信号与系统实验思考题
重庆大学《841信号与系统》通原思考题简
思考题第1章1. 如何评价模拟通信系统及数字通信系统的有效性和可靠性?1-2 通信系统是如何分类的？1-3 何谓数字通信？数字通信的优缺点是什么？1-5 试画出数字通信系统的一般模型，并简要说明各部分的作用。
1-6 衡量通信系统的主要性能指标是什么？对于数字通信具体用什么来表述？1-7 何谓码元速率?何谓信息速率?它们之间的关系如何?第3章2.1 判断一个随机过程是广义平稳的条件？2.2 平稳随机过程的自相关函数具有什么特点？2.3 窄带高斯噪声的三种表示方式是什么？2.4 窄带高斯白噪声中的“窄带”、“高斯”、“白”的含义各是什么？2.5 高斯过程通过线性系统时，输出过程的一维概率密度函数如何？输出过程和输入过程的数字期望及功率谱密度之间有什么关系？3-1 什么是高斯型白噪声？它的概率密度函数，功率谱密度函数如何表示？3-2 什么是窄带高斯噪声？它在波形上有什么特点？它的包络和相位各服从什么分布？3-3 窄带高斯噪声的同相分量和正交分量各具有什么样的统计特性？3-4 正弦波加窄带高斯噪声的合成波包络服从什么概率分布？第4章4-1 什么是狭义信道？什么是广义信道？4-2 在广义信道中，什么是调制信道？什么是编码信道？4-3 信道无失真传输的条件是什么？4-4 恒参信道的主要特性有哪些？对所传信号有何影响？4-5 随参信道的主要特性有哪些？对所传信号有何影响？4-6 什么是相关带宽？相关带宽对于随参信道信号传输具有什么意义？4-7 信道容量是如何定义的？香农公式有何意义？第5章1、什么是门限效应？哪些模拟调制在什么情况下会出现门限效应？2. 若宽带调频信号的基带信号最高频率增大一倍，则调频信号带宽增大多少3. 试用香农公式说明FM 系统的抗噪能力优于AM 系统。
FM 信号带宽B FM =2(Δf+f H )远大于AM 信号带宽B AM =2f H ，根据香农公式C=Blog 2)1(0Bn S ，当0n S 0相同时，信道容量C 随信号带宽B 的增大而增大。
清华大学信号与系统课后问题思考 -
Rucc 总结近期作业情况：5月31日这几次作业错误比较少，主要错误在12－7列写系统方程出错，好多人没有回答能否省略增益为1的通路；8－34，8－36的幅度响应图画错。
此外，作业中有个别抄袭现象。
问题1：两个周期信号线性迭加是否仍是周期函数？解答：如果两函数的周期是有理相关的，则线性迭加后仍然是周期的；但如果非有理相关，则线性迭加生成的信号就是非周期的。
证明：用反证法。
假设：sin x +sin πx 的周期为t ，即()()()()()()()()()()()⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛+⇔+-=-+⇔+=+++222222t sin t x cos t sin t x cos t x sin x sin x sin t x sin x sin x sin t x sin t x sin ππππππ 当x=-t /2时，有sin(t /2)=-sin(лt /2)，显然等式只有在t=0时才成立。
假设不成立。
问题2：H.T.在负频率时为超前90度，怎样解释？解答：负频率是为了完备性而虚设的，只需将HT 的相频特性认为是奇函数即可，其群延迟为冲激函数，是物理不可实现的。
在实际应用中，都是近似的。
因此，只考虑正频率的情况，即HT 是-90度相位校正器。
问题3：非线性系统是否能够不失真？解答：非线性系统必然存在频率失真，可以工作在线性段，或利用其非线性失真，因此不存在无失真传输问题。
问题4：这两天复习信号时看了一下北航2001年的考研试题，其中有一道题提供的标准答案说“卷积的方法只适用于线性时不变系统”，我从卷积的推导中看不出为什么时不变是一个条件，而且我认为只要是线性的就可以了，不知道正不正确？解答：你的问题可能是：输出等于输入与系统冲激响应的卷积。
我们现在研究的是线性时不变系统的分析方法。
前面的课应该讲过而且推导过：线性时不变系统的零状态响应等于系统输入与冲激响应的卷积。
信号与系统实验答案
实验三1,. 利用DFT 近似分析连续信号x(t)=e -2t u(t)的幅度谱并与理论值比较，将理论频谱曲线和实际计算频谱曲线绘制在一个坐标系中。
（要求根据实际幅度频谱函数|X(j ω)|选择合适的抽样频率，根据时域波形选择合适的窗长度，根据序列点数选择合适的DFT 点数。
同时，减小抽样频率，观察最终理论值与计算值间的误差变化。
）fsam=50;Tp=6;N=512;T=1/fsam; t=0:T:Tp; x=exp(-2*t); X=T*fft(x,N); plot(t,x);xlabel('t');title('时域波形'); w=(-N/2:N/2-1)*(2*pi/N)*fsam; y=1./(j*w+2);figure; plot(w,abs(fftshift(X)),w,abs(y),'r-.'); title('幅度谱');xlabel('w'); legend('计算值','理论值');2.近似分析门函数信号2()g t 的幅度谱，并与理论值比较，将理论频谱曲线和实际计算频谱曲线绘制在一个坐标系中，其中分别选其最高频带上限m ω为π、4π、16π时三种情况，比较结果并简单解释其区别及原因。
