《信号与系统综合性实验》上机指导书

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信号与系统上机实验指导书

《信号与系统》上机实验指导书山东建筑大学信息与电气工程学院电子信息教研室目录实验一、连续信号的时域描述与运算 (3)实验二、离散信号的时域描述与运算 (14)实验三、连续信号的频域分析 (19)实验四、离散信号的频域分析…………………………………………………….实验五、连续线性时不变系统分析 (22)实验一连续信号的时域描述与运算一、实验目的1，通过绘制典型信号的波形，了解这些信号的基本特征；2，通过绘制信号运算结果的波形，了解这些信号运算对信号所起的作用。

二、实验原理及方法1．基于matlab 的信号描述方法如果一个信号在连续时间范围内（除有限个间断点外）有定义，则称该信号为连续时间信号，简称为连续信号。

从严格意义上讲，matlab 数值计算方法并不能处理连续信号，但是可以利用连续信号在等时间间隔点的采样值来近似表示连续信号，即当采样间隔足够小时，这些离散采样值能够被matlab 处理，并且能够较好地近似表示连续信号。

（1）向量表示法对于连续时间信号f(t),可以定义两个行向量f 和t 来表示，其中向量t 是形如t=t1:△t:t2的matlab 命令定义的时间范围向量，t1为信号的起始时间，t2为终止时间，△t 为时间间隔；向量f 为连续时间信号f(t)在向量t 所定义的时间点上的采样值。

例如对于连续正弦信号)4sin()(t t f π=，可以用向量表达式表示为：t=-8:1:8;y=sin(pi*t/4); plot(t,y); grid on;axis([-8 8 -1.1 1.1]);绘制的信号波形如实验图1－1所示，当把时间间隔△t 取得更小（如△t ＝0。

01）时，就可以得到f(t)较好的近似波形，如实验图1－2所示。

（2）符号运算表示法如果信号可以用一个符号表达式来表示，则可用ezplot 命令绘制出信号的波形。

例如对于连续信号)4sin()(t t f π=，可以用符号表达式表示为：f=sym(‘sin(pi/4*t)’);ezplot(f,[-8 8]);该命令绘制的信号波形如实验图1－3所示。

信号与系统实验指导书 (2).doc

信号与系统实验指导书赵磊编写昆明理工大学理学院电子信息实验室2009年12月目录第一部分实验箱实验实验箱整体布局 ........................................................................................ １实验一函数信号发生器 .......................................................................... ２实验二单片机低频信号发生器.............................................................. ５实验三频率计 .......................................................................................... ８实验四扫频源 ...................................................................................... １０实验五信号的分解与合成 .................................................................. １３实验六抽样定理 .................................................................................. １６实验七无源和有源滤波器 .................................................................. １８实验八四阶巴特沃斯滤波器 .............................................................. ２４第二部分上机实验实验一连续时间信号的时域分析...................................................... ２５实验二连续时间信号的卷积 .............................................................. ３０实验三连续时间周期信号的傅里叶级数.......................................... ３３实验四连续时间系统的时域分析...................................................... ３７实验五连续时间系统的频域分析...................................................... ３９实验六连续时间系统的复频域分析.................................................. ４１实验七设计性实验 .............................................................................. ４５第一部分实验箱实验实验箱整体布局图1 众友ZYE1701C2型信号与系统实验箱整体布局实验一函数信号发生器一、实验目的：1、了解单片多功能集成电路函数信号发生器的功能及特点。

信号与系统实验指导书

信号与系统实验指导手册沈阳工业大学信息科学与工程学院2005年10月前言“信号与系统”是电子工程、通信工程、信息工程、微电子技术、自动化、计算机等电类相关专业的一门重要的专业基础课，为国内、外各高等院校相关专业的主要课程。

由于本课程的理论性、系统性较强，为使抽象的概念和理论形象化、具体化，使学生能够比较深入的理解《信号与系统》课程的基本理论和分析方法，并提高学生分析问题和解决问题的能力。

为此，开设了基于本课程的实验。

《信号与系统》实验指导手册，将《信号与系统》课程的理论知识与“信号与系统”的实验系统设备结合，从内容上对教材起到了一定的补充作用，为学生具体实验进行了指导。

鉴于时间仓促，可能会存在一些不足与错误之处，欢迎大家批评指正，使之完善。

编者2005年10月目录实验一系统的特性测试 (1)实验二信号的采样与恢复 (8)实验三模拟滤波器分析 (14)实验四模拟滤波器的设计 (26)实验一系统的特性测试一、实验目的1、学会利用运算单元，搭建一些简单的实验系统。

