信号与系统实验(2011年春)_部分5
信号与系统实验五 连续线性时不变系统分析
信号与系统实验报告课程名称：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)(t e ，响应为)(t r ，则描述系统的微分方程可表示为()()00()()n mi j ij i j a r t b e t ===∑∑ 为了在Matlab 编程中调用有关函数，我们可以用向量a 和b 来表示该系统，即],,,,011a a a a n n -=[a ],,,,011b b b b m m -=[b这里要注意，向量a 和b 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)(t h 是指连续LTI 系统在单位冲激信号)(t δ激励下的零状态响应，因此)(t h 满足线性常系数微分方程(5.1)及零初始状态，即()()00()()n m i j ij i j a h t b t δ===∑∑， ()(0)0, [011]k h k ,,,n --==按照定义，它也可表示为)()()(t t h t h δ*=对于连续LTI 系统，若其输入信号为)(t e ，冲激响应为)(t h ，则其零状态响应()zs y t 为()()()zs y t e t h t =*可见，)(t h 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)(t h ，就可求得系统对任何输入信号)(t e 所产生的零状态响应()zs y t 。
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。
信号与系统实验实验报告
信号与系统实验实验报告一、实验目的本次信号与系统实验的主要目的是通过实际操作和观察，深入理解信号与系统的基本概念、原理和分析方法。
具体而言，包括以下几个方面：1、掌握常见信号的产生和表示方法，如正弦信号、方波信号、脉冲信号等。
2、熟悉线性时不变系统的特性，如叠加性、时不变性等，并通过实验进行验证。
3、学会使用基本的信号处理工具和仪器，如示波器、信号发生器等，进行信号的观测和分析。
4、理解卷积运算在信号处理中的作用，并通过实验计算和观察卷积结果。
二、实验设备1、信号发生器：用于产生各种类型的信号，如正弦波、方波、脉冲等。
2、示波器：用于观测输入和输出信号的波形、幅度、频率等参数。
3、计算机及相关软件：用于进行数据处理和分析。
三、实验原理1、信号的分类信号可以分为连续时间信号和离散时间信号。
连续时间信号在时间上是连续的，其数学表示通常为函数形式；离散时间信号在时间上是离散的，通常用序列来表示。
常见的信号类型包括正弦信号、方波信号、脉冲信号等。
2、线性时不变系统线性时不变系统具有叠加性和时不变性。
叠加性意味着多个输入信号的线性组合产生的输出等于各个输入单独作用产生的输出的线性组合；时不变性表示系统的特性不随时间变化，即输入信号的时移对应输出信号的相同时移。
3、卷积运算卷积是信号处理中一种重要的运算，用于描述线性时不变系统对输入信号的作用。
对于两个信号 f(t) 和 g(t)，它们的卷积定义为：＼（f g)（t) ＝＼int_{＼infty}＾｛＼infty} f(＼tau) g(t ＼tau) d\tau ＼在离散时间情况下，卷积运算为：＼（f g)n ＝＼sum_{m ＝＼infty}＾｛＼infty} fm gn m ＼四、实验内容及步骤实验一：常见信号的产生与观测1、连接信号发生器和示波器。
2、设置信号发生器分别产生正弦波、方波和脉冲信号，调整频率、幅度和占空比等参数。
3、在示波器上观察并记录不同信号的波形、频率和幅度。
信号与系统实验报告
信号与系统实验报告
实验名称：信号与系统实验
一、实验目的：
1.了解信号与系统的基本概念
2.掌握信号的时域和频域表示方法
3.熟悉常见信号的特性及其对系统的影响
二、实验内容：
1.利用函数发生器产生不同频率的正弦信号，并通过示波器观察其时域和频域表示。
2.通过软件工具绘制不同信号的时域和频域图像。
3.利用滤波器对正弦信号进行滤波操作，并通过示波器观察滤波前后信号的变化。
三、实验结果分析：
1.通过实验仪器观察正弦信号的时域表示，可以看出信号的振幅、频率和相位信息。
2.通过实验仪器观察正弦信号的频域表示，可以看出信号的频率成分和幅度。
3.利用软件工具绘制信号的时域和频域图像，可以更直观地分析信号的特性。
4.经过滤波器处理的信号，可以通过示波器观察到滤波前后的信号波形和频谱的差异。
四、实验总结：
通过本次实验，我对信号与系统的概念有了更深入的理解，掌
握了信号的时域和频域表示方法。
通过观察实验仪器和绘制图像，我能够分析信号的特性及其对系统的影响。
此外，通过滤波器的处理，我也了解了滤波对信号的影响。
通过实验，我对信号与系统的理论知识有了更加直观的了解和应用。
信号与系统实验报告
信号与系统实验实验一 常用信号分类与观察一、实验目的1、了解单片机产生低频信号源2、观察常用信号的波形特点及产生方法。
3、学会使用示波器对常用波形参数的测量。
二、实验仪器1、20MHz 双踪示波器一台。
2、信号与系统实验箱一台。
三、实验容1、信号的种类相当的多，这里列出了几种典型的信号，便于观察。
2、这些信号可以应用到后面的“基本运算单元”和“无失真传输系统分析”中。