（根据门函数的理论频谱表达式sin()()2()22Sa Sa ωτωτωω==，当n ωπ=±时值为0，并随自变量绝对值的增大呈递减趋势）fsam=16;N=512;T=1/fsam; t=-2:T:2;12345600.20.40.60.81t时域波形-200-100010020000.20.40.60.8幅度谱wx=[(t>=-1)&(t<=1)];X=T*fft(x,N);%消除1/T 因子的影响 plot(t,x);xlabel('t');title('时域波形'); w=(-N/2:N/2-1)*(2*pi/N)*fsam; y=2*sin(w)./w;%理论频谱值figure; plot(w,abs(fftshift(X)),w,abs(y),'r-.'); title('幅度谱');xlabel('w'); legend('计算值','理论值');-2-1.5-1-0.500.51 1.5200.20.40.60.81t时域波形-60-40-20020406000.511.522.5幅度谱w实验四。
信号与系统 课后思考题
第一章绪论1、连续信号：在某一时间间隔内，对于一切变量值如时间值，除了若干不连续的点外，该函数都给出确定的函数值，该信号就称为连续信号。
离散信号：时间函数只是某些不连续的时间值上给定函数值，实际上指的是时间变量t取离散值。
数字信号：除了时间外，幅度也取离散值的离散信号称为数字信号。
2、不一定，因为两个周期可能没有最小公倍数，求两个周期信号的周期的最小公倍数。
3、能量信号：信号总能量为有限值而信号平均功率为零的信号；功率信号：信号平均功率为有限值而信号总能量无限大的信号。
如果一个信号为能量信号，由于总能量有限，而时间是趋于无穷的，所以平均功率为零，所以不可能是功率信号；如果一个信号是功率信号，平均功率为有限制，时间趋于无穷大，则总能量无穷大，故不是能量信号。
4、含义：线性系统是同时具有齐次性和叠加性的系统。
由线性原件组成的电路系统不一定是线性系统，由非线性原件组成的电路系统也不一定是非线性系统。
5、系统的参数随时间变化的系统为时变系统，而因果系统指的是符合因果律的系统，即响应不出现在激励之前的系统，故因果系统不一定是时变系统。
6、存在。
系统的功能和特性由系统的结构和参数决定。
第三章1、把实际的信号分解为信号单元是信号分析和处理中常用的方法。
信号的分解使我们能了解它的性质与特征，便于分析，有助于我们从中提取有用的信息（这一点，在信号的傅里叶变换中就已经体现出来了）。
并且把信号分解之后，可以按照我们的意愿对它进行改造，对于信号压缩、分析等都有重要的意义。
而其中最常用的坐标系统就是坐标轴相互正交的系统。
也就是信号的正交分解。
2、周期信号的频谱特点离散性、谐波性、收敛性。
3、三角波收敛的快，因为方波信号本身有间断点，而三角波信号本身没有间断点，但其一阶导数有间断点。
（通常信号出现间断点的导数的阶数越高，它的傅里叶级数收敛的越快。
或者说信号曲线越光滑，其级数收敛便越快，高次谐波的幅度便越小。
正弦信号最光滑，所以不含任何高次谐波）4、单一频率的信号分量。
《信号与系统》30道思考参考答案
13、试说明傅里叶变换、拉普拉斯变换和 Z 变换在信号分析中的作用、各自的 局限性及他们之间的联系。
答：傅里叶变换将系统的激励和响应关系从时域变换到频域来研究，从解微分方 程转化为解代数方程；拉普拉斯变换则将信号从时域变换到了复频域，同样也是 从解微分方程转化为解代数方程；z 变换是将时域离散时间序列变换成为 z 域的 连续函数，将离散问题转化成了连续问题。
对信号能够完成某种变换或运算功能的集合体称为系统。系统在哲学上有着 更为广泛的涵义：一般是指由若干相互作用和相互依赖的事物组合而成的具有某 种特定功能的整体。
系统分析与信号分析密不可分，对信号进行传输和加工处理，必须借助于系 统；离开了信号，系统将失去意义，分析系统就是分析某一个特定的信号，分析 信号与信号的相互作用，信号分析是系统分析的基础。所以信号与系统之间的关 系是相辅相成的，离开了信号谈论系统是毫无意义的，系统只能依靠信号的作用 才能显示出特性及用途，信号离开了系统，也就不能发挥其应有的作用。
方法是根据题意列出微分方程，然后求解微分方程。步骤是：（1）求解通解： 由方程左边部分得到的特征方程所得到的特征频率解得的系统的自然响应（或自 由响应）；（2）求特解：由激励得到系统的受迫响应；（3）代入初始条件，确定 通解和特解中的待定系数。
卷积法：将响应分成两个部分：（1）零输入响应：系统在没有输入激励的情
Step4：乘积，把变换后的两信号相乘； 例如： x(τ )h(t −τ )
Step5：积分，根据位移不同导致的信号乘积的不同结果，在非零区间进行积分
∫ 运算； 即 t2 x(τ )h(t −τ )dτ 。 t1
信号与系统信号分解及合成实验思考题
信号与系统信号分解及合成实验思考题
以下是一些信号与系统信号分解及合成实验思考题:
1. 如何通过信号分解来理解信号的特征?举例说明?