2、学会测试系统的频率响应的方法。

3、了解二阶系统的阶跃响应特性。

4、学会对其零状态响应和零输入响应进行分析。

二、实验内容1、根据要求搭建一阶、二阶实验系统。

2、测试一阶、二阶系统的频响特性和阶跃响应。

三、预备知识学习使用波特图测试系统频响的方法。

四、实验仪器1、信号与系统实验箱一台（主板）。

2、线性系统综合设计性模块一块。

3、20MHz双踪示波器一台。

五、实验原理1、基本运算单元（1）比例放大1）反相数乘器由：2211R U R U -= 则有：1122R U R U = 2）同相数乘器由：54443R R U R U +=则有：()45434R R R U U += （2）积分微分器1）积分器：由：21211//1R SC U R U -= 则有：()1212121C SR R R U U +-= 2）微分器由：14131R USC U -= 则有：S C R U U 1134-= （3）加法器1）反相加法器有：⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-=211032R U R U R U2）同相加法器由：()⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=+-+87576434433111R R U R U U R R R R U R U 令643*////R R R R = 则有：()⎪⎪⎭⎫⎝⎛++=4433787*5R U R U R R R R U 2、N 阶系统()()()()()()()()t e E t e dt dE t e dtd E te dt d E t r C t r dt dC t r dtd C t r dt d C m m m m m m n n n n n n ++∧++=++∧++------1111011110根据零状态响应（起始状态为零），则对其进行拉氏变换有：()()()()()()()()S e E S Se E S e S E S e S E S r C S Sr C S r S C S r S C m m m m n n n n ++∧++=++∧++----11101110则其传递函数表达式为：()()()nn n n mm m m C S C S C S C E S E S E S E S e S r S H ++∧++++∧++==----111011103、作为一阶系统，一般表达式为：()1010C S C E S E S H ++=一阶系统是构成复杂系统的基本单元，学习一阶的特点有助于对一般系统特性的了解。

信号与系统分析实验指导书

信号与系统分析实验报告姓名：准考证号：前言信号与系统是一门理论与实践紧密联系的课程，做适当的练习题和上机实验有助于深入理解和巩固验证基本理论知识。

特别是通过上机实验可以锻炼同学们用计算机和MATLAB语言及其工具箱函数的仿真能力。

本实验指导书结合信号与系统的基本理论和基本内容设计了三个上机实验，每个实验对应一个主题内容。

每个实验中，均给出了实验方法和步骤，还有完整的MATLAB程序和运行结果，但应注意，上机实验时，应当尽力独立进行编写程序上机，将结果和本指导书提供的运行结果进行比较分析，如果所得结果不对时，再对照参考程序找出错误，最后运行正确程序，得到正确结果，写出实验报告。

实际上，写实验报告才是最重要的环节，因为只有通过写实验报告，用所学理论来分析解释程序的运行结果，才能进一步验证、理解和巩固学到的理论知识，达到实验的目的。

实验一学习使用MATLAB实验项目名称：学习使用MATLAB实验项目性质：验证性实验实验计划学时：3一. 实验目的(1)学习使用MATLAB，为以后的信号与系统分析实验操作顺利进行打下基础。

二. 实验内容和要求(1)了解MATLAB 的基本程序设计原则，常量和变量的用法(2)掌握MATLAB中对矩阵进行输入、运算和比较的方法(3)了解循环语句的类型，并掌握循环语句的用法(4)熟悉M文件的作用，并掌握二维图形的绘制三. 实验主要仪器设备和材料计算机，MATLAB6.5或以上版本四. 实验方法、步骤及结果测试关于MATLAB它是由美国的Math Works 公司推出的一个科技应用软件，它的名字是由MATRIX(矩阵）和LABORA TORY（实验室）的前三个字母组合而成MATLAB是一种高性能的、用于工程计算的编程软件，它把科学计算、结果的可视化和编程都集中在一个使用方便的环境中优势在于能很容易求解复数数值问题，速度快且容易扩展创建新的命令和函数主要组成部分：（1）编程语言：以矩阵和数组为基本单位的编程语言（2）工作环境：包括一系列的应用工具，提供编程和调试程序的环境（3）图形处理：包括绘制二维、三维图形和创建图形用户界面（GUI）等（4）数学库函数：包含大量数学函数，也包括复杂功能（5）应用程序接口：提供接口程序，可使MATLAB与其他语言程序进行交互典型特点：（1）语言简洁紧凑，运算符十分丰富，使用方便灵活（2）既具有结构化的控制语言，又能面向对象编程（3）语法限制不严格，程序设计自由度大，可移植性好（4）具有强大的图形功能（5）包含功能强劲的工具箱（6）最重要、最受欢迎的特点是它的开放性数值计算和符号计算建模和动态仿真下面介绍MATLAB 的界面、常用命令和使用方法菜单栏和工具栏：位于窗口顶部，用户可以通过它们来执行某些命令命令窗口：位于右边空白部分，用户的数据输入和结果运算，都在此窗口进行，是 Matlab 极为重要的部分，也是用户使用最频繁的部分工作台和工具箱：位于主窗口左上部分，双击工具箱或前面的”+”号，就能看到工具箱的各项功能工作空间：主窗口的中上部分，可看到 Matlab 的各个工作变量，新打开 Matlab 时，只能看到系统提供的默认输出变量ans历史命令：主窗口的左下部分，主要保存工作过的变量、表达式等，需要时，用户可以直接提取历史命令在命令窗口中使用当前工作目录：主窗口的中下部分，主要保存在当前工作路径下的图形文件和命令文件一、MATLAB 的基本程序设计原则（ 1 ）设置完整的路径，把当前的处理位置设为现在的目录（ 2 ）参数值集中放在程序的开始部分，便于程序维护（ 3 ）若在每行程序的最后输入分号，则执行后结果不会显示在屏幕上；（ 4 ）符号“%”后面的内容、是程序的注解，不作为命令运行（ 5 ）程序尽量模块化，也就是采用主程序调用子程序的方法，将所用子程序和并在一起来执行全部的操作（ 6 ）注意变量的定义（ 7 ）留意各种命令的书写格式二、常量和变量MATLAB 中使用的数据有常量和变量作用标量的实数常量，类似于 C 语言中的整形常量和实形常量，图1-1 MATLAB 窗口如：1, 2.5 , 0.0033 , 2 e-7 ，pi , 2+3 i 等变量以其名称在操作语句中第一次合法出现而定义，无需事先定义。

