《西南交通大学SWJTU信号与系统课程设计项目》是由西南交大精心打造的一门实践性教学环节，旨在通过实际操作加深学生对信号处理及系统分析的理解和应用能力。
### 西南交通大学SWJTU信号与系统课程设计知识点总结
#### 一、知识点概述
本次课程设计的主要目的是让学生深入理解并应用信号与系统的理论知识，特别是通过实践探索轨道移频信号的频域分析方法。学生不仅能巩固基础理论，还能掌握MATLAB软件在信号处理中的实际操作技巧。
#### 二、实验目的
1. **掌握连续时间周期信号傅里叶级数的物理意义和分析方法**：
- 理解傅里叶级数数学背景及其对信号处理的重要性。
- 掌握将一个周期性信号分解为正弦波与余弦波组合的方法。
- 通过实例深入理解连续时间周期信号的实际含义。
2. **进一步了解轨道移频信号的工作原理和技术特点**：
- 学习轨道移频信号的基本概念和工作机制。
- 分析时域波形及频率特性，掌握其在实际应用中的重要性和优势。
3. **学习MATLAB中基本的信号仿真知识**：
- 熟悉MATLAB环境下的信号处理工具箱使用方法。
- 掌握如何用MATLAB描述连续和离散时间信号的方法，并编写程序实现时域变换及运算，以图形方式展示波形结果。
- 编写计算连续时间傅里叶级数(CTFS)和连续时间傅里叶变换(CTFT)的MATLAB代码。
#### 三、实验原理详解
轨道移频信号是铁路通信领域的一种重要信号形式，采用频率调制技术（如FSK）。其特点在于载波频率随低频控制信号变化而改变。具体来说：
1. **轨道移频信号的基本表达式**：
- 移频信号的时域表示为 (s(t) = A cos(omega_c t + g(t)))。
- 其中，\(A \cos(\omega_c t)\) 表示载波信号；而 \(g(t)\)，作为低频方波调制信号 \(f(t)\) 的积分，则是一个周期三角波。
2. **移频信号的傅里叶级数展开**：
- 移频信号可以被表示为一系列正弦与余弦函数之和。
- 公式如下：
\[
s(t) = \sum_{n=-\infty}^{\infty} \left[ \frac{A_m}{2} \left( \sin(c\omega + n\omega_m)\cos(n\omega_m t) + \cos(c\omega + n\omega_m)\sin(n\omega_m t) \right) \right]
\]
- 其中 \(m\) 为频移指数，定义为 \(m = \frac{\Delta f}{f_1}\)，其中 \(\Delta f\) 表示频率偏移量，\(f_1\) 则是调制信号的频率。
3. **MATLAB编程实现**：
- 使用MATLAB编写程序生成轨道移频信号时域波形及频谱。
- 通过用户输入载波频率 \(fc\)、调制频率 \(fd\) 和频率偏移量 \(fa\)，自动生成相应信号并展示其图形表示。
#### 四、实验步骤与结果分析
1. **程序编写**：
- 根据原理设计MATLAB代码实现轨道移频信号的生成及分析。
- 程序首先提示用户输入载波频率 \(fc\)、调制频率 \(fd\) 和偏移量 \(fa\).
- 之后根据这些参数，生成低频调制信号与移频信号及其频谱，并通过图形界面展示。
2. **结果展示**：
- 展示了由程序运行所得的时域波形和频谱图。
- 频谱图清晰地展示了不同频率成分的分布情况。
- 通过对参数调整，观察到信号特性变化以加深理解轨道移频信号在各种场景中的应用。
#### 五、总结与讨论
通过理论结合实践的方式，本课程设计帮助学生全面掌握轨道移频信号的工作原理和特点。借助MATLAB编程练习，增强学生的实际操作能力和问题解决技巧，并进一步探讨不同参数设置下信号特性的优化方向。
5星