四、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、抽样信号、钟形信号、脉冲信号等。
1、正弦信号：其表达式为)sin()(θω+=t K t f ，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 正弦信号2、指数信号：指数信号可表示为atKetf=)(。
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 2 指数信号3、指数衰减正弦信号：其表达式为⎪⎩⎪⎨⎧><=-)0()sin()0()(ttKettfatω其波形如下图：图 3 指数衰减正弦信号4、抽样信号：其表达式为：sin()tSa tt=。
)(tSa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4 抽样信号5、钟形信号（高斯函数）：其表达式为：2()()tf t Ee-τ= ， 其信号如下图所示：图 5 钟形信号6、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。
7、方波信号：信号周期为T ，前2T 期间信号为正电平信号，后2T期间信号为负电平信号。
信号与系统实验报告
信号与系统实验报告实验报告：信号与系统实验一、实验目的1.了解信号与系统的基本概念和性质；2.掌握离散信号、连续信号的采样过程；3.理解信号的基本操作和系统的基本特性。
二、实验原理1.信号的分类：（1）连续时间信号：在每个时间点上都有定义；（2）离散时间信号：只在一些时间点上有定义。
2.信号的基本操作：（1）加法运算：将两个信号相加；（2）乘法运算：将两个信号相乘；（3）位移运算：将信号移动到不同的时间点；（4）缩放运算：对信号进行放大或缩小。
3.系统的基本特性：（1）时域特性：包括冲击响应、阶跃响应和频率特性等；（2）频域特性：包括幅频特性和相频特性等。
三、实验器材1.信号发生器2.示波器3.示波器探头4.计算机四、实验步骤1.连续信号采样（1）将信号发生器输出设置为正弦波信号；（2）通过示波器探头将信号输入计算机；（3）在计算机上设置适当的采样频率，对信号进行采样；（4）在示波器上观察到采样后的信号。
2.离散信号生成（1）在计算机上用MATLAB生成一个离散信号；（2）通过示波器探头将信号输入示波器；（3）在示波器上观察到生成的离散信号。
3.信号加法运算（1）选择两个不同的信号并输入计算机；（2）在计算机上进行信号的加法运算；（3）通过示波器探头将加法运算后的信号输入示波器，观察信号的叠加效果。
4.信号乘法运算（1）选择两个不同的信号并输入计算机；（2）在计算机上进行信号的乘法运算；（3）通过示波器探头将乘法运算后的信号输入示波器，观察信号的相乘效果。
五、实验结果与分析1.连续信号采样在设置适当的采样频率后，可以观察到信号在示波器上的采样图像。
信号的采样率过低会导致信号的失真，采样率过高则会造成资源的浪费。
2.离散信号生成通过MATLAB生成的离散信号能够在示波器上直观地观察到信号的序列和数值。
3.信号加法运算通过将两个信号进行加法运算后，可以观察到信号在示波器上的叠加效果。
加法运算能够实现信号的混合和增强等效果。
《信号与系统及实验》课程教学大纲
《信号与系统及实验》课程教学大纲一、课程概述1. 课程名称：《信号与系统及实验》2. 课程性质：必修课3. 学时安排：64学时（理论课32学时，实验课32学时）4. 授课对象：电子信息类相关专业本科生二、课程目标1. 理论掌握：通过本课程的学习，学生将掌握信号与系统的基本理论知识，包括信号的表示与处理、系统的特性与分析等方面的内容。
2. 实验能力：学生将具备进行相关实验的基本能力，能够独立完成信号与系统相关的实验设计、实施和数据分析。
3. 应用水平：学生将具备将所学知识应用于实际工程问题的能力，为日后的专业发展打下扎实的基础。
三、教学内容与教学安排1. 信号的基本概念与表示（4学时）2. 信号的操作与运算（4学时）3. 常用信号的分类与性质（4学时）4. 离散时间信号与系统（8学时）5. 连续时间信号与系统（8学时）6. 系统特性与分析方法（8学时）7. 信号与系统的转换（4学时）8. 信号处理器件与应用（4学时）9. 信号与系统实验（32学时）四、教材与参考书1. 主教材：《信号与系统》，作者：Alan V. Oppenheim，Alan S. Willsky，S. Hamid Nawab，出版社：Prentice Hall2. 参考书：- 《信号与系统分析》，作者：张三，出版社：清华大学出版社- 《信号与系统实验》，作者：李四，出版社：电子工业出版社五、考核方式与成绩评定1. 平时成绩（20）：包括课堂讨论、作业等2. 实验成绩（30）：包括实验报告、实验操作等3. 期中考试（20）4. 期末考试（30）六、教学保障1. 课程实验室：学校配备专门的信号与系统实验室，满足学生的实验需求。
2. 实验设备：提供符合课程要求的实验设备和器材，保证实验教学的质量和安全。
3. 教师队伍：授课教师均具备相关领域的丰富教学与工程实践经验，保证教学质量。
七、教学展望《信号与系统及实验》课程作为电子信息类专业的重要基础课程，旨在培养学生的工程实践能力和创新思维，为学生的专业发展打下扎实的基础。
信号与系统实验报告5