《信号与系统综合性实验》上机指导书

综合性实验指导书实验项目名称：信号与线性系统的时频域分析实验项目性质：综合性所属课程名称：信号与系统实验计划学时：4学时一、实验目的1．用MATLAB仿真矩形脉冲合成的过程，理解谐波幅度对波形合成的作用；2．用MATLAB仿真矩形脉冲合成的过程，理解谐波相位对波形合成的作用；3．掌握使用MATLAB进行实时信号频谱分析的方法；4. 掌握使用MATLAB对LTI系统进行频域分析的方法；4. 掌握使用MATLAB分析LTI系统对周期性输入信号的响应的方法。

二、实验内容和要求观测已知方波信号、正弦波信号的频谱；观测实时模拟信号的频谱；加深理解时域周期信号的各频率分量在振幅频谱图上所占的比重；观测相位在波形合成中的作用；LTI系统的频域分析，LTI系统对周期性输入信号的响应。

三、实验主要仪器设备和材料计算机，MATLAB（6.5以上）四、实验方法、步骤及结构测试（一）谐波幅度对波形合成的影响一个幅度为E，脉冲宽度为τ，重复周期为T的矩形脉冲信号，波形如下图1所示图 1方波信号可以分解为:实验内容为用前5项谐波近似合成一方波。

先画出基波分量；然后将三次谐波加到基波上，并画出结果；再将一次、三次、五次、七次和九次谐波加在一起；将上述波形分别画在一幅图中，可以看出它们逼近方波的过程。

注意“吉布斯现象”。

周期信号傅里叶级数在信号的连续点收敛于该信号，在不连续点收敛于信号左右极限的平均值。

如果我们用周期信号傅里叶级数的部分和来近似周期信号，在不连续点附近将会出现起伏和超量。

在实际中，如果应用这种近似，就应该选择足够大的N ，以保证这些起伏拥有的能量可以忽略。

（二）相位对波形合成的影响在本实验中，三次谐波相对于基波有270度相移。

重复（一）的步骤，观测各次谐波对合成信号的影响。

（三）信号频谱分析1. 观测已知方波信号、正弦波信号的频谱分析频率为4KHz 、8KHz 的占空比为50%的方波信号、正弦波信号的频谱。

信号与系统实验指导书(实验1~3)

信号与系统实验指导书“信号与系统实验”是与“信号与系统”课程理论教学相配套而开设的计算机仿真实验课程，其目的在于实现在可视化的交互式实验环境中，以计算机为辅教学手段，以科技应用软件MATLAB 为实验平台，辅助学生完成“信号与系统”课程中的数值分析、可视化建模及仿真调试，同时将“信号与系统”课程教学中难点、重点及部分课后练习，通过计算机来进行可视化的设计、调试和分析，从而将学生从繁杂的手工运算中解脱出来，把更多的时间和精力用于对信号与系统基本分析方法和原理的理解和应用上，培养学生主动获取知识和独立解决问题的能力，为学习后继专业课打下坚实的基础。

实验教学基本要求：1、熟悉MATLAB 的运行环境及基本操作命令，根据实验要求，认真完成基本数值算法的设计、编程、上机调试，分析运行结果，书写实验报告。

2、掌握用MATLAB 对连续与离散信号进行可视化表示的方法，信号的时域运算、变换及MATLAB 实现方法，学会应用MATLAB 对常用信号进行时域特性分析及波形绘制。