2. 如何通过信号合成来理解信号之间的关系?举例说明?
3. 在学习信号分解时,如何考虑信号的频率、幅度、相位等因素?
4. 在信号合成时,如何考虑信号的时域和频域特性?
5. 在学习信号分解和合成时,如何应用滤波器和放大器等电路
元件?
6. 在信号分解和合成的实验中,如何设置实验参数和测量指标?
7. 在学习信号分解和合成时,如何比较和分析不同信号分解和
合成的方法?
8. 在信号分解和合成的实验中,如何应用案例数据进行分析和
验证?
9. 信号与系统信号分解和合成的实验过程中,如何保护实验设
备和数据的安全性?
10. 信号与系统信号分解和合成的实验研究如何推动信号处理
和通信领域的科技进步?。
信号与系统实验网上答案
信号与系统实验网上答案第一篇：信号与系统实验网上答案目的：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TN。
选定两个抽样时间：TSTN。
3、MATLAB的理想抽样为n=-200:200;nTs=n*Ts;或 nTs=-0.04:Ts:0.044、抽样信号通过理想低通滤波器的响应理想低通滤波器的冲激响应为系统响应为由于所以MATLAB计算为ft=fs*Ts*wc/pi*sinc((wc/pi)*(ones(length(nTs),1)*t-nTs'*ones(1,length(t))));要求（画出6幅图）：当TS1、在一幅图中画原连续信号f(t)和抽样信号fS(t)。
f(t)是包络线，fS(t)是离散信号。
2、画出重构的信号y(t)。
3、画出误差图，即error=abs(f(t)-y(t))的波形。
当TS>TN时同样可画出3幅图。
%a wm=40*pi;wc=1.2*wm;%理想低通截止频率Ts=[0.02 0.03];N=length(Ts);for k=1:N;n=-100:100;nTs=n*Ts(k);fs=(cos(8*pi*nTs)+2*sin(40*pi*nTs)+cos(24*pi*nTs)).*(u(nTs+ pi)-u(nTs-pi));t=-0.25:0.001:0.25;ft=fs*Ts(k)*wc/pi*sinc((wc/pi)*(ones(length(nTs),1)*t-nTs'*ones(1,length(t))));t1=-0.25:0.001:0.25;f1=(cos(8*pi*t1)+2*sin(40*pi*t1)+cos(24*pi*t1)).*(u(t1+0.25) -u(t1-0.25));%在一副图中画原连续信号f(t)和样信号f_s(t)。
信号与系统实验
实验一 抽样定理与信号恢复一、实验目的1. 观察离散信号频谱，了解其频谱特点；2. 验证抽样定理并恢复原信号。
二、实验原理1. 离散信号不仅可从离散信号源获得，而且也可从连续信号抽样获得。
抽样信号 Fs （t ）=F （t ）·S （t ）。
其中F （t ）为连续信号（例如三角波），S （t ）是周期为Ts 的矩形窄脉冲。
Ts 又称抽样间隔，Fs=1Ts 称抽样频率，Fs （t ）为抽样信号波形。
F （t ）、S （t ）、Fs （t ）波形如图1-1。
t-4T S -T S 0T S 4T S8T S 12T S tt02/1τ1τ2/31τ2/1τ1τ2/31τ2/1τ-(a)(b)(c)图1-1 连续信号抽样过程将连续信号用周期性矩形脉冲抽样而得到抽样信号，可通过抽样器来实现，实验原理电路如图1-2所示。
2. 连续周期信号经周期矩形脉冲抽样后，抽样信号的频谱()∑∞∞--∙=m s s m m SaTsA j )(22s F ωωπδτωτω 它包含了原信号频谱以及重复周期为fs （f s =πω2s 、幅度按ST A τSa （2τωs m ）规律变化的原信号频谱，即抽样信号的频谱是原信号频谱的周期性延拓。
因此，抽样信号占有的频带比原信号频带宽得多。
以三角波被矩形脉冲抽样为例。
三角波的频谱 F （j ω）=∑∞-∞=-K k k sa E )2()2(12τπωδππ抽样信号的频谱Fs （j ω）=式中 取三角波的有效带宽为31ω18f f s =作图，其抽样信号频谱如图1-3所示。
图1-2 信号抽样实验原理图)(2(212s m k s m k k Sa m Sa TS EA ωωωδπτωτπ--∙∙∑∞-∞=-∞=111112ττπω==f 或(b) 抽样信号频谙图1-3 抽样信号频谱图如果离散信号是由周期连续信号抽样而得，则其频谱的测量与周期连续信号方法相同，但应注意频谱的周期性延拓。
信号与系统matlab思考题
信号与系统matlab思考题介绍信号与系统的概念信号与系统是一门研究信号的生成、传输、处理和分析的学科，它在现代通信、控制、图像处理等领域具有重要应用。
信号是一种物理量或信息，可以用数学函数来描述。
系统是对信号的处理装置或方法。
在信号与系统的研究中，matlab是一种常用的工具，它可以方便地进行信号处理、系统分析和系统设计。
本文将提供一些信号与系统方面的matlab思考题，帮助读者加深对该领域的理解。
信号处理题目1. 生成并绘制正弦信号使用matlab生成一个频率为10 Hz、振幅为2的正弦信号，并绘制其波形图。
2. 计算离散序列的自相关函数给定一个离散序列x = [1, 2, 3, 4, 5]，使用matlab计算其自相关函数，并绘制自相关函数的图像。
3. 计算信号的功率密度谱给定一个信号x(t) = cos(2pi10t) + cos(2pi20t)，在频率范围为0 Hz到30 Hz 内，使用matlab计算其功率密度谱，并绘制功率密度谱的图像。
系统分析题目1. 系统的时域和频域响应考虑一个LTI（线性时不变）系统，其输入信号为x(t) = cos(2pi10t) +cos(2pi20t)，系统的单位冲激响应为h(t) = e^(-2t)u(t)，使用matlab计算并绘制该系统的时域响应和频域响应。
2. 系统的频率响应曲线给定系统的差分方程为y[n] - 0.5y[n-1] + 0.25y[n-2] = x[n]，其中x[n]和y[n]分别表示输入和输出序列，使用matlab计算该系统的频率响应曲线。