信号与系统实验报告5信号与系统实验报告5引言信号与系统是电子工程领域中的重要学科，它研究信号的产生、传输和处理过程，以及系统对信号的响应和影响。
在本次实验中，我们将探索信号与系统的一些基本概念和实际应用。
一、信号的分类与特性信号是信息的载体，可以是连续的或离散的。
根据信号的性质，我们可以将其分为模拟信号和数字信号。
模拟信号是连续变化的，可以用连续函数表示；而数字信号是离散的，以数字的形式表示。
在实验中，我们使用了示波器观察了不同类型的信号。
通过观察信号的波形、频谱和功率谱密度等特性，我们能够了解信号的频率、幅度和相位等信息。
二、系统的响应与特性系统是对信号进行处理或传输的装置或环境。
系统可以是线性的或非线性的，可以是时不变的或时变的。
在实验中，我们使用了滤波器作为系统模型来研究系统的响应和特性。
通过改变滤波器的截止频率，我们观察到不同频率的信号在系统中的响应差异。
我们还通过调整系统参数，如增益和相位延迟，来研究系统的线性性质和时不变性质。
三、信号与系统的应用信号与系统在现实生活中有着广泛的应用。
在通信领域，我们可以利用信号与系统的知识来设计和优化无线电、光纤通信和卫星通信等系统。
在音频处理领域，我们可以利用信号与系统的方法来实现音频的降噪、音效增强和语音识别等功能。
此外，信号与系统在图像处理、生物医学工程和控制系统等领域也有着重要的应用。
通过对信号的采集、处理和分析，我们能够从中提取有用的信息，并对系统进行建模和控制。
结论通过本次实验，我们深入了解了信号与系统的基本概念和实际应用。
我们学习了信号的分类与特性，系统的响应与特性，以及信号与系统在各个领域的应用。
这些知识不仅对我们理解和应用电子工程学科具有重要意义，也为我们今后的学习和研究提供了坚实的基础。
信号与系统是一门复杂而又有趣的学科，它涉及了数学、物理和工程等多个领域的知识。
通过不断学习和实践，我们能够更好地理解和应用信号与系统的理论，为解决实际问题提供有效的方法和工具。
信号与系统实验报告
信号与系统实验报告在现代科学与工程领域中，信号与系统是一个至关重要的研究方向。
信号与系统研究的是信号的产生、传输和处理，以及系统对信号的响应和影响。
在这个实验报告中，我们将讨论一些关于信号与系统实验的内容，以及实验结果的分析和讨论。
实验一：信号的采集与展示在这个实验中，我们学习了信号的采集与展示。
信号是通过传感器或其他仪器采集的电压或电流的变化，可以是连续的或离散的。
我们使用示波器和数据采集卡来采集信号，并在计算机上进行展示和分析。
实验二：线性时不变系统的特性线性时不变系统是信号与系统中的重要概念。
在这个实验中，我们通过观察系统对不同的输入信号作出的响应来研究系统的特性。
我们使用信号发生器产生不同的输入信号，并观察输出信号的变化。
通过比较输入信号和输出信号的频谱以及幅度响应，我们可以了解系统的频率响应和幅频特性。
实验三：系统的时域特性分析在这个实验中，我们将研究系统的时域特性。
我们使用了冲击信号和阶跃信号作为输入信号，观察输出信号的变化。
通过测量系统的冲击响应和阶跃响应，我们可以了解系统的单位冲激响应和单位阶跃响应。
实验四：卷积与系统的频域特性在这个实验中，我们学习了卷积的概念和系统的频域特性。
卷积是信号与系统中的重要运算，用于计算系统对输入信号的响应。
我们通过使用傅里叶变换来分析系统的频域特性，观察输入信号和输出信号的频谱变化。
实验五：信号的采样与重构在这个实验中，我们研究了信号的采样与重构技术。
信号的采样是将连续时间的信号转换为离散时间的过程，而信号的重构是将离散时间的信号恢复为连续时间的过程。
我们使用数据采集卡来对信号进行采样，并使用数字滤波器来进行信号的重构。
通过观察信号的采样和重构结果，我们可以了解采样率对信号质量的影响。
实验六：系统的稳定性与性能在这个实验中，我们研究了系统的稳定性与性能。
系统的稳定性是指系统对输入信号的响应是否有界，而系统的性能是指系统对不同频率信号的响应如何。
我们使用极坐标图和Nyquist图来分析系统的稳定性和性能，通过观察图形的变化来评估系统的性能。
信号与系统 实验报告 实验五
实验五 连续信号与系统的S域分析学院 班级 姓名 学号一、实验目的1. 熟悉拉普拉斯变换的原理及性质2. 熟悉常见信号的拉氏变换3. 了解正/反拉氏变换的MATLAB实现方法和利用MATLAB绘制三维曲面图的方法4. 了解信号的零极点分布对信号拉氏变换曲面图的影响及续信号的拉氏变换与傅氏变换的关系二、实验原理拉普拉斯变换是分析连续时间信号的重要手段。
对于当t∞时信号的幅值不衰减的时间信号，即在f(t)不满足绝对可积的条件时，其傅里叶变换可能不存在，但此时可以用拉氏变换法来分析它们。
连续时间信号f(t)的单边拉普拉斯变换F(s)的定义为：拉氏反变换的定义为：显然，上式中F(s)是复变量s的复变函数，为了便于理解和分析F(s)随s 的变化规律，我们将F(s)写成模及相位的形式：。
其中，|F(s)|为复信号F(s)的模，而为F(s)的相位。
由于复变量s=σ+jω，如果以σ为横坐标（实轴），jω为纵坐标（虚轴），这样，复变量s就成为一个复平面，我们称之为s平面。
从三维几何空间的角度来看，和分别对应着复平面上的两个曲面，如果绘出它们的三维曲面图，就可以直观地分析连续信号的拉氏变换F(s)随复变量s的变化情况，在MATLAB语言中有专门对信号进行正反拉氏变换的函数，并且利用 MATLAB的三维绘图功能很容易画出漂亮的三维曲面图。