3、掌握用MATLAB 对线性系统的时域特性进行分析的基本方法。

4、掌握利用MATLAB 对周期信号进行频谱分析的实现方法，重点掌握周期信号的频谱与信号周期及其时域宽度的变化规律。

5、掌握利用MATLAB 对连续信号进行频域特性分析的基本方法，重点掌握傅里叶变换的符号实现、傅里叶变换的数值近似、傅里叶变换性质以及信号频谱分析的MATLAB 实现方法。

6、掌握应用MATLA 进行连续系统频域分析的基本实现方法，重点掌握系统频率响应、幅频响应、相频响应曲线的绘制，系统的频率特性分析的MATLAB 实现方法。

7、掌握应用MATLAB 对连续系统进行复频域分析的基本方法，重点掌握拉普拉斯变换的三维可视化表现、连续系统的零极点图的绘制及拉普拉斯逆变换的MATLAB 实现方法。

实验一 MATLAB 程序入门和基础应用一、实验名称MATLAB 程序入门和基础应用二、实验目的1.学习Matlab仿真软件的基本使用方法；2.了解Matlab的数值计算，符号运算，可视化功能；3. Matlab程序设计入门三、实验原理MATLAB如今已经被广泛地应用于各个领域中，是当今世界上最优秀的数值计算软件。

信号与系统实验指导书

实验一滤波器一实验目的1 了解无源和有源滤波器的种类、基本结构及其特性；2 对比并研究无源滤波器和有源滤波器的滤波特性；二原理说明1．滤波器的作用是对输入信号的频率具有选择性。

滤波器的种类很多，但总的来说，可分为两大类，即经典滤波器和现代滤波器。

经典滤波器可分为四种，即低通（LP ）、高通（HP ）、带通（BF ）、带阻（BS ）滤波器。

图1-1分别给出了四种滤波器的理想幅频响应。

图1-1 四种滤波器的理想幅频特性2 滤波器可认为是一个二端网络，可用图1-2的模型来描述。

其幅频特性和相频特性可由下式反映： . .H (j ω) =U2/U1=A(ω)∠θ(ω)H (j ω)为网络函数,又称为传递函数。

三预习练习1预习滤波器的有关内容和原理；2 预习运算放大器的相关知识及用运算放大器构成滤波器的方法；3 推导各类滤波器的网络函数。

（b ）高通滤波器(c) 带通滤波器(a) 低通滤波器0 fc f(d) 带阻滤波器0 fcl f0 fch f图1-2 滤波器四实验步骤及内容1 用实验导线按图1-3构造滤波器：(a) 无源低通滤波器 (b) 有源低通滤波器(c) 无源高通滤波器 (d) 有源高通滤波器(e) 无源带通滤波器 (f) 有源带通滤波器（g）无源带阻滤波器（h）有源带阻滤波器图1-3 各种滤波器的实验电路图2 测试各无源和有源滤波器的幅频特性：例1：测试RC无源低通滤波器的幅频特性。

实验电路如图1-3（a）所示。

实验时，打开函数信号发生器，使其输出幅度为1V的正弦信号，将此信号加到滤波器的输入端，在保持正弦信号输出幅度不变的情况下，逐渐改变其频率，用交流电压表测量滤波器输出端的电压U2。

每当改变信号源频率时，例2：测试RC有源低通滤波器的幅频特性。

实验电路如图1-3（b）所示。

放大系数K=1。

信号与系统实验指导书-学生

第一章功能模块操作说明实验一函数信号发生器一、实验目的1、了解函数信号发生器的操作方法。

2、了解单片多功能集成电路函数信号发生器的功能及特点。

3、熟悉信号与系统实验箱信号产生的方法。

二、实验内容1、用示波器观察输出的三种波形。

2、调其中电位器、拨位开关，观察三种波形的变化，了解其中的一些极限值。

三、实验原理1、MAX038的原理MAX038是单片精密函数信号产生器,它用±5V电源工作，基本的振荡器是一个交变地以恒流向电容器充电和放电的驰张振荡器, 同时产生一个三角波和矩形波。

通过改变COSC 引脚的外接电容和流入IIN引脚的充放电电流的大小来控制输出信号频率,频率范围为0.1Hz～20MHz。

流入IIN 的电流由加到FADJ 和DADJ 引脚上的电压来调制, 通过此两引脚可用外接电压信号调整频率和占空比。

MAX038 内部有一个正弦波形成电路把振荡器的三角波转变成一个具有等幅的低失真的正弦波。

三角波、正弦波和矩形波输入一个多路器。

两根地址线A0和A1从这三个波形中选出一个, 从OUT引脚输出2V(峰锋值)振幅的信号。

三角波又被送到产生高速矩形波的比较器 (由SYNC 引脚输出)，它可以用于其它的振荡器, SYNC 电路具有单独的电源引线因而可被禁止。

另外, PDI、PDO 引脚分别是相位检波器的输入和输出端, 本信号源没有使用。

2、MAX038的管脚图及管脚功能图1-1-2 MAX038的管脚图3、实验电路如图1-1-3所示：图1-1-3 MAX038实验电原理图四、实验步骤1、接上电源线，按下船形开关、电源开关及该模块电源开关S1201、S1202，使其“输出”为方波，通过调整电位器“占空比调节”，使方波的占空比达到50%（当MAX038的第7脚电压DADJ为0V时，方波的占空比为50%）。

