信号与系统实验讲义
实验一 常用信号的分类与观察
一、实验目的
1、观察常用信号的波形特点及其产生方法；
2、学会使用示波器对常用波形参数测量；
3、掌握JH5004信号产生模块的操作。
二、实验原理
对于一个系统的特性进行研究，重要的一个方面是研究它的输入—输出关系，即在特定输入信号下，系统输出的响应信号。因而对信号进行研究是研究系统的出发点，是对系统特性观察的基本方法和手段。在本实验中，将对常用信号及其特性进行分析、研究。
信号可以表示为一个或多个变量的函数，在这里仅对一维信号进行研究，自变量为时间。常用的信号有：指数信号、正弦信号、指数衰减正弦信号、复指数信号、Sa （t ）信号、钟形信号、脉冲信号等。
1、指数信号：指数信号可表示为at Ke t f =)(。对于不同的a 取值，其波形表现为不同的形式，如下图所示：
在JH5004“信号与系统”实验平台的信号产生模块可产生a <0，t>0的Sa(t)函数的波形。通过示波器测量输出信号波形，测量Sa(t)函数的a 、K 参数。
2、正弦信号：其表达式为)sin()(θω+?=t K t f ，其信号的参数有：振幅K 、角频率 ω、与初始相位θ。其波形如下图所示：
通过示波器测量输出信号波形，测量正弦信号的振幅K 、角频率ω参数。
3、衰减正弦信号：其表达式为???
>?<=-)0(sin )0(0)(t t Ke t t f at ω，其波形如下
图：
4、复指数信号：其表达式为
)sin()cos()()(t e jK t e K e K e K t f t t t j st ωωσσωσ??+??=?=?=+
一个复指数信号可分解为实、虚两部分。其中实部包含余弦衰减信号，虚部则为正弦衰减信号。指数因子实部表征了正弦与余弦函数振幅随时间变化的情况。一般0<σ，正弦及余弦信号是衰减振荡。指数因子的虚部则表示正弦与余弦信号的角频率。对于一个复信号的表示一般通过两个信号联合表示：信号的实部通常称之为同相支路；信号的虚部通常称之为正交之路。利用复指数信号可使许多运算和分析得以简化。在信号分析理论中，复指数信号是一种非常重要的基本信号。
5、Sa （t ）信号：其表达式为t
t
t Sa sin )(=。Sa （t ）是一个偶函数，t=±
π，±2π，…，±n π时，函数值等于零。该函数在很多应用场合具有独特的应用。其信号如下图所示：
6、钟形信号（高斯函数）：其表过式为2
)()(τ
t Ee
t f -=。其信号如下图所
示：
7、脉冲信号：其表达式为)()()(T t u t u t f --=，其中)(t u 为单位阶跃函数。其信号如图所示。
U(t)
t
三、实验仪器
1、JH5004“信号与系统”实验箱 一台；
2、20MHz 示波器
一台；
四、实验步骤
在下面实验中，按附录二设置信号产生器的工作模式为11。 1、指数信号观察：
通过信号选择键1，按附录二设置A 组输出为指数信号（此时信号输出指示灯为000000）。用示波器测量“信号A 组”的输出信号。
观察指数信号的波形，并测量分析其对应的a 、K 参数。 2、正弦信号观察：
通过信号选择键1，按附录二设置A组输出为正弦信号（此时A组信号输出指示灯为000101）。用示波器测量“信号A组”的输出信号。
在示波器上观察正弦信号的波形，并测量分析其对应的振幅K、角频率 。
3、指数衰减正弦信号观察（正频率信号）：
通过信号选择键1、按附录二设置A组输出为指数衰减余弦信号（此时信号输出指示灯为000001），用示波器测量“信号A组”的输出信号。
通过信号选择键2、按附录二设置B组输出为指数衰减正弦信号（此时信号输出指示灯为000010），用示波器测量“信号B组”的输出信号。
*分别用示波器的X、Y通道测量上述信号，并以X-Y方式进行观察，记录此时信号的波形，并注意此时李沙育图形的旋转方向。（该实验可选做）分析对信号参数的测量结果。
4、*指数衰减正弦信号观察（负频率信号）：（该实验可选做）
通过信号选择键1、按附录二设置A组输出为指数衰减余弦信号（此时信号输出指示灯为000011），用示波器测量“信号A组”的输出信号。
通过信号选择键2、按附录二设置B组输出为指数衰减正弦信号（此时信号输出指示灯为000100），用示波器测量“信号B组”的输出信号。
分别用示波器的X、Y通道测量上述信号，并以X-Y方式进行观察，记录此时信号的波形，并注意此时李沙育图形的旋转方向。
将测量结果与实验3所测结果进行比较。
5、Sa（t）信号观察：
通过信号选择键1，按附录二设置A组输出为Sa(t)信号（此时信号输出指示灯为000111），用示波器测量“信号A组”的输出信号，并通过示波器分析信号的参数。
6、钟形信号（高斯函数）观察：
通过信号选择键1，按附录二设置A组输出为钟形信号（此时信号输出指示灯为001000），用示波器测量“信号A组”的输出信号，并通过示波器分析信号的参数。
7、脉冲信号观察：
通过信号选择键1，按附录二设置A组输出为正负脉冲信号（此时信号输出指示灯为001101），并分析其特点。
五、实验报告
1、分析指数信号、正弦信号、指数衰减正弦信号、复指数信号、Sa（t）信
号、钟形信号、脉冲信号的特点。
2、按附录二设置输出为复指数正频率信号（A组输出与B组输出同时观察）
与复指数负频率信号（A组输出与B组输出同时观察），并说明这两类信号的特点。
3、测量指数信号、正弦信号、指数衰减正弦信号、复指数信号、Sa（t）信
号、钟形信号、脉冲信号的波形参数。
实验二信号的合成
一、实验目的
1、掌握周期信号的傅里叶变换；
2、理解傅里叶变换的本质；
3、学会对一般周期信号在时域上进行合成；
二、实验原理
在“信号与系统”中，周期性的函数（波形）可以分解成其基频分量及其谐波分量（如下图所示，基频与谐波的幅度与信号的特性紧密相关）。
从上图中可以看出，一般周期性信号，其谐波幅度随着谐波次数的增加会减少。因而，对于一个周期信号，可以通过一组中心频率等于该信号各谐波频率的带通滤波器，获取该周期信号在各频点信号幅度的大小。
同样，如果由某一特定信号的基波及其谐波合成该信号，理论上需要谐波点数为无限，但由于谐波幅度随着谐波次数的增加而减少，因此只需取一定数目的谐波数即可。
三、实验仪器
1、JH5004“信号与系统”实验箱一台；
2、20MHz示波器一台；
四、实验模块说明
在JH5004“信号与系统”实验箱的下方有一“信号合成”模块，该模块由一组中心频率等于...)4,3,2,11(00==?n KHz f f n ，其中的信号源、幅度调整电路及相加器组成，如下图所示：
五、实验步骤
1、信号的产生：将信号源模式设置为00模式，在该模式下，可产生五个相关的频率信号，该组信号为余弦信号源，其中心频率等于0f n ?，其中：
...4,3,2,110==n KHz f ， 2、方波信号的合成：
（1） 按下面公式调整五路信号的幅度：Ａ１＝１，Ａ2＝0，Ａ3＝-1/3，
Ａ4＝0，Ａ5＝１/5，∑∞
=??=10)cos()2sin(1)(n t n n n
t f ωπ
（2） 逐步加入合成信号，观察输出信号波形的变化； 3、周期三角信号的合成（不含直流信号）：
（1） 按下面公式调整五路信号的幅度：Ａ１＝１，Ａ2＝0，Ａ3＝9
1
，Ａ4
＝0， Ａ5＝
251，)(t f =cos ω0t +231cos3ω0t +25
1
cos5ω0t+…… （2） 逐步加入合成信号，观察输出信号波形的变化； 4、周期锯齿信号的合成
（1）按下面公式调整五路信号的幅度：∑∞
=
?