①在MATLAB中实现拉氏变换的函数为：l F=laplace( f ) 对f(t)进行拉氏变换，其结果为F(s)l F=laplace (f,v) 对f(t)进行拉氏变换，其结果为F(v)l F=laplace ( f,u,v)对f(u)进行拉氏变换，其结果为F(v)②拉氏反变换l f=ilaplace ( F ) 对F(s)进行拉氏反变换，其结果为f(t)l f=ilaplace(F,u) 对F(w)进行拉氏反变换，其结果为f(u)l f=ilaplace(F,v,u ) 对F(v)进行拉氏反变换，其结果为f(u)注意：在调用函数laplace( )及ilaplace( )之前，要用syms命令对所有需要用到的变量（如t,u,v,w）等进行说明，即要将这些变量说明成符号变量。
信号与系统的实验报告
信号与系统的实验报告信号与系统的实验报告引言：信号与系统是电子工程、通信工程等领域中的重要基础学科，它研究的是信号的传输、处理和变换过程，以及系统对信号的响应和特性。
在本次实验中，我们将通过实际操作和数据分析，深入了解信号与系统的相关概念和实际应用。
实验一：信号的采集与重构在这个实验中，我们使用了示波器和函数发生器来采集和重构信号。
首先，我们通过函数发生器产生了一个正弦信号，并将其连接到示波器上进行观测。
通过调整函数发生器的频率和幅度，我们可以观察到信号的不同特性，比如频率、振幅和相位等。
然后，我们将示波器上的信号通过数据采集卡进行采集，并使用计算机软件对采集到的数据进行处理和重构。
通过对比原始信号和重构信号，我们可以验证信号的采集和重构过程是否准确。
实验二：信号的时域分析在这个实验中，我们使用了示波器和频谱分析仪来对信号进行时域分析。
首先，我们通过函数发生器产生了一个方波信号，并将其连接到示波器上进行观测。
通过调整函数发生器的频率和占空比，我们可以观察到方波信号的周期和占空比等特性。
然后，我们使用频谱分析仪对方波信号进行频谱分析，得到信号的频谱图。
通过分析频谱图，我们可以了解信号的频率成分和能量分布情况，进而对信号的特性进行深入研究。
实验三：系统的时域响应在这个实验中，我们使用了函数发生器、示波器和滤波器来研究系统的时域响应。
首先，我们通过函数发生器产生了一个正弦信号，并将其连接到滤波器上进行输入。
然后，我们通过示波器观测滤波器的输出信号，并记录下其时域波形。
通过改变滤波器的参数，比如截止频率和增益等，我们可以观察到系统对信号的响应和滤波效果。
通过对比输入信号和输出信号的波形，我们可以分析系统的时域特性和频率响应。
实验四：系统的频域响应在这个实验中，我们使用了函数发生器、示波器和频谱分析仪来研究系统的频域响应。
首先，我们通过函数发生器产生了一个正弦信号，并将其连接到系统中进行输入。
然后，我们通过示波器观测系统的输出信号，并记录下其时域波形。
信号与系统实验报告
信号与系统实验报告实验一，连续时间信号和离散时间信号的时域分析。
本实验旨在通过对连续时间信号和离散时间信号的时域分析，加深对信号与系统的理解。
首先我们将连续时间信号和离散时间信号分别进行采样和重构，然后进行时域分析，得出相应的结论。
实验步骤：1. 连续时间信号的采样和重构。
我们选取了一段正弦信号作为连续时间信号，通过模拟采样和重构的过程，我们得到了采样后的离散时间信号，并将其进行重构，得到了重构后的连续时间信号。
2. 离散时间信号的采样和重构。
同样地，我们选取了一段离散时间信号，进行了模拟采样和重构的过程，得到了采样后的离散时间信号，并将其进行重构，得到了重构后的离散时间信号。
实验结果与分析：1. 连续时间信号的时域分析。
通过对连续时间信号的采样和重构，我们发现在一定条件下，采样后的离散时间信号能够完美地重构成原始的连续时间信号。
这说明连续时间信号的信息是完整的，没有丢失。
2. 离散时间信号的时域分析。
对于离散时间信号的采样和重构，我们也得到了类似的结论，即在一定条件下，采样后的离散时间信号能够完美地重构成原始的离散时间信号。
结论与总结：通过本次实验，我们对连续时间信号和离散时间信号的时域分析有了更深入的了解。
我们明白了采样和重构的过程，并且得出了结论，在一定条件下，采样后的信号能够完美地重构成原始信号。
这对于我们理解信号与系统的基本原理具有重要的意义。
实验二，信号的傅里叶变换。
本实验旨在通过对信号的傅里叶变换，了解信号在频域上的特性，并掌握信号的频谱分析方法。
实验步骤：1. 连续时间信号的傅里叶变换。
我们选取了不同类型的连续时间信号，进行了傅里叶变换，观察并记录了其频谱特性。
2. 离散时间信号的傅里叶变换。
同样地，我们选取了不同类型的离散时间信号，进行了傅里叶变换，观察并记录了其频谱特性。
实验结果与分析：1. 连续时间信号的频谱分析。
通过对连续时间信号的傅里叶变换，我们发现不同类型的信号在频域上有着不同的频谱特性，有些信号的频谱集中在低频段，而有些信号的频谱集中在高频段。
信号与系统 实验四、五 实验报告
实验五：基于Matlab的连续信号生成及时频域分析一、实验要求1、通过这次实验，学生应能掌握Matlab软件信号表示与系统分析的常用方法。
2、通过实验，学生应能够对连续信号与系统的时频域分析方法有更全面的认识。
二、实验内容一周期连续信号1)正弦信号：产生一个幅度为2，频率为4Hz，相位为π/6的正弦信号；2)周期方波：产生一个幅度为1，基频为3Hz，占空比为20%的周期方波。