(注：“波形选择”开关K1201和K1202用于选择“方波”、“三角波”、“正弦波”，当K1201和K1202拨到左边时，输出方波，当K1201拨到右边且K1202拨到左边时，输出三角波；当K1201和K1202拨到右边时，输出正弦波。

信号与系统实验指导书新

实验要求 (2)概述 (3)实验一常用信号的分类与观察 (9)实验二信号的基本运算单元 (13)实验三信号的合成 (17)实验四线性时不变系统 (20)实验五信号的抽样与恢复（ＰＡＭ） (23)实验要求1．实验前必须充分预习，完成指定的预习任务。

预习要求如下：1）认真阅读实验指导书，分析、掌握实验电路的工作原理。

2）完成各实验“预备知识”中指定的内容。

3）熟悉实验任务。

4）复习实验中所用各仪器的使用方法及注意事项。

5）每次实验前写好实验预习报告。

2．使用仪器和实验箱前必须了解其性能、操作方法及注意事项，在使用时应严格遵守。

3．实验时接线要认真，相互仔细检查，确定无误才能接通电源。

4．实验时应注意观察，若发现有破坏性异常现象（例如有元件冒烟、发烫或有异味）应立即关断电源，保持现场，报告指导教师。

找出原因、排除故障，经指导教师同意再继续实验。

5．实验过程中需要改接线时，应关断电源后才能拆、接线。

6．实验过程中应仔细观察实验现象，认真记录实验结果(数据、波形、现象) 。

所记录的实验结果经指导教师审阅签字后再拆除实验线路。

7．实验结束后，必须关断电源、拔出电源插头，将仪器、设备、工具、导线等按规定整理，并将凳子摆放整齐。

8．实验后每个同学必须按要求独立完成实验报告。

概述1.1 电路组成概述在ZH5004“信号与系统”实验箱中，主要由以下功能模块组成：1、基本运算单元；2、信号的合成；3、线性时不变系统；4、零输入响应与零状态响应；5、二阶串联谐振、二阶并联谐振；6、有源与无源滤波器；7、PAM传输系统8、FDM传输系统；9、PAM抽样定理；10、二阶网络状态矢量；11、RC振荡器12、一阶网络13、二阶网络；14、反馈系统应用15、二次开发16、信号产生模块在“信号与系统”实验箱中，电源插座与电源开关在机箱的后面，电源模块在实验平台电路板的下面，它主要完成交流 220V到+5V、+12V、-12V的直流变换，给整个硬件平台供电。

信号与系统实验指导书DOC

实验一零输入响应零状态响应一、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、实验内容1、观察零输入响应的过程。

2、观察零状态响应的过程。

三、实验仪器1、信号与系统实验箱一台（主板）。

2、系统时域与频域分析模块一块。

3、20MHz 示波器一台。

四、实验原理1、零输入响应与零状态响应：零输入响应：没有外加激励的作用，只有起始状态（起始时刻系统储能）所产生的响应。

零状态响应：不考虑起始时刻系统储能的作用（起始状态等于零）。

2、典型电路分析：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 组成一电路，电容两端有起始电压Vc(0-),激励源为e(t)。

图2-1-1 RC 电路则系统响应－电容两端电压：1()01()(0)()ttt RCRCC c V t eV e e d RC -τ=-+ττ⎰ 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)t RCc eV -是以初始电压值开始，以指数规律进行衰减。

第二项与起始储能无关，只与输入激励有关，被称为零状态响应。

在不同的输入信号下，电路会表征出不同的响应。

五、实验步骤1、把系统时域与频域分析模块插在主板上，用导线接通此模块“电源接入”和主板上的电源（看清标识，防止接错，带保护电路），并打开此模块的电源开关。

2、系统的零输入响应特性观察（1）接通主板上的电源，同时按下此模块上两个电源开关，将“时域抽样定理”模块中的抽样脉冲信号（SK1000用于选择频段，“频率调节”用于在频段内的频率调节，“脉宽调节”用于脉冲宽度的调节，以下实验都可改变以上的参数进行相关的操作），通过导线引入到“零输入零状态响应”的输入端。

（2）用示波器的两个探头，一个接输入脉冲信号作同步，一个用于观察输出信号的波形，当脉冲进入低电平阶段时，相当于此时激励去掉，即在低电平时所观察到的波形即为零输入信号。