?
-
=
1
)
sin(
1
)1
(
)(
n n t
n
n
t
fω（2）看能否采用已有的信号合成出所需要的信号，为什么？说明在信号分解中正余弦信号项的作用。
六、实验报告
1、周期性信号的频谱特性是什么？
2、合成之后的信号与期望信号是否相同，是什么原因造成这些不同？
实验三 线性时不变系统
一、实验目的
1、掌握线性时不变系统的特性;
2、学会验证线性时不变系统的性质；
二、实验原理
线性时不变系统具有如下基本特性：
叠加性与均匀性：对于给定的系统，)()(11t r t e 、和)()(22t r t e 、分别代表两对激励与响应，当激励是)()(2211t e C t e C ?+?时，则对应的响应为：)()(2211t r C t r C ?+?。对于线性时不变系统，如果起始状态为零，则系统满足叠加性与均匀性(齐次性)。
时不变特性：对于时不变系统，由于系统参数本身不随时间改变，因此，在同样起始状态之下，系统响应与激励施加于系统的时刻无关。即：当)()(11t r t e 、为一对激励与响应时，则当)()(0101t t r t t e --、也为一对激励与响应。
微分特性：对于线性时不变系统，当)()(t r t e 、为一对激励与响应时，
dt
t dr dt t de )
()(、
也为一对激励与响应。 因果性：因果系统是指系统在时刻0t 的响应只与0t t =和0t t <时刻的输入有关。也就是说，激励是产生响应的原因，响应是激励引起的后果，这种特性称为因果性。通常由电阻器、电感线圈、电容器构成的实际物理系统都是因果系统。
三、实验仪器
1、JH5004“信号与系统”实验箱 一台；
2、20MHz 示波器
一台；
四、实验模块说明
在JH5004“信号与系统”实验箱的下方有一“线性时不变系统”单元，它由两个功能完全一样的电路组成（如下图所示），分别称为“第一电路单元”和“第二电路单元”。
在每个电路单元中，元件的值为：uF K R 1.0C 10==、
五、实验步骤
1、叠加性与均匀性观察：
（1）按附录二设置信号产生模块为模式3；
（2）按附录二用按键1使对应的“信号A组”的输出1-x2信号（信号A组的信号输出指示灯为001011）；
（3）按附录二用按键2使对应的“信号B组”产生正负锯齿脉冲串信号（信号B组的信号输出指示灯为010100）；
（4）用短路线将模拟信号A、B组的输出信号分别送入JH5004的“线性时不变系统”的两个单元，分别记录观察所得到的系
统响应；
（5）将上述响应通过示波器进行相加，观察响应相加之后的合成响应
（6）将模拟信号A、B组的输出信号同时送入JH5004的“基本运算单元”的加法器，将相加之后的信号送入JH5004的“线性时
不变系统”的一个单元，记录观察所得的系统响应；
（7）比较5、6两步得到的结果，并对之进行分析。
2、时不变特性观察：
（1）按附录二设置信号产生模块为模式2；
（2）通过信号选择键1，使对应的“信号A组”输出间隔正负脉冲信号（信号A组的信号输出指示灯为001101）。
（3）将模拟A组的输出信号加到JH5004的“线性时不变系统”单元，记录观察所得到的系统响应。观察不同延时的输入冲击
串与输出信号延时的时间关系。
3、微分特性观察：
（1）通过信号选择键1使“信号A组”输出正负指数脉冲信号（A 组信号输出指示灯为001110），通过信号选择键2使“信号B
组”输出“正负指数脉冲积分信号”（B组信号输出指示灯为
001111），这个信号是前一个信号的积分；
（2）将模拟A组的输出信号与模拟B组的输出信号分别加到JH5004的“线性时不变系统”单元的两个相同系统上，用示波器分
别记录所得到的系统响应，并比较这两个响应。
4、因果性观察：
（1）通过信号选择键1，使对应的“信号A组”输出正负锯齿信号（信号A组的信号输出指示灯为010100）；
（2）将模拟A组的输出信号加到JH5004的“线性时不变系统”单元，记录示波器观察到的系统响应。观察输入信号时刻与对
应输出信号时刻的相对时间关系。
六、实验报告
1、对实验测量结果进行分析。
2、利用JH5004的一个输出信号，并结合以前所学的基本运算模块的特性，设计验证一个线性时不变系统的微分特性的实验方案。
实验四 零输入响应与零状态响应分析
一、实验目的
1、掌握电路的零输入响应；
2、掌握电路的零状态响应；
3、学会电路的零状态响应与零输入响应的观察方法。
二、实验原理
电路的响应一般可分解为零输入响应和零状态响应。首先考察一个实例：在下图中由RC 组成一阶电路，电容两端有起始电压)0(-c v ，激励源为)(t e 。
则系统响应——电容两端电压关系为：
τττd e e RC v e
t v t
t RC
c RC
t c )(1)0()(0
)(1
?----+=
上式中第一项称之为零输入响应，与输入激励无关，零输入响应
)0(--
c RC
t
v e
是以初始电压值开始，按指数规律进行衰减。
第二项与起始储能无关，只与输入激励有关，称之为零状态响应。在不同的输入信号下，电路会产生不同的响应。
三、实验仪器
1、JH5004“信号与系统”实验箱 一台；
2、20MHz 示波器
一台；
四、实验模块说明
在JH5004“信号与系统”实验箱的下方有一“零输入响应与零状态响应”单元，它的电路组成如下图所示，在电路单元中，元件的值为：
uF K R K R K R 1.0C 1051100321====、、、
五、实验步骤
1、系统的零输入响应特性观察：
（1）通过信号选择键选择信号发生器为模式2，对应的脉冲信号发生器产生周期为35ms的方波信号。用短路线将脉冲信号输出端与“零输
入响应与零状态响应”单元的X1端口相连，用脉冲信号作同步，观
察输出信号的波形；
（2）同上步，将信号产生模块中脉冲信号输入到X2、X3端口，用脉冲信号作同步，分别观察输出信号的波形。
注：对于周期较长的脉冲方波信号，可以近似认为在脉冲信号高电平的后沿，电路的电容已完成充电。当进入脉冲信号的低电平阶段时，相当于此时激励去掉。电路在该点之后将产生零输入响应。因而对零输入响应的观察应在脉冲信号的低电平期间。
2、系统的零状态响应特性观察：
（1）通过信号选择键选择信号发生器为模式2，对应的脉冲信号发生器产生周期为35ms的方波信号。用短路线将脉冲信号输出端与“零输
入响应与零状态响应”单元的X1端口相连，用脉冲信号作同步，观
察输出信号的波形；
（2）同上步，将信号产生模块中脉冲信号输入到X2、X3端口，用脉冲信号作同步，分别观察输出信号的波形。
注：对于周期较长的脉冲方波信号，可以近似认为在脉冲信号低电平期间，电路的电容已完成放电。当进入脉冲信号的高电平阶段时，相当于此时激励加上。电路在该点之后将产生零状态响应。因而对零状态响应的观察应在脉冲信号的高电平期间。
六、实验报告
1、叙述如何观察系统的零输入响应？
2、理论分析相应连续信号在该电路下的零状态响应，并与实际实验结果进行比较。
实验五FDM频分复用实验
一、实验目的
1、掌握FDM复用的基本原理；
2、掌握FDM解复用的常用方法；
二、实验原理
在信道上（例如无线信道）将若干路信号以某种方式汇合，统一在同一信道中进行传输称之为多路复用。在近代通信系统中普遍采用多路复用技术，如频分复用技术。
频分复用要求设备在发送端将各路信号频谱搬移到各个不相同的频率范围内，使它们互不重叠，这样就可复用同一信道传输。如下图所示：
接收端利用若干滤波器将各路信号分离，再经解调即可还原为各路原始信号，如上图所示。
三、实验仪器
1、JH5004“信号与系统”实验箱一台；
2、20MHz示波器一台；
四、实验模块说明
在JH5004“信号与系统”实验箱的左中部有一“FDM传输系统”模块，该模块主要由四个单元组成：
1、两个完全相同的乘法器：)(
t
s
=。为了叙述上的方便，左边相乘
t
y?