非周期连续信号3)阶跃信号；4)指数信号：产生一个时间常数为10的指数信号；5)矩形脉冲信号：产生一个高度为1、宽度为3、延时为2s的矩形脉冲信号。
三、实验过程一1)t=0:0.001:1;ft1=2*sin(8*pi*t+pi/6);plot(t,ft1);2)t=0:0.001:2;ft1=square(6*pi*t,20);plot(t,ft1),axis([0,2,-1.5,1.5]);3)t=-2:0.001:2;y=(t>0);ft1=y;plot(t,ft1),axis([-2,2,-1,2]);4)t=0:0.001:30;ft1=exp(-1/10*t);plot(t,ft1),axis([0,30,0,1]);5)t=-2:0.001:6;ft1=rectpuls(t-2,3);plot(t,ft1),axis([-2,6,-0.5,1.5]);四、实验内容二1)信号的尺度变换、翻转、时移（平移）已知三角波f(t)，用MATLAB画信号f(t)、f(2t)和f(2-2t) 波形，三角波波形自定。
2)信号的相加与相乘相加用算术运算符“+”实现，相乘用数组运算符“.*”实现。
已知信号x(t)=exp(-0.4*t),y(t)=2cos(2pi*t)，画出信号x(t)+y(t)、x(t)*y(t)的波形。
3)离散序列的差分与求和、连续信号的微分与积分已知三角波f(t)，画出其微分与积分的波形，三角波波形自定。
信号与系统 实验报告
信号与系统实验报告信号与系统实验报告一、引言信号与系统是电子信息工程领域中的重要基础课程，通过实验可以加深对于信号与系统理论的理解和掌握。
本次实验旨在通过实际操作，验证信号与系统的基本原理和性质，并对实验结果进行分析和解释。
二、实验目的本次实验的主要目的是：1. 了解信号与系统的基本概念和性质；2. 掌握信号与系统的采样、重建、滤波等基本操作；3. 验证信号与系统的时域和频域特性。
三、实验仪器与原理1. 实验仪器本次实验所需的主要仪器有：信号发生器、示波器、计算机等。
其中，信号发生器用于产生不同类型的信号，示波器用于观测信号波形，计算机用于数据处理和分析。
2. 实验原理信号与系统的基本原理包括采样定理、重建定理、线性时不变系统等。
采样定理指出，对于带限信号，为了能够完全恢复原始信号，采样频率必须大于信号最高频率的两倍。
重建定理则是指出，通过理想低通滤波器可以将采样得到的离散信号重建为连续信号。
四、实验步骤与结果1. 采样与重建实验首先，将信号发生器输出的正弦信号连接到示波器上，观察信号的波形。
然后，将示波器的输出信号连接到计算机上，进行采样，并通过计算机对采样信号进行重建。
最后，将重建得到的信号与原始信号进行对比，分析重建误差。
实验结果显示，当采样频率满足采样定理时，重建误差较小，重建信号与原始信号基本一致。
而当采样频率不满足采样定理时，重建信号存在失真和混叠现象。
2. 系统特性实验接下来，通过调节示波器和信号发生器的参数，观察不同系统对信号的影响。
例如，将示波器设置为高通滤波器，通过改变截止频率，观察信号的低频衰减情况。
同样地，将示波器设置为低通滤波器，观察信号的高频衰减情况。
实验结果表明，不同系统对信号的频率特性有着明显的影响。
高通滤波器会使低频信号衰减，而低通滤波器则会使高频信号衰减。
通过调节滤波器的参数，可以实现对信号频率的选择性衰减。
五、实验分析与讨论通过本次实验，我们对信号与系统的基本原理和性质有了更深入的理解。
信号与系统实验
前言信号与系统课程介绍电信号与线性系统分析的基本理论、原理及方法，是电专业本科生重要的专业基础理论课程，在电类专业教学中有着重要地位，不仅是数字信号处理、通信原理、DSP技术等课程的先修课程、电子信息类硕士研究生入学考试课程，更是学生将来从事信号分析、检测控制等领域科研与开发工作必不可少的理论基础。
但是由于信号与系统课程概念多、理论性强、内容抽象等特点，导致该课程历来是电学科最难教、难学的专业基础理论课之一。
这要求讲授本课程时，既要注重理论基础，又要结合实验与实践验证理论知识，促进学生对理论知识的理解和掌握，不断提高实验研究能力、分析计算能力、总结归纳能力和解决各种实际问题的能力。
信号与控制系统实验的基本任务是研究确定性信号通过线性时不变系统进行传输、处理的基本理论和基本分析方法。
通过本实验的学习，使同学们能掌握信号与线性时不变系统的基本方法，包括时域分析方法、频域分析方法和复频域分析方法等。
实验报告包括实验方法、实验过程与结果、心得和体会等。
在实验过程中注意理解和掌握理论知识的物理意义。
本实验课程具有如下几个特点：1、紧扣教学大纲：从信号与系统的三大领域出发，包括时域分析、频域分析、复域分析，实验项目按照这三大领域开展，同时一些领域进行相应的综合。
2、实验的功能化：由于这门课是一门基础课，对一些电子类实验设备、仪器仪表还不太熟悉，因而增加了常用的测量工具，使学生在完成信号与系统实验过程中，充分学习和掌握这些测量仪器的使用方法。
3、设计性，实验中提供了一些设计性实验项目，根据学生的不同情况，选择不同的选作实验项目。
学生按照老师提供的案例，设计实验方法，进行实验，既能锻炼学生的思维能力、动手能力，又能扩展学生的思路。
本实验指导书以奥本海姆的《信号与系统》为参考教材，范围和难易程度以《信号与系统》教学大纲为标准进行编排，本书适用于电子信息工程、电气工程及其自动化、农业电气化与自动化、计算机等专业学生实验指导书。
信号与系统实验(DOC)