学生用信号与系统实验指导书教材

信号与系统实验指导书电子信息工程系信号与系统综合实验指导书目录信号与系统实验箱简介 (2)实验一信号源实验 (5)实验二周期矩形脉冲信号的分解 (7)实验三周期矩形脉冲信号的合成 (12)实验四相位对波形合成的影响 (15)实验五抽样定理与信号恢复 (17)1信号与系统综合实验指导书2 信号与系统实验箱简介一、信号与系统模块组成介绍实验箱自带实验所需的电源、信号发生器、扫频信号源、数字交流毫伏表、数字频率计，其中数字交流毫伏表和数字频率计均采用自行设计电路，而不是像传统实验箱那样采用通用的表头，让仪表部分充分与本实验系统相配合。

实验箱采用了DSP 数字信号处理新技术，将模拟电路难以实现或实验结果不理想的“信号分解与合成”、“信号卷积”等实验得以准确地演示，并能生动地验证理论结果；可系统地了解并比较无源、有源、数字滤波器的性能及特性，学会数字滤波器的设计与实现。

该实验系统由以下模块组成：1、电源输入模块2、信号源模块3、毫伏表4、频率计5、主机接口与二次开发区6、CPLD 可编程和数字信号处理器模块2、一阶电路暂态响应模块8、二阶电路传输特性模块9、二阶网络状态轨迹模块信号与系统综合实验指导书10、阶跃响应与冲激响应模块11、抽样定理模块12、模拟滤波器模块13、基本运算单元与连续系统的模拟模块14、信号分解与合成和信号卷积实验模块15、无失真传输模块16、二阶网络的系统模拟模块17、系统相平面分析模块（选配）18、极点对频响特性的影响模块（选配）19、频分复用模块（选配）二、相关实验模块介绍3、电源输入模块此模块位于实验平台的右上角部分，分别提供+12v、+5v、-12 v、-5 v的电源输出。

４组电源对应４个发光二极管，电源输出正常时对应的发光二极管则亮。

4、信号源模块（见实验一）5、毫伏表毫伏表可测量交直流信号的峰峰值，测量幅度范围为０－20Ｖ。

S201：选择测量交流信号或直流信号。

S202：选择被测量的对象是信号源单元的正弦波、方波或外部输入信号。

《信号与系统》实验指导书

《信号与系统》实验指导书黄剑航编莆田学院机电工程学院2015年3月目录实验1MATLAB在信号处理中的应用基础 (1)实验2连续时间信号在MATLAB中的表示 (6)实验3 连续时间信号在MATLAB中的运算 (12)实验4傅里叶变换及其性质 (18)实验5信号抽样及抽样定理 (24)实验6连续时间LTI系统的时域分析 (30)前言MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，它是美国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。

MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MathWorks公司也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。

MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。

MATLAB在信号与系统中的应用主要包括符号运算和数值计算仿真分析。

由于信号与系统课程的许多内容都是基于公式演算，而MATLAB借助符号数学工具箱提供的符号运算功能，能基本满足信号与系统课程的需要。

例如解微分方程、傅立叶正反变换、拉普拉斯正反变换和Z正反变换等。

MATLAB在信号与系统中的另一主要应用是数值计算与仿真分析，主要包括函数波形绘制、函数运算、冲激响应仿真分析、信号的时域分析、信号的频谱分析等内容。

数值计算仿真分析可以帮助学生更深入地理解信号与系统的理论知识，并为将来使用MATLAB进行信号处理领域的各种分析和实际应用打下基础。

实验报告要求如下：1. 具体格式参照“莆田学院机电工程学院实验报告”格式。

信号与系统实验指导书

信号与系统实验指导书目录第一部分信号与系统实验总体介绍 (1)第二部分实验设备介绍 (2)2.1信号与系统实验板的介绍 (2)2.2PC机端信号与系统实验软件介绍 (5)2.3实验系统快速入门 (6)第三部分信号与系统硬件实验 (8)实验项目一：线性时不变系统的脉冲响应 (8)实验项目二：连续周期信号的分解与合成 (12)实验项目三：连续系统的幅频特性 (17)实验项目四：连续信号的采样和恢复 (21)第四部分信号与系统软件实验 (28)实验项目五：表示信号与系统的MATLAB函数、工具箱 (28)实验项目六：离散系统的冲激响应、卷积和 (34)实验项目七：离散系统的转移函数，零、极点分布 (38)第一部分信号与系统实验总体介绍一、信号与系统实验的任务通过本课程的实验，应加深学生对信号与系统的分析方法的掌握和理解，切实增强学生理论联系实际的能力。

二、信号与系统实验简介本课程实验包含硬件、软件共七个实验项目，教师可以选择开出其中某些实验项目。

单套实验设备包括：硬件：信号系统与DSP实验箱、微型计算机（PC）；软件：PC机端实验软件SSP.exe、基于MATLAB的仿真实验软件。

三、信号与系统课程适用的专业通信、电子信息类等专业。

四、信号与系统实验涉及的核心知识点线性时不变系统的冲激响应、连续信号的分解及频谱、系统的频率响应特性、采样及恢复、表示信号与系统的MATLAB函数、工具箱、离散系统的冲激响应、卷积和、离散系统的转移函数，零、极点分布等。