)
)
(
(t
x
器称之为乘法器1，右边相乘器称之为乘法器2；
2、两个完全相同的检波器：主要由一个检波管与电容滤波器组成。为了叙
上的方便，左边检波器称之为检波器1，右边检波器称之为检波器2；
上述两单元的组成电路如下图所示：
五、实验步骤
1、载波信号和产生：通过按键使JH5004的信号发生器处于模式1，在该模式
下在正弦信号16KHz、32KHz输出端产生相应的信号输出，同时在信号A组产生1KHz信号，在信号B组产生125KHz信号输出。
2、第一路AM调制波形的产生：)(
t
s
y?
=，载波为16KHz的正弦信号。
t
)
x
(
)
(t
（1）将16KHz的正弦信号作为AM的发送载波，通过短路线将16KHz正弦信号输出端与相乘器1的X输入端相连；
（2）通过短路线将“信号A组”输出1KHz的正弦信号与乘法器1的信号输入端S相连；
（3）在乘法器的输出端得到一抑制载波的AM调制信号。
3、第二路AM调制波形的产生：)(
t
s
t
=，载波为32KHz的正弦信号。
y?
(
x
)
)
(t
（1）将32KHz的正弦信号作为AM的发送载波。用短路线将64KHz的正弦信号与乘法器2的X端相连；
（2）用短路线将“信号B组”的125Hz正弦信号与乘法器2的信号输入S；
（3）在乘法器的输出端得到一抑制载波的AM调制信号。
4、两路AM的复用：用短路线将上步实验所获得的AM调制信号送入基本运算单元相加输出，得到一FDM复用信号。
5、FDM的解复接（第一路信号）：
（1）将实验步骤4所获得的FDM信号送入“无源与有源滤波器”模块的“巴特沃思24KHz低通滤波器”单元，观察此时的输出信号；
（2）再连接到“巴特沃思16KHz带通滤波器”，从滤波器输出端可取出FDM的第一路信号。
6、FDM的解复接（第二路信号）：
（1）将实验步骤4所获得的FDM信号送入“无源与有源滤波器”模块的“巴特沃思24KHz高通滤波器”，观察此时的输出信号；
（2）再送入“巴特沃思16KHz带阻滤波器”，从滤波器输出端可取FDM的第二路信号。
六、实验报告
1、画出FDM调制器产生框图。
2、在FDM解复用中，可以观察到信号串扰（在第一路信号输出端可检测到第二路用户信号），产生串扰信号的原因是什么，如何减少这类串扰信号的产生？
实验六信号的抽样与恢复（ＰＡＭ）
一、实验目的
1、验证抽样定理
2、观察了解PAM信号形成的过程；
二、实验原理
利用抽样脉冲把一个连续信号变为离散时间样值的过程称为抽样，抽样后的信号称为脉冲调幅（PAM）信号。在满足抽样定理的条件下，抽样信号保留了原信号的全部信息，并且从抽样信号中可以无失真地恢复出原始信号。
抽样定理在通信系统、信息传输理论方面占有十分重要的地位。数字通信系统是以此定理作为理论基础。抽样过程是模拟信号数字化的第一步，抽样性能的优劣关系到通信设备整个系统的性能指标。
抽样定理指出，一个频带受限信号m(t)，如果它的最高频率为f h，则可以唯一地由频率等于或大于2f h的样值序列所决定。抽样信号的时域与频域变化过程及原理框图如下。
抽样定理实验原理框图
三、实验仪器
1、JH5004“信号与系统”实验箱一台；
2、20MHz示波器一台；
四、实验模块说明
在JH5004“信号与系统”实验箱的中有一“PAM抽样定理”模块，该模块主要由一个抽样器与保持电容组成。一个完整的PAM电路组成如下图所示。
即在输入、输出端需加一低通滤波器。前一个低通滤波器是为了滤除高于
f s／2的输入信号，防止出现频谱混迭现象，产生混迭噪声，影响恢复出的信号质量。后面一低通滤波器是为了从抽样序列中恢复出信号，滤除抽样信号中的高次谐波分量。
五、实验步骤
按附录二的方法设置JH5004信号产生模块为模式1，在该模式下在正弦信号16KHz、32KHz输出端产生相应的信号输出，同时在信号A组产生1KHz信号，在信号B组产生125KHz信号输出，以及PAM所需的抽样时钟。
1、采样冲激串的测量：在JH5004的“PAM抽样定理”模块的D(t)输入端测量
采样冲激串，测量采样信号的频率。
2、模拟信号的加入：用短路线将“信号A组”输出1KHz正弦信号与“PAM抽
样定理”模块的信号输入X端相连。
3、信号采样的PAM序列观察：在“PAM抽样定理”模块的输出端可测量到输
入信号的采样序列，用示波器比较采样序列与原始信号的关系及采样序列与采样冲击串之间的关系。
4、PAM信号的恢复：用短路线将“PAM抽样定理”模块输出端的采样序列与
“无源与有源滤波器”单元的“八阶切比雪夫低通滤波器”的输入端相
连。在滤波器输出端可测量出恢复出的模拟信号，用示波器比较恢复出信号与原始信号的关系与差别。
5、用短路线连接“PAM抽样定理”模块的A与C端，重复上述实验。
六、实验思考
1、在实验电路中，采样冲激串不是理想的冲激函数，通过这样的冲激序列
所采样的采样信号谱的形状是怎样的？
2、短路线连接“PAM抽样定理”模块的A与C端，由外部信号源产生一65KHz
的正弦信号送入“PAM抽样定理”模块中，再将采样序列送入低通滤波器，用示波器测量恢复出来的信号是什么？为什么？
信号与系统实验报告1
学生实验报告 （理工类） 课程名称：信号与线性系统专业班级：M11通信工程 学生学号：1121413017 学生姓名：王金龙 所属院部：龙蟠学院指导教师：杨娟
20 11 ——20 12 学年第 1 学期 金陵科技学院教务处制 实验报告书写要求 实验报告原则上要求学生手写，要求书写工整。若因课程特点需打印的，要遵照以下字体、字号、间距等的具体要求。纸张一律采用A4的纸张。 实验报告书写说明 实验报告中一至四项内容为必填项，包括实验目的和要求；实验仪器和设备；实验内容与过程；实验结果与分析。各院部可根据学科特点和实验具体要求增加项目。 填写注意事项 （1）细致观察，及时、准确、如实记录。 （2）准确说明，层次清晰。 （3）尽量采用专用术语来说明事物。 （4）外文、符号、公式要准确，应使用统一规定的名词和符号。 （5）应独立完成实验报告的书写，严禁抄袭、复印，一经发现，以零分论处。 实验报告批改说明 实验报告的批改要及时、认真、仔细，一律用红色笔批改。实验报告的批改成绩采用百分制，具体评分标准由各院部自行制定。 实验报告装订要求
实验批改完毕后，任课老师将每门课程的每个实验项目的实验报告以自然班为单位、按学号升序排列，装订成册，并附上一份该门课程的实验大纲。
实验项目名称：常用连续信号的表示 实验学时： 2学时 同组学生姓名： 无 实验地点： A207 实验日期： 11.12.6 实验成绩： 批改教师： 杨娟 批改时间： 一、实验目的和要求 熟悉MATLAB 软件；利用MATLAB 软件，绘制出常用的连续时间信号。 二、实验仪器和设备 586以上计算机，装有MATLAB7.0软件 三、实验过程 1. 绘制正弦信号)t Asin t (f 0?ω+=（），其中A=1，πω2=，6/π?=； 2. 绘制指数信号at Ae t (f =），其中A=1，0.4a -=； 3. 绘制矩形脉冲信号，脉冲宽度为2； 4. 绘制三角波脉冲信号，脉冲宽度为4；斜度为0.5； 5. 对上题三角波脉冲信号进行尺度变换，分别得出)2t (f ，)2t 2(f -； 6. 绘制抽样函数Sa （t ）,t 取值在-3π到+3π之间； 7. 绘制周期矩形脉冲信号，参数自定； 8. 绘制周期三角脉冲信号，参数自定。 四、实验结果与分析 1．制正弦信号)t Asin t (f 0?ω+=（），其中A=1，πω2=，6/π?= 实验代码： A=1;
信号与系统实验
《信号与系统及MATLAB实现》实验指导书