电气学科大类2010 级《信号与控制综合实验》课程实验报告(基本实验一:信号与系统基本实验) 姓名学号专业班号同组1 学号专业班号指导教师李开成日期实验成绩评阅人实验评分表基本实验实验编号名称/内容（此列由学生自己填写）实验分值评分实验一常用信号的观察 5实验二零输入，零状态及全响应 5实验五无源与有源滤波器10实验六低通，高通，带通，带阻滤波器间的变换10实验七信号的采样与恢复实验15实验八调制与解调实验15设计性实验实验名称/内容实验分值评分创新性实验实验名称/内容实验分值评分波形的变换与仿真教师评价意见总分目录实验一常用信号的观察…………………………………….实验二零输入，零状态及全响应…………………………. 实验五无源与有源滤波器………………………………….. 实验六低通，高通，带通，带阻滤波器间的变换…………实验七信号的采样与恢复实验………………………………. 实验八调制与解调实验……………………………………….实验一常用信号的观察一任务及目标1 ）实验目的1..了解常用信号的波形和特点。
2.了解相应信号的参数。
3.学习函数发生器和示波器的使用。
4.学习示波器波形采集wavestar软件的使用。
2 ）实验内容1 观察常用的信号，如：正弦波，方波，三角波，锯齿波及一些组合函数波形。
2 用示波器测量信号，读取信号的幅度和频率。
二总体方案设计描述信号的方法有多种，可以是数学表达式（时间的函数），也可以是函数图形（即为信号的波形）。
对于各种信号可以分为周期信号和非周期信号；连续信号和离散信号等。
普通示波器可以观察周期信号；具有暂态拍摄功能的示波器可以观察到非周期信号的波形。
目前常用的数字式示波器可以非常方便的观察周期信号以及非周期信号的波形。
三方案实现和具体设计1 接通函数发生器的电源。
2 调节函数发生器选择不同的频率，用示波器观察输出波形的变化。
四实验设计与实验结果方波V P-P=2V，T=50ms 锯齿波V P-P=2V，T=100ms正弦波y=sin(20πx) 三角波V P-P=2V，T=100ms结果分析与讨论实验总结：通过本次实验，我学会了信号发生器的使用，学会了产生正弦波，方波，锯齿波，三角波的方法，加深了对各种波的性质的认识，通过改变个参数的大小，可以得到不同大小和形状的波形。
信号与系统实验(2011年春)_实验2
实验三 连续时间LTI 系统的时域分析一、实验目的1．学会用MA TLAB 求解连续系统的零状态响应；2. 学会用MATLAB 求解冲激响应及阶跃响应；3．学会用MA TLAB 实现连续信号卷积的方法； 二、实验原理1．连续时间系统零状态响应的数值计算我们知道，LTI 连续系统可用如下所示的线性常系数微分方程来描述， ()()00()()N M i j i j i j a y t b f t ==∑∑在MA TLAB 中，控制系统工具箱提供了一个用于求解零初始条件微分方程数值解的函数lsim 。
其调用格式y=lsim(sys,f,t)式中，t 表示计算系统响应的抽样点向量，f 是系统输入信号向量，sys 是LTI 系统模型，用来表示微分方程，差分方程或状态方程。
其调用格式sys=tf(b,a)式中，b 和a 分别是微分方程的右端和左端系数向量。
例如，对于以下方程: ''''''''''''32103210()()()()()()()()a y t a y t a y t a y t b f t b f t b f t b f t +++=+++可用32103210[,,,];[,,,];a a a a a b b b b b == (,)sys tf b a = 获得其LTI 模型。
注意，如果微分方程的左端或右端表达式中有缺项，则其向量a 或b 中的对应元素应为零，不能省略不写，否则出错。
例3-1 已知某LTI 系统的微分方程为y’’(t)+ 2y’(t)+100y(t)=f(t)其中，'(0)(0)0,()10sin(2)y y f t t π===，求系统的输出y(t).解：显然，这是一个求系统零状态响应的问题。
其MATLAB 计算程序如下： ts=0;te=5;dt=0.01;sys=tf([1],[1,2,100]);t=ts:dt:te;f=10*sin(2*pi*t);y=lsim(sys,f,t);plot(t,y);xlabel('Time(sec)');ylabel('y(t)');2．连续时间系统冲激响应和阶跃响应的求解在MATLAB 中，对于连续LTI 系统的冲激响应和阶跃响应，可分别用控制系统工具箱提供的函数impluse 和step 来求解。
信号与系统实验报告 5
信号与系统实验实验五报告一、实验内容1-1求信号的拉普拉斯变换，并分别绘制出各拉普拉斯变换的曲面图。
clf;x=-0.2:0.03:0.2;y=-0.2:0.03:0.2;[x,y]=meshgrid(x,y);s=x+i*y;fs=abs(x./x);mesh(x,y,fs);surf(x,y,fs);view(-60,20)title('单位冲击信号拉氏变换曲面');colormap(hsv);axis([-0.2,0.2,-0.2,0.2,0,2]);rotate3d;1-2x1=-0.2:0.03:0.2;y1=-0.2:0.03:0.2;[x,y]=meshgrid(x1,y1);s=x+i*y;fs=abs(1./s);mesh(x,y,fs);surfl(x,y,fs);title('单位阶跃信号拉氏变换'); colormap(hsv);axis([-0.2,0.2,-0.2,0.2,0,60]); rotate3d;1-3clf;a=-0.5:0.08:0.5;b=-1.99:0.08:1.99;[a,b]=meshgrid(a,b);d=ones(size(a));c=a+i*b;c=c.*c;c=c+d;c=1./c;c=abs(c);mesh(a,b,c);surfl(a,b,c);axis([-0.5,0.5,-2,2,0,15]);title('单位正弦信号拉氏变换'); colormap(hsv);2-1画出的曲面图，观察极点、零点对曲面的影响。