3. FIR滤波器的设计设计一个FIR（有限脉冲响应）滤波器，使其能够将频率范围在0 Hz到500 Hz内的信号通过，并且在500 Hz到1000 Hz内的频率范围内有20 dB的衰减。
使用matlab完成滤波器的设计，并绘制其频率响应曲线。
思考题目1. 系统的稳定性分析给定系统的传输函数H(s) = 1/(s^2 + 3s + 2)，使用matlab对该系统的稳定性进行分析，并给出稳定性的结论。
数字信号处理实验指导书思考题答案实验图
目录实验一 Matlab与数字信号处理基础 (2)实验二离散傅里叶变换与快速傅里叶变换 (4)实验三数字滤波器结构 (6)注释 (9)主要参考文献 (9)实验一 Matlab与数字信号处理基础一、实验目的和任务1、熟悉Matlab的操作环境2、学习用Matlab建立基本序列的方法；3、学习用仿真界面进行信号抽样的方法。
二、实验内容1、基本序列的产生：单位抽样序列、单位阶跃序列、矩形序列、实指数序列和复指数序列的产生2、用仿真界面进行信号抽样练习：用simulink建模仿真信号的抽样三、实验仪器、设备及材料计算机、Matlab软件四、实验原理序列的运算、抽样定理五、主要技术重点、难点Matlab的各种命令与函数、建模仿真抽样定理六、实验步骤1、基本序列的产生：单位抽样序列δ(n): n=-2:2;x=[0 0 1 0 0];stem(n,x);单位阶跃序列u(n)：n=-10:10;x=[zeros(1,10) ones(1,11)];stem(n,x);矩形序列R N(n)：n=-2:10;x=[0 0 ones(1,5) zeros(1,6)];stem(n,x);实指数序列0.5n：n=0:30;x=0.5.^nstem(n,x);复指数序列e(-0.2+j0. 3)n：n=0:30;x=exp((-0.2+j*0.3)*n);模：stem(n,abs(x))；幅角：stem(n,angle(x))；2、用仿真界面进行信号抽样练习：（1）在Matlab命令窗口中输入simulink 并回车，以打开仿真模块库；（2）按CTRL+N，以新建一仿真窗口；在仿真模块库中用鼠标点击Sources（输入源模块库），从中选择sine wave（正弦波模块）并将其拖至仿真窗口；（3）在仿真模块库中用鼠标点击Discrete（离散模块库），从中选择Zero-Order Hold（零阶保持器模块）并将其拖至仿真窗口；（4）在仿真模块库中用鼠标点击Sinks（显示模块库），从中选择Scope（示波器模块）并将其拖至仿真窗口；（5）在仿真窗口中把上述模块依次连接起来；（6）用鼠标双击Scope模块，以打开示波器的显示界面；（7）用鼠标点击仿真窗口工具条中的►图标开始仿真，结果显示在示波器中；（8）用鼠标双击Zero-Order Hold模块，打开其参数设置窗口，改变sample time参数值，例如1、0.5、0.1、0.05…，用鼠标点击仿真窗口工具条中的►图标开始仿真，比较示波器显示结果（选三个参数值，得三个结果）；（9）在仿真模块库中用鼠标点击Sinks（显示模块库），从中选择To Workspace（输出到当前工作空间的变量模块）并将其拖至仿真窗口；（10）用鼠标双击To Workspace模块，打开其参数设置窗口，改变variable name参数值为x ；同时把save format参数值设置为Array ；（11）在仿真窗口中先用鼠标点击Zero-Order Hold模块与Scope模块的连线，然后按住CTRL 键，从选中连线的中部引出一条线到To Workspace模块；（12）用鼠标双击Zero-Order Hold模块，打开其参数设置窗口，改变sample time参数值，例如1、0.5、0.1、0.05…，用鼠标点击仿真窗口工具条中的►图标开始仿真，并返回命令窗口，用stem(x)作图，比较序列图显示结果（选三个参数值，得三个结果）；七、实验报告要求1、实验步骤按实验内容指导进行；2、对于实验内容1和2的数据必须给出的离散图，其相关参数应在图中注明；3、具有关联性和比较性的图形最好用subplot()函数，把它们画在一起；4、实验报告按规定格式填写，要求如下：（1）实验步骤根据自己实际操作填写；（2）各小组实验数据不能完全相同，否则以缺席论处；5、实验结束，实验数据交指导教师检查，得到允许后可以离开，否则以缺席论处；八、实验注意事项1、Matlab编程、文件名、存盘目录均不能使用中文。
《信号与系统》实验箱实验
《信号与系统实验》指导书电工电子技术教研室李金田主编2007年8月前言“信号与系统”是无线电技术、自动控制、通信工程、生物医学电子工程、信号图象处理、空间技术等专业的一门重要的专业基础课，也是国内各院校相应专业的主干课程。
由于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。
在学习本课程时，开设必要的实验，对学生加深理解深入掌握基本理论和分析方法，培养学生分析问题和解决问题的能力，以及使抽象的概念和理论形象化、具体化，对增强学习的兴趣有极大的好处，做好本课程的实验，是学好本课程的重要教学辅助环节。
在做完每个实验后，请务必写出详细的实验报告，包括实验方法、实验过程与结果、心得和体会等。
目录实验一、基本运算单元 (1)非正弦周期信号的分解与合成（用同时分析法） (8)实验二、50HZ实验三、无源和有源滤波器（LPF、HPF、BPF、BEF） (12)实验四、二阶网络函数的模拟 (17)实验五、系统时域响应的模拟解 (21)实验六、二阶网络状态轨迹的显示 (25)实验七、信号的采样与恢复(采样定理) (29)实验八、八阶巴特沃斯高通滤波器 (33)附录1：THKSS-A型信号与系统实验箱使用说明书 (35)附录2：THKSS-B型信号与系统实验箱使用说明书 (38)附录3：THKSS-C型信号与系统实验箱使用说明书 (43)附录4：扫频电源操作使用说明 (48)+--=u u u A 0∞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、掌握基本运算单元特性的测试方法。