前言 长期以来，《信号与系统》课程一直采用单一理论教学方式，同学们依靠做习题来巩固和理解教学内容，虽然手工演算训练了计算能力和思维方法，但是由于本课程数学公式推导较多，概念抽象，常需画各种波形，作题时难免花费很多时间，现在，我们给同学们介绍一种国际上公认的优秀科技应用软件MA TLAB，借助它我们可以在电脑上轻松地完成许多习题的演算和波形的绘制。 MA TLAB的功能非常强大，我们此处仅用到它的一部分，在后续课程中我们还会用到它，在未来地科学研究和工程设计中有可能继续用它，所以有兴趣的同学，可以对MA TLAB 再多了解一些。 MA TLAB究竟有那些特点呢？ 1．高效的数值计算和符号计算功能，使我们从繁杂的数学运算分析中解脱出来； 2．完备的图形处理功能，实现计算结果和编程的可视化； 3．友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言，易于学习和掌握； 4．功能丰富的应用工具箱，为我们提供了大量方便实用的处理工具； MA TLAB的这些特点，深受大家欢迎，由于个人电脑地普及，目前许多学校已将它做为本科生必须掌握的一种软件。正是基于这些背景，我们编写了这本《信号与系统及MA TLAB实现》指导书，内容包括信号的MA TLAB表示、基本运算、系统的时域分析、频域分析、S域分析、状态变量分析等。通过这些练习，同学们在学习《信号与系统》的同时，掌握MA TLAB的基本应用，学会应用MA TLAB的数值计算和符号计算功能，摆脱烦琐的数学运算，从而更注重于信号与系统的基本分析方法和应用的理解与思考，将课程的重点、难点及部分习题用MA TLAB进行形象、直观的可视化计算机模拟与仿真实现，加深对信号与系统的基本原理、方法及应用的理解，为学习后续课程打好基础。另外同学们在进行实验时，最好事先预习一些MA TLAB的有关知识，以便更好地完成实验，同时实验中也可利用MA TLAB的help命令了解具体语句以及指令的使用方法。
信号与系统实验题目及答案
第一个信号实验的题目 1实现下列常用信号 （1）(5)u t +；（2）(1)t δ-；（3）cos(3)sin(2)t t +；（4）()[(1)(2)]f t t u t t u t t =?---； （5）0.5()4cos(),010t f t e t t π-=?= 2连续信号的基本运算与波形变换 已知信号2 2,2 1 ()33 t t f t ? -+-≤≤?=???，试画出下列各函数对时间t 的波形： （1）()f t -（2）(2)f t -+（3）(2)f t （4）1 (1)2 d f t dt +（5）(2)t f d ττ-∞-? 3连续信号的卷积运算 实现12()()f t f t *，其中1()f t 、2()f t 从第2个题目中任选3对组合。 4连续系统的时域分析 （1） 描述某连续系统的微分方程为()2()()()2()y t y t y t f t f t ''''++=+，求当输入信号为 2()2()t f t e u t -=时，该系统的零状态响应()y t 。 （2） 已知描述某连续系统的微分方程为2()()3()()y t y t y t f t '''+-=，试用MATLAB 绘出 该系统的冲激响应和阶跃响应的波形。 实验一答案： （1）(5)u t +在MATLAB 软件的输入程序及显示波形如下：
（2）(1)t δ-在MATLAB 软件的输入程序及显示波形如下： （3）cos(3)sin(2)t t +在MATLAB 软件的输入程序及显示波形如下： （4）()[(1)(2)]f t t u t t u t t =?---在MATLAB 软件的输入程序及显示波形如下： （5）0.5()4cos(),010t f t e t t π-=?=在MATLAB 软件的输入程序及显示波形如下：
浙江大学 信号与系统实验-基础实验
本科实验报告 课程名称：信号与系统实验 姓名：Wzh 院系：信电学院 专业：信息工程 学号：xxxxxxx 指导教师：周绮敏、史笑兴、李惠忠 2017年6月 1 日 Copyright As one member of Information Science and Electronic Engineering Institute of Zhejiang University, I sincerely hope this will enable you to acquire more time to do whatever you like instead of struggling on useless homework. All the content you can use as you like. I wish you will have a meaningful journey on your college life. ——W z h
实验报告 课程名称：信号与系统实验指导老师：史笑兴、周绮敏、李惠忠成绩：__________________ 实验名称：实验一MATLAB基本实验实验类型：设计型 一、第一次基本实验 1、利用Matlab自带的sinc函数，在时间区间[-4,4]上产生sinc信号，并画出信号图形。 2、利用./运算符，在时间区间[ -4*pi , 4*pi ]上产生Sa信号，并画出信号图形。 具体要求： （1）将图形窗口分为上下两部分，sinc信号画在上图，Sa信号画在下图。 （2）对两个信号分别设置合适的坐标显示范围。 【思考题】sinc函数与Sa函数二者的关系为何？用表达式表示。 【代码】 【运行结果】
信号与系统实验报告一
1. 实验原理 2. 设描述连续时间系统的微分方程为： ) ()()()()()()()(01) 1(1) (01)1(1)(t f b t f b t f b t f b t y a t y a t y a t y a m m m m n n n n +'+++=+'+++---- 则可用向量a 和b 表示该系统，即 ],,,,[011a a a a a n n -= ],,,,[011b b b b b m m -= 注意，向量a 和b 的元素一定要以微分方程时间求导的降幂次序排列，且缺项要用0补齐。 如微分方程 )()()(2)(3)(t f t f t y t y t y +''=+'+'' 表示该系统的向量为 ]2 3 1[=a ]1 0 1[=b （1）求解冲激响应：impulse()函数 impulse()函数有以下四种调用格式： ① impulse(b,a) 该调用格式以默认方式绘制由向量a 和b 定义的连续时间系统的冲激响应的时域波形。 ② impulse(b,a,t) 该调用格式绘制由向量a 和b 定义的连续时间系统在t ~0时间范围内的冲激响应的时域波形。 ③ impulse(b,a, t1:p:t2) 该调用格式绘制由向量a 和b 定义的连续时间系统在21~t t 时间范围内，且以时间间隔 p 均匀抽样的冲激响应的时域波形。 ④ y=impulse(b,a,t1:p:t2) 该调用格式并不绘制系统冲激响应的波形，而是求出由向量a 和b 定义的连续时间系统在21~t t 时间范围内以时间间隔p 均匀抽样的系统冲激响应的数值解。 （2）求解阶跃响应：step()函数 step()函数也有四种调用格式： ① step(b,a) ② step(b,a,t) ③ step(b,a, t1:p:t2) ④ y=step(b,a,t1:p:t2) 上述调用格式的功能与impulse()函数完全相同。 （3）求解零状态响应：lsim()函数 lsim()函数有以下二种调用格式：
信号与系统综合实验项目doc信号与系统综合实验项目(竞
