基于Matlab的信號處理系統與分析

摘 要： Matlab作為一種非常簡便、智能的高級程序語言，在科學研究、工程等領域得到了非常廣泛的應用。在信號處理系統應用Matlab，可以相應保證信號處理工作的順利開展，基于Matlab的信號處理系統除了能夠使信號處理的穩定性、效率更高之外，也可以進一步促進信號處理系統的發展與完善。在對Matlab展開特性方面的分析，并對經典方法和Matlab的信號處理分析效果進行對比，從而對Matlab在信號處理和分析方面所體現出的優勢進行明確。

關鍵詞： Matlab;信號處理;分析

信息是以信號為基本載體呈現出來并進行傳播的，信號處理就是通過識別、估計和采集的方式來抓取一些有用信號，在信息時代持續發展進步的過程中，社會中的信號處理方式越來越多樣，并逐步形成一個單獨的研究課題。在Matlab的產生之后，伴隨著該技術的不斷優化，其在應用中也取得了豐碩的成果，從而使信號處理時的轉換、識別、檢測、濾波等工作都有很好的質量、成效，所以可為信號處理系統提供可靠支撐，促進信號處理的進一步升級與完善。

一、Matlab的特性概述

Matlab即矩陣實驗室。作為一種研究工具，目前很多科學家和技術工作者都充分意識到了Matlab的重要性。其專業豐富，并體現出數據可視化、運算功能強等特點，無論是通信、建模還是處理圖像都有非常明顯的優勢。Matlab在剛產生時是被當作商業性軟件應用于教學方面的。現階段來說，Matlab已經是所有高級研究人員都應當掌握的必備技能，掌握該軟件后在面對各種科學計算時就可以更好、更快地攻克難題。Matlab軟件平臺中還涉及Matlab、Simulink組件，二者有不同的特性和功能[1]。對于數字信號處理，Matlab軟件具備方便開發升級、功能豐富、較為穩定、較靈活、精度高等優勢，相較于其他百年城語言編制的計算機程序來說，它在解決很多問題時都體現出明顯優勢。

二、基于Matlab的信號處理系統分析

這里提到的信號分析處理即根據特定要求和條件來對大量的毫無章法規律的信號或是對某種復雜信號展開處理，基于特定的設備、技術要求，將最為核心的部分提取出來，以供我們進行可靠的分析利用。

（一）信號產生期間的Matlab分析

通常來講，信號的產生會有下列兩種方式：一種是以Matlab數據采集工具箱為支撐，于軟硬件間實現數據通信。因為Matlab有程序接口、發布平臺，外部程序和顯示數據能夠進行交互，這種情況下，除能夠豐富軟件的數值計算、圖形顯示功能之外，還可以克服信號處理效果不理想的問題。這種情況下，通過相應接口接通信號和處理系統，使數據信息封存于系統存儲空間[2]。之后基于相應函數、命令來對其作矩陣型轉換，為之后的信號分析提供方便。還有一種就是在Matlab設計信號處理系統程序時提供三角波、方波、正弦波之類的波形產生函數，再根據用戶再波形和參數上的要求來產生特定數字信號，常見的如數字電子琴等就是以這種方式產生的。

（二）信號處理中的Matlab分析

1.Matlab濾波器

數字濾波器具有處理信號、生成新數字信號的功能。處理過程非常關鍵。以心電圖信號來說，針對一些干擾情況，還應通過低通濾波來處理，最終保證獲取到的心臟功能信息是可用的。對于濾波器函數的設計，Matlab工具箱可提供支持，如函數、原型函數、轉變函數等，在該工具箱當中，基于濾波器可排除一些無用信號和噪聲干擾，以數字濾波器取代模擬濾波器。

2.Matlab頻域變換

信號可基于Matlab轉換到頻域，對仿真信號進行處理時，該環節很關鍵。基于快速傅氏變換，頻譜分析儀可通過特定算法來對各采樣點的相位、頻率、幅度值進行計算[3]。若傅里葉變化中頻譜的動態分布較廣，就應進行對數變換，獲取可視化頻譜圖。這種情況下，在之后的波形顯示中，就可以提供更多數據，在進行數據處理時，其高效性、便捷性、實時性、精確性特點便可凸顯。

3.Matlab圖像顯示

處理信號時，Simulink組件可對動態系統進行建模、仿真與綜合分析。在此基礎上做仿真計算，再結合示波器和繪圖函數，可掌握完成信號處理的波形圖像，還原原始信號的情況[4]。不用進行復雜的程序編程就可呈現整個信號處理流程，使信號處理有方便、穩健、可信任的途徑。當前來說，這種方式再圖像處理、雷達探測、語音識別等方面已經得到了廣泛應用，并取得了可觀成效。

三、結語

目前我們再進行信號處理時經常會用到Matlab技術，這時因為該項技術再計算方面體現出非常明顯的優勢。但在實際的應用期間，我們應當注意有效適用編程程序。將Matlab應用于信號處理方面，可以使信號處理工作有更為先進、現代化的工作模式做保障，除了具備傳統分析儀器的全部功能，還可以相應降低工作信號處理的成本投入，所以其在實際應用方面受到了高度重視。在生產與處理信號時，Matlab表現出性能穩定、可靠性強的優勢，基于Matlab的頻域變換、濾波器、圖像顯示等功能，能夠很好地加強信號處理的效果與效率，由此使信號處理系統得到進一步優化完善。

參考文獻：

[1]孟文涵.數字信號處理技術在通信領域的應用研究[J].電子世界，2018，（18）.

[2]余秀玲，熊建.基于Matlab的信號處理系統與分析[J].現代商貿工業，2018，39（5）：196.

[3]嚴金承，王運鋒.基于RTL-SDR的ADS-B應答信號處理平臺的研究與實現[J].圖像與信號處理，2019，8（02）：29-35.

[4]余豐.基于Matlab的信號處理系統與分析[J].電子技術與軟件工程，2016，（012）.

作者簡介： 李欣陽（1998—），女，蒙古族，內蒙古通遼人，本科，研究方向：通信工程。