二、实验设备与仪器1、信号与系统实验箱THKSS-A 型或THKSS-B 型或THKSS-C 型。
2、双踪示波器。
三、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。
信号与系统思考题
信号与控制综合实验（综合部分）思考题参考答案实验三十一 典型环节和控制系统频率特性的测量及基于Matlab 的分析1. 实验电路可以采用一阶微分或二阶微分这样的典型环节作为控制系统测量其频率特性、并分析其稳定性吗？答：不能。
因为这样的环节构成的系统不是因果系统，即使测量其频率特性，例如一阶微分环节，其频率特性为1)(+=s s G τ，频率特性为1)(+=ωτωj j G ，当∞→ω时，幅频特性∞→，示波器上无法读取。
因此不能测试到较高的频率，这样在幅值限制的情况下测量的频率特性仅只是完整的频率特性的一小部分，不能用于分析系统的稳定性。
2．Routh 判据和Nyquist 判据的适用条件和优点各是什么？答：Routh 判据适用于具有精确数学模型的系统。
它可以判断系统是否不稳定、若不稳定则有多少正实部特征根。
但是它不能给出系统即使稳定，特征根是否位于比较理想的位置等结论，即不能用于设计系统。
优点是仅用代数方法判断，不用画图。
Nyquist 判据不仅适用于具有精确数学模型的系统，更具优越性的是它也适用于数学模型无法获得、或即使能获得，但由于太复杂以至于无法用代数方法分析的系统，以及非线性系统。
它最大的特点就是可以不依赖精确的数学模型，而用实验的方式测量获得。
它具有Routh 判据和根轨迹的所有优点，而且可以方便地用来设计系统或对系统进行校正，并可以给出频率的概念以便正确设计滤波器（Routh 判据和根轨迹所不具备的）。
3．简述频率特性测量或采用Matlab 分析的意义。
答：(1) 在不能精确地获得系统传递函数时，通过实验测量的方式获得系统开环频率特性，以便通过频率稳定判据（Nyquist 判据）在系统闭环之前确定其闭环稳定性；(2) 由于时域性能指标和频率性能指标有对应关系，采用时域测量及Matlab 分析获得频率特性，可方便地进行系统的频域设计，等同于时域设计，而又远比时域设计和复域设计方便和直接明了。
信号与系统实验答案
信号与系统实验答案验教（实验报告）班级:姓名:程实目录实验一：连续时间信号与系统的时域分析-------------------------------------------------4一、实验目的及要求---------------------------------------------------------------------------4二、实验原理-----------------------------------------------------------------------------------41、信号的时域表示方法------------------------------------------------------------------52、用MATLAB仿真连续时间信号和离散时间信号----------------------------------53、LTI系统的时域描述-----------------------------------------------------------------10三、实验步骤及内容--------------------------------------------------------------------------14四、实验报告要求-----------------------------------------------------------------------------26实验二：连续时间信号的频域分析---------------------------------------------------------27一、实验目的及要求--------------------------------------------------------------------------27二、实验原理----------------------------------------------------------------------------------271、连续时间周期信号的傅里叶级数CTFS---------------------------------------------272、连续时间信号的傅里叶变换CTFT--------------------------------------------------283、离散时间信号的傅里叶变换DTFT-------------------------------------------------294、连续时间周期信号的傅里叶级数CTFS的MATLAB实现------------------------295、用MATLAB实现CTFT及其逆变换的计算---------------------------------------33三、实验步骤及内容----------------------------------------------------------------------35四、实验报告要求-------------------------------------------------------------------------49实验三：连续时间LTI系统的频域分析---------------------------------------------------50一、实验目的及要求--------------------------------------------------------------------------50二、实验原理----------------------------------------------