信号与系统综合实验项目doc 信号与系统综合实验项目 (竞 实 验 指 导 项目一 用MATLAB 验证时域抽样定理 目的： 通过MATLAB 编程实现对时域抽样定理的验证，加深抽样定理的明白得。同时训练应用运算机分析咨询题的能力。 任务： 连续信号f(t)=cos(8*pi*t)+2*sin(40*pi*t)+cos(24*pi*t)，通过理想抽样后得到抽样信号fs(t)，通过理想低通滤波器后重构信号f(t)。 方法： 1、确定f(t)的最高频率fm 。关于无限带宽信号，确定最高频率fm 的方法：设其频谱的模降到10-5左右时的频率为fm 。 2、确定Nyquist 抽样间隔T N 。选定两个抽样时刻：T S 信号与系统实验总结及心得体会 2011211204 刘梦颉2011210960 信号与系统是电子信息类专业的一门重要的专业核心基础课程，该课程核心的基本概念、基本理论和分析方法都非常重要，而且系统性、理论性很强，是将学生从电路分析领域引入信号处理与传输领域的关键性课程，为此开设必要的实验对我们加强理解深入掌握基本理论和分析方法，以及对抽象的概念具体化有极大的好处，而且为后续专业课程的学习提供了理论和大量实验知识储备，对以后的学术科研和创新工作都是十分重要的。下面我将从实验总结、心得体会、意见与建议等三方面作以总结。 一．实验总结 本学期我们一共做了四次实验，分别为：信号的分类与观察、非正弦周期信号的频谱分析、信号的抽样与恢复（PAM）和模拟滤波器实验。 1.信号的分类与观察 主要目的是：观察常用信号的波形特点以及产生方法，学会用示波器对常用波形参数进行测量。主要内容是：利用实验箱中的S8模块分别产生正弦信号、指数信号和指数衰减正弦信号，并用示波器观察输出信号的波形，测量信号的各项参数，根据测量值计算信号的表达式，并且与理论值进行比较。 2.非正弦信号的频谱分析 主要目的是：掌握频谱仪的基本工作原理和正确使用方法，掌握非正弦周期信好的测试方法，理解非正弦周期信号频谱的离散性、谐波性欲收敛性。主要内 容是：通过频谱仪观察占空比为50%的方波脉冲的频谱，和占空比为20%的矩形波的频谱，并用坐标纸画图。 3.信号的抽样与恢复 主要目的是：验证抽样定理，观察了解PAM信号的形成过程。主要内容是：通过矩形脉冲对正弦信号进行抽样，再把它恢复还原过来，最后用还原后的图形与原图形进行对比，分析实验并总结。 4.模拟滤波器实验 主要目的是：了解RC无源和有源滤波器的种类、基本结构及其特性，比较无源和有源滤波器的滤波特性，比较不同阶数的滤波器的滤波效果。主要内容：利用点频法通过测试无源低通、高通、带通和有源带阻，以及有源带通滤波器的幅频特性，通过描点画图形象地把它们的特点表现出来。 通过对信号与实验课程的学习，我掌握了一些基本仪器的使用方法，DDS 信号源、实验箱、示波器、频谱仪等四种实验仪器。初步了解了对信号的测试与分析方法对以前在书本上看到的常见信号有了更加具体的认识，使得书本上的知识不再那么抽象。 DDS信号源，也就是函数发生器，可以产生固定波形，如正弦波、方波或三角波，频率和幅度可以调节。实验箱是很多个信号实验装置的集合，可谓集多种功能于一身，其中包括函数发生器、模拟滤波器、函数信号的产生与测量、信号的抽样与恢复等模块。示波器能把抽象的电信号转换成具体的图像，便于人们研究各种电现象的变化过程。利用示波器能观察各种不同的信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、 信号与系统实验实验三：信号的卷积 小组成员： 黄涛13084220 胡焰焰13084219 洪燕东13084217 一、实验目的 1. 理解卷积的物理意义； 2. 掌握运用计算机进行卷积运算的原理和方法； 3. 熟悉卷积运算函数conv的应用； 二、预习内容 1. 卷积的定义及物理意义； 2. 卷积计算的图解法； 3. 卷积的应用 三、实验原理说明 1.卷积的定义 连续时间和离散时间卷积的定义分别如下所示： 2.卷积的计算 由于计算机技术的发展，通过编程的方法来计算卷积积分和卷积和已经不再是冗繁的工作，并可以获得足够的精度，因此信号的时域卷积分析法在系统分析中得到了广泛的应用。 卷积积分的数值运算可以应用信号的分段求和来实现，即： 数值运算只求当时的信号值，则由上式可以得到： 上式中实际上就是连续信号等间隔均匀抽样的离散序列的卷积和，当足够小的时候就是信号卷积积分的数值近似。因此，在利用计算机计算两信号卷积积分时，实质上是先将其转化为离散序列，再利用离散卷积和计算原理来计算。 3.卷积的应用 3.1 求解系统响应 卷积是信号与系统时域分析的基本手段，主要应用于求解系统响应，已知一LTI系统的单位冲激响应和系统激励信号则系统响应为激励与单位冲激响应的卷积。 需要注意的是利用卷积分析方法求得的系统响应为零状态响应。 3.2 相关性分析 相关函数是描述两个信号相似程度的量。两信号之间的相关函数一般称之为互相关函数或者互关函数，定义如下： 若是同一信号，此时相关函数称为自相关函数或者自关函数： 对于相关函数与卷积运算有着密切的联系，由卷积公式与相关函数比较得： 可见，由第二个信号反转再与第一个信号卷积即得到两信号的相关函数。 4.涉及的Matlab函数 4.1 conv函数 格式w = conv(u,v)，可以实现两个有限长输入序列u，v的卷积运算，得到有限冲激响应系统的输出序列。输出序列长度为两个输入序列长度和减一。 四、实验内容 给定如下因果线性时不变系统： y[n]+0.71y[n-1]-0.46y[n-2]-0.62y[n-3=0.9x[n]-0.45x[n-1]+0.35x[n-2]+0.002x[n-3] (1)不用impz函数，使用filter命令，求出以上系统的单位冲激响应h[n]的前20个样本; clc; N = 0:19; 信号与系统实验讲义 雷明东编 重庆文理学院 电子电气学院 2014年10月 实验注意事项 1、不准迟到早退，开始做实验前需要签字； 2、在离开实验室前，要整理好实验设备、桌椅、收拾好垃圾后，待老师检查完毕，方可离开实验室； 3、做实验期间不准大声喧哗，如有问题需举手示意； 4、不准在无老师授权的情况下随意拆卸实验设备； 5、在每次做新实验前，需交前个实验的实验报告。 实验一 常用信号的分类和观察 一 实验目的： 1、观察和了解常见信号的波形和特点。 2、理解相关信号参数的作用和意义。 3、掌握信号的FFT 变换。 3、熟练掌握示波器的使用。 二 实验原理： 描述信号的基本方法是写出它的数学表达式，此表达式是时间的函数，绘出函数的图像称为信号的波形。 对于各种信号，可以从不同的角度分类。如分成确定性信号与随机信号；周期信号与非周期信号；连续时间信号与离散时间信号等。 常见信号除了包括正弦波)sin()(0φω+=t A t x 、指数函数信号t Ke t x α=)(、抽样函数信号t t A t x /)(sin )(=、高斯函数信号τ/)(t Ke t x -=、方波、三角波、锯齿波，还包括一些直流信号。 三 预习练习： 1、预习有关信号的分类和描述。 2、理解信号的函数表达式和相关参数的意义。 四 实验内容及步骤： 1、 根据实验箱上函数信号发生器模块的提示选择相应的信号波形代码。 01：正弦波 02：方波 03：锯齿波 04：三角波 05：阶梯波 06：衰减指数信号 07：高斯函数信号 08：抽样函数信号 09：抽样脉冲 10：调幅信号 11：扫频信号 2、用示波器测量信号，读取信号的幅度和频率，并用坐标纸记录信号波形； 在信号与系统实验箱上的电源模块用电压表（或万用表）与示波器来观 测电源信号的特点，并测量电源的幅度。 3、在示波器上观测扫频信号的波形特征，大致画出扫频信号的波形。 