MATLAB在信号处理中的优秀应用技巧

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：MATLAB信号处理箱覆盖了经典信号处理理论的大多数内容，是一个非常优秀的算法研究和辅助设计工具。Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。MATLAB画出的图像如图1-9所示。

MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、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，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。其包含数字信号处理在内多个专业工具，为工程师测试验证提供了极大的方便，用户不必再为构造信号产生函数、信号图形等方面费心思，可将主要精力放在算法的设计上。

MATLAB信号处理箱覆盖了经典信号处理理论的大多数内容，是一个非常优秀的算法研究和辅助设计工具。它不仅提供了大量的工具函数，而且还提供交互式的滤波器分析、设计工具和谱分析工具。按照功能可以将信号处理工具箱中的函数分成以下9类：

1）信号和波形的产生；

2）FFT、DCT、希尔伯特和其他一些数学变换；

3）数字和模拟滤波器设计；

4）随机信号处理和经典谱估计；

5）参数模型功率谱估计；

6）多采样率信号处理；

7）窗函数；

8）时域-频域分析；

9）倒谱分析。

图像处理虽然从本质上是二维数字信号，但具有一些特殊的性质，尤其与人的感知紧密联系在一起，MATLAB提供了专门的工具箱，主要包括图像增强、除噪、分割和常用的变换等方面。

通信工具箱包含了通信系统设计、分析、仿真的工具函数和Simulink模块，是一个完整的理论研究和工程设计平台。其内容包括信号发生器、信源编码和量化、差错控制编码、调制和解调、基带和通带信道模型等。

Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，同时也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。

Simulink是用于动态系统和嵌入式系统的多领域仿真和基于模型的设计工具。对各种时变系统，包括通信、控制、信号处理、视频处理和图像处理系统，Simulink提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试。

构架在Simulink基础之上的其他产品扩展了Simulink多领域建模功能，也提供了用于设计、执行、验证和确认任务的相应工具。Simulink与MATLAB紧密集成，可以直接访问MATLAB大量的工具来进行算法研发、仿真的分析和可视化、批处理脚本的创建、建模环境的定制以及信号参数和测试数据的定义。

运用这些工具，可以方便地进行各种信号处理和现实，如下面这段代码实现了正弦函数的希尔伯特变换：