------------------------------------501、连续时间LTI系统的频率响应-------------------------------------------------------502、LTI系统的群延时---------------------------------------------------------------------513、用MATLAB计算系统的频率响应--------------------------------------------------52三、实验步骤及内容----------------------------------------------------------------------53四、实验报告要求-------------------------------------------------------------------------59实验四：通信系统仿真------------------------------------------------------------------------60一、实验目的及要求--------------------------------------------------------------------------60二、实验原理----------------------------------------------------------------------------------601、信号的抽样及抽样定理---------------------------------------------------------------602、信号抽样过程中的频谱混叠----------------------------------------------------------6323、信号重建-------------------------------------------------------------------------------644、调制与解调----------------------------------------------------------------------------------665、通信系统中的调制与解调仿真---------------------------------------------------------68三、实验步骤及内容------------------------------------------------------------------------68四、实验报告要求---------------------------------------------------------------------------78实验五：连续时间LTI系统的复频域分析----------------------------------------------79一、实验目的及要求------------------------------------------------------------------------79二、实验原理--------------------------------------------------------------------------------791、连续时间LTI系统的复频域描述--------------------------------------------------792、系统函数的零极点分布图-----------------------------------------------------------------813、拉普拉斯变换与傅里叶变换之间的关系-----------------------------------------------814、系统函数的零极点分布与系统稳定性和因果性之间的关系------------------------825、系统函数的零极点分布与系统的滤波特性-------------------------------------------836、拉普拉斯逆变换的计算-------------------------------------------------------------84三、实验步骤及内容------------------------------------------------------------------------86四、实验报告要求---------------------------------------------------------------------------913实验一信号与系统的时域分析一、实验目的1、熟悉和掌握常用的用于信号与系统时域仿真分析的MATLAB函数；2、掌握连续时间和离散时间信号的MATLAB产生，掌握用周期延拓的方法将一个非周期信号进行周期信号延拓形成一个周期信号的MATLAB编程；3、牢固掌握系统的单位冲激响应的概念，掌握LTI系统的卷积表达式及其物理意义，掌握卷积的计算方法、卷积的基本性质；4、掌握利用MATLAB计算卷积的编程方法，并利用所编写的MATLAB程序验证卷积的常用基本性质；掌握MATLAB描述LTI系统的常用方法及有关函数，并学会利用MATLAB求解LTI系统响应，绘制相应曲线。
信号与系统实验手册
信号与系统实验指导手册通信教研室编河南师范大学计算机与信息技术学院二Ｏ一Ｏ年三月目录实验1 实验仪表使用练习 (1)实验2 基于MATLAB的信号时域表示 (2)实验3 阶跃响应与冲激响应 (3)实验4 用MATLAB实现连续信号卷积 (6)实验5 信号卷积实验 (7)实验6 矩形脉冲信号的分解 (11)实验7 矩形脉冲信号的合成 (15)实验8 谐波幅度对波形合成的影响 (17)实验9 谐波相位对波形合成的影响 (20)实验10 抽样定理与信号恢复 (21)实验11 数字滤波器的设计 (28)实验12 用MATLAB进行信号频谱分析 (29)实验1 实验仪表使用练习一、实验目的1.了解课程中所使用的RZ8663信号与系统模块组成，及各部件的基本功能。