4、利用示波器中的FFT函数，来观看信号的FFT变换形式。 5、用频谱分析仪观测各个信号的频谱（选做）。 五实验仪器： 1、信号系统实验箱（函数信号发生器模块） 2、双踪示波器 六实验报告内容： 1、根据实验测量所得数据，绘制各个信号的波形图。 2、绘制各个波形的FFT变换波形。 3、写出相应的函数表达式与频域变换表达式。 4、用示波器直流档观测函数信号的波形特点，并说明原因（提示：本函数发生器所产生的信号均由单片机AT89C51产生）。 实验一：信号的时域分析 一、实验目的 1.观察常用信号的波形特点及产生方法 2.学会使用示波器对常用波形参数的测量 二、实验仪器 1.信号与系统试验箱一台（型号ZH5004） 2.40MHz双踪示波器一台 3.DDS信号源一台 三、实验原理 对于一个系统特性的研究，其中重要的一个方面是研究它的输入输出关系，即在一特定的输入信号下，系统对应的输出响应信号。因而对信号的研究是对系统研究的出发点，是对系统特性观察的基本手段与方法。在本实验中，将对常用信号和特性进行分析、研究。 信号可以表示为一个或多个变量的函数，在这里仅对一维信号进行研究，自变量为时间。常用信号有：指数信号、正弦信号、指数衰减正弦信号、复指数信号、Sa(t)信号、钟形信号、脉冲信号等。 1、信号：指数信号可表示为f(t)=Ke at。对于不同的a取值，其波形表现为不同的形式，如下图所示： 图1―1 指数信号 2、信号：其表达式为f（t）=Ksin（ωt＋θ），其信号的参数：振幅K、角频率ω、与初始相位θ。其波形如下图所示： 图1－2 正弦信号 3、指数衰减正弦信号：其表达式为其波形如下图： 图1－3 指数衰减正弦信号 4、Sa(t)信号：其表达式为：。Sa(t)是一个偶函数，t= ±π,±2π,…,±nπ时，函数值为零。该函数在很多应用场合具有独特的运用。其信号如下图所示： 图1－4 Sa（t）信号 5、钟形信号（高斯函数）：其表达式为：其信号如下图所示： 图1－5 钟形信号 6、脉冲信号：其表达式为f(t)=u(t)-u(t-T)，其中u(t)为单位阶跃函数。其信号如下图所示： 7、方波信号：信号为周期为T，前T/2期间信号为正电平信号，后T/2期间信号为负电平信号，其信号如下图所示 U(t) 广州大学 综合设计性实验 报告册 实验项目选频网络的设计及应用研究 学院物电学院年级专业班电子131 姓名朱大神学号成绩 实验地点电子楼316 指导老师 《综合设计性实验》预习报告 实验项目：选频网络的设计及应用研究 一 引言： 选频网络在信号分解、振荡电路及其收音机等方面有诸多应用。比如，利用选频网络可以挑选出一个周期信号中的基波和高次谐波。选频网络的类型和结构有很多，本实验将通过设计有源带通滤波器实现选频。 二 实验目的： （1）熟悉选频网络特性、结构及其应用，掌握选频网络的特点及其设计方法。 （2）学会使用交流毫伏表和示波器测定选频网络的幅频特性和相频特性。 （3）学会使用Multisim 进行电路仿真。 三 实验原理： 带通滤波器： 这种滤波器的作用是只允许在某一个通频带范围内的信号通过，而比通频带下限频率低和比上限频率高的信号均加以衰减和抑制。 典型的带通滤波器可以从二阶低通滤波器中将其中一级改成高通而成，如图1所示。 电路性能参数可由下面各式求出。 通带增益：CB R R R R A f vp 144+= 其中B 为通频带宽。 中心频率：)1 1(121 3 12 20R R C R f += π 通带宽度：)2 1(14 321R R R R R C B f -+= 品质因数：B f Q 0 = 此电路的优点是，改变f R 和4R 的比值，就可以改变通带宽度B 而不会影响中心频率0f 。 四 实验内容： 设计一个中心频率Hz f 20000=，品质因数5>Q 的带通滤波器。 五 重点问题： （1）确定带通滤波器的中心频率、上限频率及下限频率。 （2）验证滤波器是否能筛选出方波的三次谐波。 六 参考文献： [1]熊伟等.Multisim 7 电路设计及仿真应用.北京：清华大学出版社，2005. [2]吴正光，郑颜.电子技术实验仿真与实践.北京：科学出版社，2008. [4]童诗白等.模拟电子技术基础（第三版）.北京：高等教育出版社， 2001. 图1 二阶带通滤波器 实验三 常见信号的MATLAB 表示及运算 一、实验目的 1．熟悉常见信号的意义、特性及波形 2．学会使用MATLAB 表示信号的方法并绘制信号波形 3. 掌握使用MATLAB 进行信号基本运算的指令 4. 熟悉用MATLAB 实现卷积积分的方法 二、实验原理 根据MATLAB 的数值计算功能和符号运算功能，在MA TLAB 中，信号有两种表示方法，一种是用向量来表示，另一种则是用符号运算的方法。在采用适当的MA TLAB 语句表示出信号后，就可以利用MA TLAB 中的绘图命令绘制出直观的信号波形了。 1.连续时间信号 从严格意义上讲，MATLAB 并不能处理连续信号。在MATLAB 中，是用连续信号在等时间间隔点上的样值来近似表示的，当取样时间间隔足够小时，这些离散的样值就能较好地近似出连续信号。在MATLAB 中连续信号可用向量或符号运算功能来表示。 ⑴ 向量表示法 对于连续时间信号()f t ，可以用两个行向量f 和t 来表示，其中向量t 是用形如12::t t p t =的命令定义的时间范围向量，其中，1t 为信号起始时间，2t 为终止时间，p 为时间间隔。向量f 为连续信号()f t 在向量t 所定义的时间点上的样值。 ⑵ 符号运算表示法 如果一个信号或函数可以用符号表达式来表示，那么我们就可以用前面介绍的符号函数专用绘图命令ezplot()等函数来绘出信号的波形。 ⑶ 常见信号的MATLAB 表示 单位阶跃信号 单位阶跃信号的定义为：10()0 t u t t >?=? 0); %定义函数体，即函数所执行指令 实验1 信号的时域描述与运算 一、实验目的 1. 掌握信号的MATLAB表示及其可视化方法。 2. 掌握信号基本时域运算的MA TLAB实现方法。 3. 利用MA TLAB分析常用信号，加深对信号时域特性的理解。 二、实验原理与方法 1. 连续时间信号的MATLAB表示 连续时间信号指的是在连续时间范围内有定义的信号，即除了若干个不连续点外，在任何时刻信号都有定义。在MATLAB中连续时间信号可以用两种方法来表示，即向量表示法和符号对象表示法。 从严格意义上来说，MATLAB并不能处理连续时间信号，在MATLAB中连续时间信号是用等时间间隔采样后的采样值来近似表示的，当采样间隔足够小时，这些采样值就可以很好地近似表示出连续时间信号，这种表示方法称为向量表示法。表示一个连续时间信号需要使用两个向量，其中一个向量用于表示信号的时间范围，另一个向量表示连续时间信号在该时间范围内的采样值。例如一个正弦信号可以表示如下： >> t=0:0.01:10; >> x=sin(t); 利用plot(t,x)命令可以绘制上述信号的时域波形，如图1所示。 如果连续时间信号可以用表达式来描述，则还可以采用符号表达式來表示信号。例如对于上述正弦信号，可以用符号对象表示如下： >> x=sin(t); >> ezplot(X); 利用ezplot(x)命令可以绘制上述信号的时域波形 Time(seconds) 图1 利用向量表示连续时间信号 t 图 2 利用符号对象表示连续时间信号 sin(t) 2.连续时间信号的时域运算 对连续时间信号的运算包括两信号相加、相乘、微分、积分，以及位移、反转、尺度变换（尺度伸缩）等。 1）相加和相乘 信号相加和相乘指两信号对应时刻的值相加和相乘，对于两个采用向量表示的可以直接使用算术运算的运算符“+”和“*”来计算，此时要求表示两信号的向量时间范围和采样间隔相同。