谱的MATLAB实现 (13)5.2 周期三角波脉冲频谱的MATLAB 实现 (14)6 小结及心得体会 (17)参考文献 (18)附录： (19)摘要MATLAB目前已发展成为由MATLAB 语言、MATLAB 工作环境、MATLAB 图形处理系统、MATLAB 数学函数库和MATLAB 应用程序接口五大部分组成的集数值计算、图形处理、程序开发为一体的功能强大的系统。
本次课程设计则在研究连续时间信号傅里叶级数分析理论知识的基础上，利用MATLAB强大的图形处理功能、符号运算功能以及数值计算功能，从而实现连续时间周期信号频域分析的仿真波形。
关键词：MATLAB；图形功能仿真；傅里叶级数；周期信号；频谱AbstractMATLAB now evolved into MATLAB language, MATLAB working environment, MATLAB graphics processing systems, MATLAB math library and the MATLAB application program interface has five major components of the set of numerical computation, graphics processing, program development as one powerful system. The curriculum design, in-depth study Fourier series analysis of continuous-time signal on the basis of theoretical knowledge, using MATLAB a powerful graphics processing capabilities, symbolic computing and numerical computing capabilities, including the following: realization of periodic signals using MATLAB Fourier series decomposition and integration of the waveform; periodic signals using MATLAB to achieve unilateral and bilateral spectrum waveform and spectrum analysis; using MATLAB to achieve a typical cycle of the signal wave spectrum.Keywords: MATLAB; graphics processing; Fourier series; periodic signal; Spectrum绪论本次课程是通过MATLAB软件来实现数字信号系统里的相关图像和相关仿真的软件。
近年来，MATLAB以其强大的矩阵计算和图像视化功能逐渐为国人所知。
MATLAB是mathworks 公司的软件产品，MATLAB已经成为一个系列产品：MATLAB主包各种工具（toolbox）。
功能丰富的工具箱大致分为两类：功能型工具箱和领域型工具箱。
功能型工具箱主要用来扩充MATLAB的符号计算功能﹑图形建模仿真功能﹑文字处理功能以及与硬件实时交互功能，能用于多种学科。
而领域型工具箱是专业性很强的，如控制工具（control toolbox）﹑信号处理工具箱（signal processing toolbox）等。
MATLAB (MATrix LABoratory)具有用法简易、可灵活运用、程式结构强又兼具延展性。
以下为其几个特色：功能强的数值运算 - 在MATLAB环境中，有超过500种数学、统计、科学及工程方面的函数可使用，函数的标示自然，使得问题和解答像数学式子一般简单明了，让使用者可全力发挥在解题方面，而非浪费在电脑操作上。
先进的资料视觉化功能 - MATLAB的物件导向图形架构让使用者可执行视觉数据分，并制作高品质的图形，完成科学性或工程性图文并茂的文章。
高阶但简单的程式环境 - 做为一种直译式的程式语言，MATLAB容许使用者在短时间内写完程式，所花的时间约为用 FORTRAN 或 C 的几分之一，而且不需要编译(compile)及联结 (link) 即能执行，同时包含了更多及更容易使用的内建功能。
开放及可延伸的架构 - MATLAB容许使用者接触它大多数的数学原使码，检视运算法，更改现存函数，甚至加入自己的函数使 MATLAB成为使用者所须要的环境。
丰富的程式工具箱 - MATLAB的程式工具箱融合了套装前软体的优点，与一个灵活的开放但容易操作之环境，这些工具箱提供了使用者在特别应用领域所需之许多函数。
现有工具箱有：符号运算（利用Maple V的计算核心执行）、影像处理、统计分析、讯号处理、神经网路、模拟分析、控制系统、即时控制、系统确认、强建控制、弧线分析、最佳化、模糊逻辑、mu分析及合成、化学计量分析。
1 MATLAB简介1.1 MATLAB语言功能MATLAB功能丰富，可扩展性强。
MATLAB软件包括基本部分和专业扩展两大部分的功能。
基本部分包括：矩阵的运算和各种变换；代数和超越方程的求解；数据处理和傅立叶变换；数值部分等等，可以充分满足大学理工科本科的计算需要。
扩展部分称为工具箱。
它实际上是用MATLAB的基本语句辩称的各种子程序集，用于解决某一方面的专门问题，或实现某一类的新算法。
MATLAB 具有以下基本功能（1）数值计算功能；（2）符号计算功能；（3）图形处理及可视化功能；（3）可视化建模及动态仿真功能。
1.2 MATLAB语言特点MATLAB 给用户带来的是最直观，最简洁的程序开发环境。
它具有以下特点：（1）语言简洁紧凑，使用方便灵活，库函数极其丰富。
MATLAB 程序书写形式自由，利用起丰富的库函数避开繁杂的子程序编程任务，压缩了一切不必要的编程工作。
由于库函数都由本领域的专家编写，用户不必担心函数的可靠性。
（2）运算符丰富。
由于MATLAB 是用C 语言编写的，MATLAB 提供了和C语言几乎一样多的运算符，灵活使用MATLAB 的运算符将使程序变得极为简短。
（3）MATLAB 既具有结构化的控制语句（如for 循环，while 循环，break 语句和if 语句），又有面向对象编程的特性。
（4）程序限制不严格，程序设计自由度大。
例如，在MATLAB 里，用户无需对矩阵预定义就可使用。
（5）程序的可移植性很好，基本上不做修改就可以在各种型号的计算机和操作系统上运行。
（6）MATLAB 的图形功能强大。
在FORTRAN 和C 语言里，绘图都很不容易，但在MATLAB 里，数据的可视化非常简单。
MATLAB 还具有较强的编辑图形界面的能力。
（7）功能强大的工具箱是MATLAB 的另一特色。
MATLAB 包含两个部分：核心部分和各种可选的工具箱。
核心部分中有数百个核心内部函数。
其工具箱又分为两类：功能性工具箱和学科性工具箱。
功能性工具箱主要用来扩充其符号计算功能，图示建模仿真功能，文字处理功能以及与硬件实时交互功能，而学科性工具箱是专业性比较强的，如control, toolbox, signl ，proceessing ，toolbox,commumnication toolbox 等。
2 傅里叶级数基本原理概要2.1 周期信号的傅里叶分解设有连续时间周期信号，它的周期为T，角频率，且满足狄里赫利条件，则该周期信号可以展开成傅里叶级数，即可表示为一系列不同频率的正弦或复指数信号之和。
傅里叶级数有三角形式和指数形式两种。
1.三角形式的傅里叶级数：2.式中系数，称为傅里叶系数，可由下式求得：3. 指数形式的傅里叶级数：式中系数称为傅里叶复系数，可由下式求得：周期信号频谱具有三个特点：（1）离散性，即谱线是离散的；（2）谐波性，即谱线只出现在基波频率的整数倍上；（3）收敛性，即谐波的幅度随谐波次数的增高而减小。
周期信号的傅里叶分解用Matlab进行计算时，本质上是对信号进行数值积分运算。
在Matlab中有多种进行数值积分运算的方法，我们采用quadl函数，它有两种其调用形式。
(1) y＝quadl(‘func’, a, b)。
其中func是一个字符串，表示被积函数的.m文件名（函数名）；a、b分别表示定积分的下限和上限。
(2) y＝quadl(@myfun, a, b)。
其中“@”符号表示取函数的句柄，myfun表示所定义函数的文件名。
2.2 三角形式和指数形式傅里叶级数及各系数间的关系傅里叶级数的指数形式和三角形式是等价的，其系数可互相转换。