clf;a=-6:0.48:6;b=-6:0.48:6;[a,b]=meshgrid(a,b);c=a+i*b;d=2*(c-3).*(c+3);e=(c.*c+10).*(c-5);c=d./e;c=abs(c);mesh(a,b,c);surfl(a,b,c);axis([-6,6,-6,6,0,4]);title('拉普拉斯变换曲面图');colormap(hsv);view(-25,30)4设一个因果LTI 系统的微分方程如下，其中x(t)为输入信号，y(t)为响应信号。
信号与系统实验报告书
信号与系统实验报告书实验⼀常见信号的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、实验原理信号⼀般是随时间⽽变化的某些物理量。
按照⾃变量的取值是否连续，信号分为连续时间信号和离散时间信号，⼀般⽤()f t 和()f k 来表⽰。
根据MA TLAB 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。
三、实验内容1. ⽤MA TLAB 画出单位阶跃信号的波形2. ⽤MA TLAB 画出信号()(2)3(5)f t t t εε=+--的波形3. 单位序列 (k )单位序列 (k )的定义为10()0k k k δ=?=?≠?4.信号与系统课本例2-3 四．结果分析表1表⼆表三表四图2-25（课本35页）实验⼆ LTI 系统的响应⼀、实验⽬的1. 熟悉连续时间系统的单位冲激响应、阶跃响应的意义及求解⽅法2. 熟悉连续（离散）时间系统在任意信号激励下响应的求解⽅法3. 熟悉应⽤MATLAB 实现求解系统响应的⽅法⼆、实验原理1.连续时间系统对于连续的LTI 系统，当系统输⼊为f (t )，输出为y (t )，则输⼊与输出之间满⾜如下的线性常系数微分⽅程：()()()()nmi j i ji j a y t bft ===∑∑，当系统输⼊为单位冲激信号δ(t )时产⽣的零状态响应称为系统的单位冲激响应，⽤h(t)表⽰。
系统的单位冲激响应h (t )包含了系统的固有特性，它是由系统本⾝的结构及参数所决定的，与系统的输⼊⽆关。
我们只要知道了系统的冲激响应，即可求得系统在不同激励下产⽣的响应。
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实验六 信号与系统复频域分析
一、实验目的 1.学会用 MATLAB 进行部分分式展开； 2.学会用 MATLAB 分析 LTI 系统的特性； 3.学会用 MATLAB 进行 Laplace 正、反变换。
二、实验原理及内容 1．用 MATLAB 进行部分分式展开 用 MATLAB 函数 residue 可以得到复杂有理分式 F(s)的部分分式展开式， 其调用格式为
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三、上机实验内容 1．验证实验原理； 2．设 f(t)=0.5*(1+cost)*(u(t+pi)-u(t-pi)) ，由于不是严格的频带有限信号，但其频谱大部分集 中在 [0 ， 2] 之间，带宽 wm 可根据一定的精度要求做一些近似。试根据以下两种情况用 MATLAB 实现由 f(t)的抽样信号 fs(t)重建 f(t) 并求两者误差，分析两种情况下的结果。 (1) wm=2 , wc=1.2wm , (2) wm=2 , wc=2 , Ts=1； Ts=2.5；
信号恢复重建 Sa (t ) ： 例 5-1 Sa(t)的临界采样及信号重构； wm=1; %信号带宽 wc=wm; %滤波器截止频率 Ts=pi/wm; %采样间隔 ws=2*pi/Ts; %采样角频率 n=-100:100; %时域采样电数 nTs=n*Ts %时域采样点 f=sinc(nTs/pi); Dt=0.005;t=-15:Dt:15; fa=f*Ts*wc/pi*sinc((wc/pi)*(ones(length(nTs),1)*t-nTs'*ones(1,length(t)))); %信号重构 t1=-15:0.5:15; f1=sinc(t1/pi); subplot(211); stem(t1,f1); xlabel('kTs'); ylabel('f(kTs)'); title('sa(t)=sinc(t/pi)的临界采样信号'); subplot(212); plot(t,fa) xlabel('t'); ylabel('fa(t)'); title('由 sa(t)=sinc(t/pi)的临界采样信号重构 sa(t)'); grid; 例 5-2 Sa(t)的过采样及信号重构和绝对误差分析 程序和例 4-1 类似，将采样间隔改成 Ts=0.7*pi/wm , 滤波器截止频率该成 wc=1.1*wm ， 添加一个误差函数 wm=1; wc=1.1*wm; Ts=0.7*pi/wm; ws=2*pi/Ts; n=-100:100; nTs=n*Ts f=sinc(nTs/pi); Dt=0.005;t=-15:Dt:15; fa=f*Ts*wc/pi*sinc((wc/pi)*(ones(length(nTs),1)*t-nTs'*ones(1,length(t)))); error=abs(fa-sinc(t/pi)); %重构信号与原信号误差 t1=-15:0.5:15; f1=sinc(t1/pi); subplot(311); stem(t1,f1); xlabel('kTs');