2.了解示波器在信号检测方面的使用方法，及频率计的使用方法。
二、实验内容熟悉信号与系统实验中所使用到的实验模块功能，熟练使用示波器观察信号波形。
三、实验步骤①打开RZ8663实验箱，观察其模块组成，了解各模块功能。
②给示波器加上电源，对自检信号进行校正。
③ J702置于“三角”，选择输出信号为“三角波”，拨动开关K701选择“函数”。
④默认输出信号频率为2KHz，按下S702使输出频率为500Hz。
⑤示波器的CH1接于TP702，观察信号源输出信号的波形。
⑥调整信号源输出信号的频谱及信号类型，重新在示波器上观察信号波形。
四、实验报告要求1.描绘频率为500Hz，2KHz下正弦波和三角波的波形，标明信号幅度A、周期T。
2.调整信号源，观察占空比为1/2的方波信号并画出其波形。
五、实验设备1. 双踪示波器1台2. 信号系统实验箱1台3. 导线若干实验2 基于MATLAB 的信号时域表示一、实验目的利用 MATLAB 实现信号的时域表示以及图形表示。
二、实验内容连续信号的MA TLAB 描述：列出单位冲激函数、单位阶跃函数、复指数函数的MATLAB 表达式。
信号与系统实验指导全部实验答案
信号与系统实验指导全部实验答案实验一连续时间信号的MATLAB 表示实验目的 1．掌握MATLAB 语言的基本操作，学习基本的编程功能； 2．掌握MATLAB 产生常用连续时间信号的编程方法；3．观察并熟悉常用连续时间信号的波形和特性。
实验原理：1. 连续信号MA TLAB 实现原理从严格意义上讲，MATLAB 数值计算的方法并不能处理连续时间信号。
然而，可用连续信号在等时间间隔点的取样值来近似表示连续信号，即当取样时间间隔足够小时，这些离散样值能够被MATLAB 处理，并且能较好地近似表示连续信号。
MATLAB 提供了大量生成基本信号的函数。
比如常用的指数信号、正余弦信号等都是MATLAB 的内部函数。
为了表示连续时间信号，需定义某一时间或自变量的范围和取样时间间隔，然后调用该函数计算这些点的函数值，最后画出其波形图。
实验内容：正弦信号抽样信号矩形脉冲信号单位跃阶信号实验编程：（1）t=0:0.01:3;K=2;a=-1.5;w=10; ft=K*exp((a+i*w)*t); A=real(ft); B=imag(ft); C=abs(ft);D=angle(ft);subplot(2,2,1),plot(t,A),grid on;title('实部');subplot(2,2,2),plot(t,B),grid on;title('虚部'); subplot(2,2,3),plot(t,C),grid on;title('取模'); subplot(2,2,4),plot(t,D),grid on;title('相角');实部2211-1-2-1取模相角25100-5（2）t=0:0.001:3;y=square(2*pi*10*t,30);方波信号plot(t,y);axis([0,1,-1,1]); title('方波信号');0.5-0.5-1 00.20.40.60.81（3）t=-2:0.01:2;y=uCT(t+0.5)-uCT(t-0.5); plot(t,y),grid on axis([-2,2,0,1.5]); xlabel('t(s)'),ylabel('y(s)') title('门函数')10.50 -2-1.5-1-0.5门函数y (s )0t(s)0.511.52实验二连续时间LTI 系统的时域分析实验目的1．运用MATLAB 符号求解连续系统的零输入响应和零状态响应； 2．运用MATLAB 数值求解连续系统的零状态响应； 3．运用MATLAB 求解连续系统的冲激响应和阶跃响应；4．运用MATLAB 卷积积分法求解系统的零状态响应。
《信号与系统》实验报告
信号与系统实验报告班级:姓名:信息与通信工程学院实验一 系统的卷积响应实验性质：提高性 实验级别：必做 开课单位：信息与通信工程学院 学 时：2一、实验目的：深刻理解卷积运算，利用离散卷积实现连续卷积运算；深刻理解信号与系统的关系，学习MATLAB 语言实现信号通过系统的仿真方法。
二、实验设备： 计算机，MATLAB 软件 三、实验原理： 1、 离散卷积和： 调用函数：conv （）∑∞-∞=-==i i k f i f f f conv S )()(1)2,1(为离散卷积和，其中，f1(k), f2 (k) 为离散序列，K=…-2, -1, 0 , 1, 2, …。
但是，conv 函数只给出纵轴的序列值的大小，而不能给出卷积的X 轴序号。
为得到该值，进行以下分析：对任意输入：设)(1k f 非零区间n1~n2，长度L1=n2-n1+1；)(2k f 非零区间m1~m2，长度L2=m2-m1+1。
则：)(*)()(21k f k f k s =非零区间从n1+m1开始，长度为L=L1+L2-1，所以S （K ）的非零区间为：n1+m1~ n1+m1+L-1。
2、 连续卷积和离散卷积的关系：计算机本身不能直接处理连续信号，只能由离散信号进行近似： 设一系统（LTI ）输入为)(t P ∆，输出为)(t h ∆，如图所示。
)t)()(t h t P ∆∆→)()(lim )(lim )(0t h t h t P t =→=∆→∆∆→∆δ若输入为f(t):∆∆-∆=≈∑∞-∞=∆∆)()()()(k t P k f t f t f k得输出：∆∆-∆=∑∞-∞=∆∆)()()(k t hk f t y k当0→∆时：⎰∑∞∞-∞-∞=∆→∆∆→∆-=∆∆-∆==ττδτd t f k t P k f t f t f k )()()()(lim)(lim )(0⎰∑∞∞-∞-∞=∆→∆∆→∆-=∆∆-∆==τττd t h f k t hk f t y t y k )()()()(lim)(lim )(0所以：∆∆-∆=-==∑⎰→∆)()(lim)()()(*)()(212121k t f k fd t f f t f t f t s τττ如果只求离散点上的f 值)(n f ∆])[()()()()(2121∑∑∞-∞=∞-∞=∆-∆∆=∆∆-∆∆=∆k k k n f k f k n f k fn f所以，可以用离散卷积和CONV （）求连续卷积，只需∆足够小以及在卷积和的基础上乘以∆。