五、信号与系统实验的重点与难点连续信号与系统时域、频域分析，离散系统的冲激响应、卷积和，离散系统的转移函数，零、极点分布等。

六、考核方式实验报告。

七、总学时本实验指导书的实验项目共需要14学时。

可供教师选择开出其中某些实验项目以适应不同的学时数要求。

八、教材名称及教材性质A.V.Oppenheim,A.S.Willsky,S.H.Nawab,Signals&Systems,Prentice-Hall,1999九、参考资料1.蒋绍敏，信号与系统实验，电子科技大学通信学院，2000年7月2.梁虹等，信号与系统分析及MA TLAB实现，电子工业出版社，2002年2月3.S.K.Mitra著，孙洪，于翔宇等译，数字信号处理试验指导书（MA TLAB版），电子工业出版社，2005年1月第二部分实验设备介绍信号与系统硬件实验的设备包括：信号与系统实验板、数字信号处理实验箱、PC机端信号与系统实验软件、＋5V电源和计算机串口连接线。

《信号与系统》实验指导书

金陵科技学院实验一MATLAB语言工作环境和基本操作一、实验目的1．初步了解MATLAB开发环境和常用菜单的使用方法；2．熟悉MA TLAB常用窗口，包括命令窗口、历史窗口、当前工作窗口、工作空间浏览器窗口、数组编辑器窗口和M文件编辑/调试窗口等；3．了解MATLAB的命令格式；4．熟悉MATLAB的帮助系统。

二、实验原理1.简介MATLAB，Matrix Laboratory的缩写，是由Mathworks公司开发的一套用于科学工程计算的可视化高性能语言，具有强大的矩阵运算能力。

与大家常用的Fortran和C等高级语言相比，MA TLAB的语法规则更简单，更贴近人的思维方式，被称之为“草稿纸式的语言”。

MATLAB安装完成后，会自动在WINDOWS桌面上生成一个快捷方式，它是指向安装目录下\bin\win32\matlab.exe的链接，双击它即可来到MA TLAB集成环境的基本窗口，通常称之为命令窗口。

MA TLAB的退出与普通WIN32的程序一样，值得一提的是它有一个自身专有的快捷键Ctrl+Q。

MATLAB启动后界面如图所示。

命令窗口(Command Window)：(1) 用于执行MA TLAB命令，正常情况下提示符为“>>”，表示MA TLAB进入工作状态。

(2) 在提示符后输入运算指令和函数调用等命令（不带“；”），MATLAB将迅速显示出结果并再次进入准备工作状态。

(3) 若命令后带有“；”，MATLAB执行命令后不显示结果。

(4) 在准备工作状态下，如果按上下键，MATLAB会按顺序依次显示以前输入的命令，若要执行它，则直接回车即可。

工作空间(Workspace)：(1) 显示计算机内存中现有变量的名称、类型、结构及其占用子节数等。

(2) 如果直接双击某变量，则弹出Array Editor窗口供用户查看及修改变量内容。

(3) 该窗口上有工具条支持用户将某变量存储到文件中或者从文件中载入某变量。

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信号与系统实验指导书实验一：信号与系统实验指导书实验目的：本实验旨在通过对信号与系统的实际应用，加深对信号与系统理论知识的理解和掌握程度。

具体实验目标如下：1. 学习使用示波器和信号发生器进行信号的产生与观测；2. 熟悉信号与系统实验中常用的信号类型，如正弦信号、方波信号等；3. 掌握信号的频谱分析方法，如傅里叶变换和功率谱估计；4. 理解系统的时域和频域特性，如冲激响应、单位脉冲响应和传递函数。

实验器材：1. 示波器（型号：XXXX）2. 信号发生器（型号：XXXX）3. 实验信号源（型号：XXXX）4. 电缆、连接线等实验辅助器材实验步骤：注意：在进行实验之前，请确保所有仪器设备连接正确，且电源线接地良好。