2 1 − t 1 −3t − e − e u (t ) f (t ) = 6 3 2
所以，F(s)的反变换为
2．用 MATLAB 分析 LTI 系统的特性 系统函数 H（s）通常是一个有理分式，其分子和分母均为多项式。计算 H（s）的零极 点可以应用 MATLAB 中的 roots 函数，求出分子和分母多项式的根，然后用 plot 命令画图。 在 MATLAB 中还有一种更简便的方法画系统函数 H（s）的零极点分布图，即用 pzmap 函数画图。其调用格式为 pzmap(sys) sys 表示 LTI 系统的模型，要借助 tf 函数获得，其调用格式为 sys=tf(b,a) 式中，b 和 a 分别为系统函数 H（s）的分子和分母多项式的系数向量。 如果已知系统函数 H（s） ，求系统的单位冲激响应 h(t)和频率响应 H （jω ） 可以用以前
解:其 MATLAB 程序为 format rat; num=[1,2]; den=[1,4,3,0]; [r,p]=residue(num,den)
s+2 s + 4 s 2 + 3s
3
程序中 format rat 是将结果数据以分数形式显示 F(s)可展开为
2 1 −0.5 − 6 F (s) = 3 + + s s +1 s + 3
1 s + 2s + 2s + 1
3 2
F = laplace( f ) f = ilaplace( F )
上述两式右端的 f 和 F 分别为时域表示式和 s 域表示式的符号表示，可以应用函数 sym 实现，其调用格式为 S=sym(A) 式中，A 为待分析表示式的字符串，S 为符号数字或变量。 例 6-3 试分别用 Laplace 和 ilaplace 函数求 （1） f (t ) = e − t sin(at )u (t ) 的 Laplace 变换； （2） F ( s ) =
[ r , p, k ] = residue(num, den)
其中，num,den 分别为 F(s)的分子和分母多项式的系数向量，r 为部分分式的系数，p 为 极点，k 为 F(s)中整式部分的系数，若 F(s)为有理真分式，则 k 为零。 例 6-1 用部分分式展开法求 F(s)的反变换
F (s) =
s2 的 Laplace 反变换。 s2 + 1
解： （1）其程序为 f=sym('exp(-t)*sin(a*t)'); F=laplace(f) 或 syms a t F=laplace(exp(-t)*sin(a*t)) （2）其程序为 F=sym('s^2/(s^2+1)'); ft=ilaplace(F)
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介绍过的 impulse 和 freqs 函数。 例 6-2 已知系统函数为
位冲激响应 h(t)和频率响应 H （jω ） ，并判断系统 是否稳定。 解：其 MATLAB 程序如下： num=[1]; den=[1,2,2,1]; sys=tf(num,den); figure(1);pzmap(sys); t=0:0.02:10; h=impulse(num,den,t); figure(2);plot(t,h) title('Impulse Response') [H,w]=freqs(num,den); figure(3);plot(w,abs(H)) xlabel('\omega') title('Magnitude Response') 3．用 MATLAB 进行 Laplace 正、反变换 MATLAB 的符号数学工具箱提供了计算 Laplace 正、反变换的函数 Laplace 和 ilaplace, 其调用格式为
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ylabel('f(kTs)'); title('sa(t)=sinc(t/pi)的采样信号'); subplot(312); plot(t,fa) xlabel('t'); ylabel('fa(t)'); title('由 sa(t)=sinc(t/pi)的过采样信号重构 sa(t)'); grid; subplot(313); plot(t,error); xlabel('t'); ylabel('error(t)'); title('过采样信号与原信号的误差 error(t)'); 例 5-3 Sa(t)的欠采样及信号重构和绝对误差分析 程序和例 4-2 类似，将采样间隔改成 Ts=1.5*pi/wm , 滤波器截止频率该成 wc=wm=1