信号与系统期末试卷及答案
读书破万卷下笔如有神实验二利用DFT分析离散信号频谱一、实验目的应用离散傅里叶变换（DFT），分析离散信号的频谱。
深刻理解DFT分析离散信号频谱的原理，掌握改善分析过程中产生的误差的方法。
二、实验原理根据信号傅里叶变换建立的时域与频域之间的对应关系，可以得到有限长序列的离散傅里叶变换（DFT）与四种确定信号傅里叶变换之间的关系（见教材），实现由DFT分析其频谱。
三、实验内容?3的频谱；1.利用FFT分析信号x(310),nn?,1,...,n)?cos(8（1）、确定DFT计算的参数；N=32;n=0:N-1;x=cos(3*pi/8*n);X=fft(x,N);subplot(2,1,1);stem(n,abs(fftshift(X)));ylabel('Magnitude');xlabel('Frequency (rad)');title('朱艺星杨婕婕'); subplot(2,1,2);stem(n,angle(fftshift(X)));ylabel('Phase');xlabel('Frequency(rad)');读书破万卷下笔如有神进行理论值与计算值比较，讨论信号频谱分析过程中误差原因及改善2）（方法。
在频谱分析过程中由于取样频率过低或者由于信号的截取长度不当将会答：产生误差。
可以适当提高取样率，增加样点数，可能会产生混频现象,取样频率过低,来减少混叠对频谱分析所造成的误差。
对于连续周期信号，其时域取样必须kfo，即（其中K≥2*N+1N为最高谐波分量）其取样点数满足时域取样定理：2fm+fo。
≥≥2Nfo+fo;fs截取信号长度不当，会产生功率泄露，对周期序列进行频谱分析时，为避免泄露应做到：截取的长度应取一个基本周期或基本周期的整数倍，若待分析的周期信号事先不知道其确切的周期，则可截取较长时间长度的样点进行分析，以减少功率泄露误差。
信号与系统实验五 连续线性时不变系统分析
信号与系统实验陈述课程名称：信号与系统实验实验项目名称：连续线性时不变系统分析专业班级：姓名：学号：完成时间：年月日一、实验目的1．掌握连续LTI系统的单位冲激响应、单位阶跃响应和任意激励对应响应的求解方法。
2．掌握连续LTI系统的频域分析方法。
3．掌握连续LTI系统的复频域分析方法。
4．掌握连续LTI系统的时域、频域和复频域分析方法的相互转换。
二、实验原理1．连续LTI系统的时域分析(1)连续线性时不变系统的描述设连续线性时不变系统的激励为，响应为，则描述系统的微分方程可暗示为为了在Matlab编程中调用有关函数，我们可以用向量和来暗示该系统，即这里要注意，向量和的元素排列是按微分方程的微分阶次降幂排列，缺项要用0补齐。
(2) 单位冲激响应单位冲激响应是指连续LTI系统在单位冲激信号激励下的零状态响应，因此满足线性常系数微分方程(5.1)及零初始状态，即，依照定义，它也可暗示为对于连续LTI系统，若其输入信号为，冲激响应为，则其零状态响应为可见，能够刻画和表征系统的固有特性，与何种激励无关。
一旦知道了系统的冲激响应，就可求得系统对任何输入信号所发生的零状态响应。
Matlab提供了专门用于求连续系统冲激响应的函数impulse()，该函数还能绘制其时域波形。
(3)单位阶跃响应单位阶跃响应是指连续LTI系统在单位阶跃信号激励下的零状态响应，它可以暗示为Matlab提供了专门用于求连续系统单位阶跃响应的函数step( )，该函数还能绘制其时域波形。
(4)任意激励下的零状态响应已经知道，连续LTI系统可用常系数线性微分方程(5.1)式来描述，Matlab提供的函数lsim( )能对上述微分方程描述的连续LTI系统的响应进行仿真，该函数不但能绘制指定时间范围内的系统响应波形图，而且还能求出系统响应的数值解。
其调用格式有lsim(b,a,x,t)y=lsim(b,a,x,t) ：只求出系统的零状态响应的数值解，而不绘制响应曲线需要特别强调的是，Matlab总是把由分子和分母多项式暗示任何系统都当作是因果系统。
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实验七：
1：状态变量：ic vc il vl ir vr
可变电阻在不同阻值它的状态轨迹会转圈
2：以便把流经电感的电流转变为电压测量图
3：用Vc+Vr当成电容两端的电压；电感电容不是理想的电感电容
实验五：
1：巴特沃斯滤波器通频带内的频率响应曲线最大限度平坦，没有起伏，而在阻频带则逐渐下降为零等特点。
在振幅的对数对角频率的波特图上,从某一边界角频率开始,振幅随着角频率的增加而逐步减少,趋向负无穷大。
巴特沃斯滤波器的振幅对角频率单调下降，并且也是唯一的无论阶数，振幅对角频率曲线都保持同样的形状的滤波器。
只不过滤波器阶数越高，在阻频带振幅衰减速度越快。
实验四：
1：无源高通滤波器的电压传递函数（图（4-2），c）
无源低通滤波器的电压传递函数（图（4-2），a）
实验三：
1：fs(t)=∑sin(100πt)δ(t-nTs) (n=0到无穷大) Ts=0.5ms
实验二：
1：方波分解后偶次谐波分量不为零的原因：输入的方波有少量直流成分，上下半周期时间不是严格相等的，占空比比较难控制在50%而且方波可能有少量失真以及滤波器本身滤波特性的有限性都会使得偶次谐波分量不为零。
合成的波形与方波不同的原因：实验合成的波形只含有基波、三次、五次谐波没有七次及以上的奇次谐波。
2：相位影响合成波的波形，幅值影响合成波的幅度。
3：带通滤波器对信号的相移
信号传输导线对信号的相移
实验一：
1：上下半周期不对称的波形
3：数模转换精度影响输出曲线的平滑度
数模转换时间影响输出信号的最高频率。