采用符号对象表示的两个信号，可以直接根据符号对象的运算规则运算。 2）微分和积分 对于向量表示法表示的连续时间信号，可以通过数值计算的方法计算信号的微分和积分。这里微分使用差分来近似求取的，由时间向量[N t t t ,,,21?]和采样值向量[N x x x ,,,21?]表示的连续时间信号，其微分可以通过下式求得 1,,2,1,|)('1-?=?-≈ +=N k t x x t x k k t t k 其中t ?表示采样间隔。MA TLAB 中用diff 函数来计算差分 k k x x -+1。 连续时间信号的定积分可以由MATLAB 的qud 函数实现，调用格式为 quad ('function_name',a,b) 其中，function_name 为被积函数名，a 、b 为积分区间。 中南大学 信号与系统试验报告 姓名: 学号: 专业班级:自动化 实验一 基本信号的生成 1．实验目的 ● 学会使用MATLAB 产生各种常见的连续时间信号与离散时间信号； ● 通过MATLAB 中的绘图工具对产生的信号进行观察，加深对常用信号的 理解； ● 熟悉MATLAB 的基本操作，以及一些基本函数的使用，为以后的实验奠 定基础。 2．实验内容 ⑴ 运行以上九个例子程序，掌握一些常用基本信号的特点及其MATLAB 实现方法；改变有关参数，进一步观察信号波形的变化。 ⑵ 在 k [10:10]=- 范围内产生并画出以下信号： a) 1f [k][k]δ=； b) 2f [k][k+2]δ=； c) 3f [k][k-4]δ=； d) 4f [k]2[k+2][k-4]δδ=-。 源程序： k=-10:10; f1k=[zeros(1,10),1,zeros(1,10)]; subplot(2,2,1) stem(k,f1k) title('f1[k]') f2k=[zeros(1,8),1,zeros(1,12)]; subplot(2,2,2) stem(k,f2k) title('f2[k]') f3k=[zeros(1,14),1,zeros(1,6)]; subplot(2,2,3) stem(k,f3k) title('f3[k]') f4k=2*f2k-f3k; subplot(2,2,4) stem(k,f4k) title('f4[k]') ⑶ 在 k [0:31]=范围内产生并画出以下信号： a) ()()k k 144f [k]sin cos π π=； b) ()2k 24f [k]cos π =； c) ()()k k 348f [k]sin cos π π=。 请问这三个信号的基波周期分别是多少？ 源程序： k=0:31; f1k=sin(pi/4*k).*cos(pi/4*k); subplot(3,1,1) stem(k,f1k) title('f1[k]') f2k=(cos(pi/4*k)).^2; subplot(3,1,2) stem(k,f2k) title('f2[k]') f3k=sin(pi/4*k).*cos(pi/8*k); subplot(3,1,3) stem(k,f3k) title('f3[k]') 其中f1[k]的基波周期是4, f2[k]的基波周期是4, f3[k]的基波周期是16。 周期信号? ??<<-≤<-=21,5.110,5.0)(t t t t t x ，周期T=2. (1)写出x(t)的复指数形式和三角函数形式傅里叶级数表示； ?????=∴-=-+-===-+-=====? ?????---为奇，为偶，k 20)1(-1])5.1()5.0([21)(x 10])5.1()5.0([21)(x 12 22222221102110000π ππππωππωk k a k dt e t dt e t dt e t T a dt t dt t dt t T a T k k t jk t jk T t jk k T ) k cos(2)(x )(x 1jk t a t e a t n k t n k ππ∑∑+∞=+∞-∞=== ， (2)利用“分析公式”或傅里叶级数性质求出谱系数； 由（1）知，?????=为奇，为偶，k 2022πk k a k （3）编程，对x(t)进行频谱分析，具体要求： 程序如下： set(gcf,'color','w') %设置背景颜色为白色 fs=128; %采样频率fs=128Hz tp = 1/fs; %采样时间间隔 N = fs*6*4; %采样点数，总采样时常为4秒 n = -N:N-1; %采样点序列 t = n * tp; %采样点时间序列 x=-0.5*sawtooth(pi*t,0.5); % 产生信号x(t) subplot(311); plot(t,x); %画信号的时域波形 axis([-6,6,-0.5,0.5]); %规定坐标轴的取值范围 xlabel('时间(s)'); %横轴的名称、单位 ylabel('时域'); %纵轴的名称、单位 title('x(t)'); %图的名称 %%%%%%以下对信号进行FFT变换%%%%%% Nf = 512; %做512点的FFT y=fft(x,Nf)/Nf; %进行fft变换——复指数形式谱系数mag=abs(y); %求幅度谱 theta = angle(y)/pi*180; %求相位谱 %%%%%%修正幅度谱（三角函数形式谱系数）%%%%%% delta_1 = [1, 2*ones(1,length(y)-1)]; mag = mag.*delta_1; %修正后的幅度谱 %%%%%%修正相位谱%%%%%% delta_2= (mag>0.01); %判别式，利用逻辑运算实现 % 将幅值为0的频率分量的相位置为0” theta = theta.*delta_2; %修正后的相位谱 f=(0:Nf-1)'*fs/Nf; %进行对应的频率转换 subplot 312 bar(f, mag, 0.1); %画幅度谱 axis([0,5,0,0.5]);xlabel('频率(Hz)');ylabel('幅值'); subplot 313 bar(f, theta, 0.1); %画相位谱 axis([0,20,-200,200]);xlabel('频率(Hz)');ylabel('相位'); %%%%%%以下将主要频谱分量叠加，实现信号的重建%%%%%% i=2; %定义循环变量 实验一 基本运算单元 一、 实验目的 1．熟悉由运算放大器为核心元件组成的基本运算单元； 2．掌握基本运算单元的测试方法。 二、 实验设备与仪器 1．THKSS-A/B/C/D/E 型信号与系统实验箱； 2．实验模块SS12； 3．双踪示波器。 三、 实验内容 1．设计加法器、比例运算器、积分器、微分器四种基本运算单元电路； 2．测试基本运算单元特性。 四、 实验原理 1．运算放大器 运算放大器实际就是高增益直流放大器，当它与反馈网络连接后，就可实现对输入信号的求和、积分、微分、比例放大等多种数学运算，运算放大器因此而得名。运算放大器的电路符号如图1-1所示： 图1-1 运算放大器的电路符号 由图可见，它具有两个输入端和一个输出端：当信号从“-”端输入时，输出信号与输入信号反相，因此称“-”端为反相输入端；而从“+”端输入时，输出信号与输入信号同相，因此称“+”端为同相输入端。运算放大器有以下的特点： （1）高增益 运算放大器的电压放大倍数用下式表示： )1(0 + --= u u u A 式中，u o 为运放的输出电压；u +为“+”输入端对地电压；u -为“-”输入端对地电压。