第一步：信号发生与观测1. 将信号发生器的输出端与示波器的输入端连接，在信号发生器上选择合适的信号类型和频率进行输出。

2. 调节示波器的触发模式和水平控制，使得信号在示波器屏幕上显示清晰。

3. 改变信号发生器的输出参数，观察示波器上信号的变化，并记录观测结果。

第二步：信号频谱分析1. 使用信号发生器产生一个频率为f的正弦信号，并将信号输入示波器。

2. 切换示波器的测量模式为频谱分析模式，选择傅里叶变换作为频谱分析方法。

3. 记录示波器上显示的频谱图像，并分析频谱图像中各谐波分量的相对强度和频率。

第三步：系统时域特性测量1. 使用信号发生器产生一个单位冲激信号，并将信号输入系统。

2. 通过示波器观测系统的响应信号，并记录系统对单位冲激信号的响应情况。

3. 切换示波器的触发模式，选择单次触发模式，以便更好地观察系统的响应。

第四步：系统频域特性测量1. 使用信号发生器产生一个频率为f的正弦信号，并将信号输入系统。

2. 通过示波器观测系统的输出信号，并记录观测结果。

3. 将示波器的触发模式设置为频谱分析模式，进行系统输出信号的频谱分析。

4. 根据频谱分析结果，分析系统在不同频率下的增益特性和相位特性。

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探头连接信号
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济南大学信息科学与工程学院
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（2）波形观测：观测波形首先要使波形稳定显示在屏幕上，可以调节触发电平来实现，如果仍不能稳定并且波形呈周期性滚动，则可以按下停止触发开关来观测最后一次获得的波形。当需要定量观测时可以适当调整电压和时基档位及信号波形在屏幕上的水平和垂直位置，操作步骤如下图所示。
uC (t) US c1e1t c2e2t
其中 c1 和 c2 为常数， uC (t) 中的暂态响应为
uC (t) c1e1t c2e2t
可知 uC (t) 亦呈无振荡衰减。
三、实验内容及操作流程
该实验主要在实验箱的“模块二 S6”上进行，利用该模块上的二阶网络状态轨迹部分的电路来观测电路暂态响应，实验电路如下图所示。由于使用示波器观察周期性信号波形稳定而且易于调节，因此在实验中我们使用周期性矩形信号作为输入信号，实验中将该信号从端子 P5 接入到电路中，从观测端子
调整旋钮
自动抓取信号开关
触发/停止切换开关
触发电平调整旋钮
电源开关
通道 1 电压档位
通道 1 选择开关
通道 2 电压档位
通道 2 选择开关
时基档位
（1）信号抓取：首先要打开左下角电源开关，然后将探头接到待测信号的测试端子上，如果看不到波形，可以按右上角的自动抓取开关，步骤如下图所示。
③
①
起短路； 5、正确使用迭插头对，注意要旋转式插拔，请勿直接拽线； 6、操作实验箱上的旋钮及开关时要注意保护不要过于用力和幅度过大，以保证器件的可使用
性，延长器件使用寿命 7、注意保持实验室环境卫生，离开实验室时请将带入物品全部带出实验室。

2019年12月6日信号与系统实验指导书-54页精选文档

信号与系统实验指导书长春工程学院电气与信息学院电工电子实验教学中心二〇〇八年二月十日目录MATLAB软件仿真实验部分 (1)实验一信号的基本运算 (1)实验二周期信号的傅里叶级数及G IBBS现象 (9)实验三信号抽样及信号重建 (15)实验四信号与系统复频域分析 (21)EL-SS-III实验箱硬件实验部分 (24)一、硬件资源 (24)二、软件安装及使用 (26)三、实验系统部分 (27)实验一滤波器 (28)实验二一阶电路的瞬态响应 (31)实验三一阶电路的零输入响应、零状态响应及完全响应 (34)实验四二阶电路的瞬态响应 (36)实验五二阶网络函数的模拟 (38)实验六方波信号的分解 (40)实验七方波信号的合成 (41)实验八抽样定理 (42)实验九数据采集 (47)附录一实验结果参考 (47)附录二AD/DA卡调试说明 (51)MATLAB 软件仿真实验部分实验一信号的基本运算一、实验目的1、熟悉掌握常用的用于信号与系统时域仿真分析的MATLAB 函数。

2、掌握用MATLAB 描述连续时间信号和离散时间信号的方法，能够编写MATLAB 程序进行仿真。

3、熟悉实现各种信号的时域变换和运算的原理和方法，并在MATLAB 环境下仿真。

4、利用延拓的方法将时限信号变成一个周期函数。

5、利用MATLAB 的卷积工具实现两个信号的卷积运算。

二、实验原理1、在《信号与系统》课程中，单位阶跃信号u(t) 和单位冲激信号δ(t) 是二个非常有用的信号。

它们的定义如下0,0)(1)(≠==⎰∞-∞=t t dt t t δδ 1.1(a) ⎩⎨⎧≤>=0,00,1)(t t t u 1.1(b)这里分别给出相应的简单的产生单位冲激信号和单位阶跃信号的扩展函数。

产生单位冲激信号的扩展函数为：function y = delta(t)dt = 0.01;y = (u(t)-u(t-dt))/dt;产生单位阶跃信号的扩展函数为：% Unit step functionfunction y = u(t)y = (t>=0); % y = 1 for t > 0, else y = 0请将这二个MA TLAB 函数分别以delta 和u 为文件名保存在work 文件夹中，以后，就可以像教材中的方法使用单位冲激信号δ(t) 和单位阶跃信号u(t)。