不加反馈（开环）时，直流电压放大倍数高达104～106。 （2）高输入阻抗 运算放大器的输入阻抗一般在106Ω～1011Ω范围内。 （3）低输出阻抗 运算放大器的输出阻抗一般为几十到一、二百欧姆。当它工作于深度负反馈状态时，其闭环输出阻抗更小。 为使电路的分析简化，人们常把上述的特性理想化，即认为运算放大器的电压放大倍数和输入阻抗均为无穷大，输出阻抗为零。据此得出下面两个结论： 1）由于输入阻抗为无穷大，因而运放的输入电流等于零。 大连理工大学 本科实验报告 课程名称：___信号与系统实验学院：信息与通信工程学院专业：电子信息工程 班级： 学号： 学生姓名： 2012年12月11日 信号与系统实验 项目列表 信号的频谱图 Signals Frequency Spectrum 连续时间系统分析 Analysis for Continuous-time System 信号抽样 Signal Sampling 离散时间LTI系统分析 Analysis for Discrete-time LTI System 语音信号的调制解调 Modulation and Demodulation for Audio Signals Simulink?模拟信号的调制解调 Modulation and Demodulation for Analog Signals in Simulink ? 实验1信号的频谱图 一、实验目的 1. 掌握周期信号的傅里叶级数展开； 2. 掌握周期信号的有限项傅里叶级数逼近； 3. 掌握周期信号的频谱分析； 4. 掌握连续非周期信号的傅立叶变换； 5. 掌握傅立叶变换的性质。 二、实战演练（5道题） 1.已知周期三角信号如下图1-5所示，试求出该信号的傅里叶级数，利用MA TLAB编程 实现其各次谐波的叠加，并验证其收敛性。 解： 调试程序如下： clc clear t=-2:0.001:2; omega=pi; y=-(sawtooth(pi*t,0.5)/2+0.5)+1; plot(t,y),grid on; xlabel('t'),ylabel('周期三角波信号'); axis([-2 2 -0.5 1.5]) n_max=[1 3 5 11 47]; N=length(n_max); for k=1:N n=1:2: n_max(k); c=n.^2; b=4./(pi*pi*c); x=b*cos(omega*n'*t)+0.5; figure; plot(t,y,'b'); hold on; plot(t,x,'r'); hold off; xlabel('t'),ylabel('部分和的波形'); axis([-2 2 -0.5 1.5]);grid on; title(['最大谐波数=',num2str(n_max(k))]) end 运行结果如下： 信号与系统综合设计实验项目 实 验 指 导 项目一 用MATLAB 验证时域抽样定理 目的： 通过MATLAB 编程实现对时域抽样定理的验证，加深抽样定理的理解。同时训练应用计算机分析问题的能力。 任务： 连续信号f(t)=cos(8*pi*t)+2*sin(40*pi*t)+cos(24*pi*t)，经过理想抽样后得到抽样信号fs(t)，通过理想低通滤波器后重构信号f(t)。 方法： 1、确定f(t)的最高频率fm 。对于无限带宽信号，确定最高频率fm 的方法：设其频谱的模降到10-5左右时的频率为fm 。 2、确定Nyquist 抽样间隔T N 。选定两个抽样时间：T S 7.1利用matlab的向量表示法，给出下列连续信号的时域波形。t=0:0.01:5; f=(1-exp(-2*t)).*Heaviside(t); plot(t,f) t=-5:0.01:5; f=exp(-2*abs(t)); plot(t,f) 7.3利用matlab绘出下列离散序列的时域波形先构建函数文件function x=lsxl(n) x=(n>=0) 然后调用函数画离散波形 n=0:8; x=lsxl(n-4); stem(n,x,'filled') title('离散序列时域波形') xlabel('n') 此题仍然要调用函数function x=lsxl(n) x=(n>=0) n=0:8; x=(-3/4).^n.*lsxl(n); stem(n,x,'filled') title('离散序列时域波形') xlabel('n') 7.6已知连续时间信号，试用matlab编程绘出下列信号的时域波形（1） function f=ncg(t) f=pi*sinc(t) t=-10:0.01:10; f1=2*ncg(t-1); plot(t,f1) (3) function f=ncg(t) f=pi*sinc(t) t=-20:0.01:20; f1=-ncg(0.25*t); plot(t,f1) 7.9已知离散序列如图7-28所示，试用MATLAB编程绘出满足下列要求的离散序列波形。 题图：略 (2) function [x,n]=xlfz(x1,n1) x=-fliplr(x1) n=-fliplr(n1) stem(n,x,'filled') axis([min(n)-1,max(n)+1,min(x)-0.5,max(x)+0.5]) x1=[0,3,3,3,3,2,1,0,0]; n1=-4:4; [x,n]=xlfz(x1,n1) 第二个信号实验题目 1（1）用数值法求门函数4()G t 的傅里叶变换，并给出门函数的幅频特性曲线和相频特性曲线。 （2）用符号法给出函数5()2()()3 t f t e u t -=的傅里叶变换。 （3）已知系统函数为34 2 1()3 s s H s s s ++=++，画出该系统的零极点图。 2 （1）用数值法给出函数5(2)2()(2)3 t f t e u t --=-幅频特性曲线和相频特性曲线。 （2）对函数5(2)2()(2)3 t f t e u t --=-进行采样，采样间隔为0.01。 （3）已知输入信号为()sin(100)f t t =，载波频率为1000Hz ，采样频率为5000 Hz ，试产生输入信号的调幅信号。 3（1）用符号法实现函数4()G t 的傅里叶变换，并给出门函数的幅频特性曲线和相频特性曲线。 （2）已知系统函数为34 2 1()3 s s H s s s ++= ++，输入信号为()sin(100)f t t =，求该系统的 稳态响应。 （3）已知输入信号为()sin(100)f t t =，载波频率为100Hz ，采样频率为400 Hz ，试产生输入信号的调频信号。 4（1）已知系统函数为23 1()3 s s H s s s ++= ++，画出该系统的零极点图。 （2）已知函数5()2()()3 t f t e u t -=用数值法给出函数(3)f t 的幅频特性曲线和相频特性曲线。 （3）实现系统函数3421 ()3 s s H s s s ++= ++的频率响应。 （4）已知输入信号为()cos(100)f t t =，载波频率为100Hz ，采样频率为400 Hz ， 试产生输入信号的调相信号。 5（1）用数值法给出函数5(2)2 ()(2)3 t f t e u t -+=+幅频特性曲线和相频特性曲线。 （2）用符号法实现函数 2 2i ω +的傅里叶逆变换。 （3）已知输入信号为()5sin(200)f t t =，载波频率为1000Hz ，采样频率为5000 Hz ， 试产生输入信号的调频信号。信号与系统实验总结及心得体会
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