信号与系统实验教程
信号与系统实验讲义(1)
实验一 非正弦周期信号的分解与合成一、实验目的1．分析并观测50Hz 非正弦周期信号的频谱，并与其傅里叶级数各项的频率与系数作比较。
2．观测基波和其谐波的合成。
二、实验设备1．THBCC-1型实验平台 2．虚拟示波器 三、实验原理1．任何周期信号都是由各种不同频率、幅值和初相的正弦波迭加而成的。
对于周期信号由它的傅里叶级数展开式可知，各次谐波的频率为基波频率的整数倍。
非正弦周期信号包含了从零到基波频率整数倍的频率成份。
将被测方波信号加到分别调谐于其基波和各奇次谐波频率的电路上。
从每一带通滤波器的输出端可以用示波器观察到相应频率的正弦波。
本实验的结构图如图2-1所示，其中所用的被测信号是50Hz 的方波。
2．实验装置的结构图图 2-1 实验结构图图2-1中LPF 为低通滤波器，可分解出非正弦周期信号的直流分量。
BPF 1～BPF 6为调谐在基波和各次谐波上的带通滤波器，加法器用于信号的合成。
3．各种不同的波形及其傅氏级数表达式方波)7sin 715sin 513sin 31(sin 4)( ++++=t t t t Umt u ωωωωπ 三角波)5sin 2513sin 91(sin 8)(2-+-=t t t Umt u ωωωπ半波)4cos 151cos 31sin 421(2)( +--+=t t t Um t u ωωωππ全波)6cos 3514cos 1512cos 3121(4)( t t t Um t u ωωωπ---=矩形波)3cos 3sin 312cos 2sin 21cos (sin2)( ++++=t Tt T t T U TU t u mmωτπωτπωτππτ 四、实验内容及步骤1．将50Hz 的信号（正弦半波、全波、矩形波或三角波）接至信号分解实验模块的输入端，观察该模块的基波成分。
2．将BPF1~BPF6的输出分别接至虚拟示波器，观测其基波及各次谐波的频率和幅值。
信号与系统实验教程(只有答案)
信 号 与 系 统实 验 教 程（只有答案）（实验报告）这么玩！目录 实验一 信号与系统的时域分析 (2)三、实验内容及步骤 (2)实验二 连续时间信号的频域分析 (14)三、实验内容及步骤 (14)实验三 连续时间LTI 系统的频域分析 (35)三、实验内容及步骤 (35)实验四 通信系统仿真 (41)三、实验内容及步骤 (41)实验五 连续时间LTI 系统的复频域分析 (51)三、实验内容及步骤 (51)实验一信号与系统的时域分析三、实验内容及步骤实验前，必须首先阅读本实验原理，读懂所给出的全部范例程序。
实验开始时，先在计算机上运行这些范例程序，观察所得到的信号的波形图。
并结合范例程序应该完成的工作，进一步分析程序中各个语句的作用，从而真正理解这些程序。
实验前，一定要针对下面的实验项目做好相应的实验准备工作，包括事先编写好相应的实验程序等事项。
Q1-1：修改程序Program1_1，将dt改为0.2，再执行该程序，保存图形，看看所得图形的效果如何？dt = 0.01时的信号波形dt = 0.2时的信号波形这两幅图形有什么区别，哪一幅图形看起来与实际信号波形更像？答：Q1-2：修改程序Program1_1，并以Q1_2为文件名存盘，产生实指数信号x(t)=e-0.5t。
要求在图形中加上网格线，并使用函数axis()控制图形的时间范围在0~2秒之间。
然后执行该程序，保存所的图形。
修改Program1_1后得到的程序Q1_2如下：信号x(t)=e-0.5t的波形图clear, % Clear all variablesclose all, % Close all figure windowsdt = 0.2; % Specify the step of time variablet = -2:dt:2; % Specify the interval of timex = exp(-0.5*t); % Generate the signalplot(t,x)grid on;axis ([0 2 0 1 ])title('Sinusoidal signal x(t)')xlabel('Time t (sec)')Q1-3：修改程序Program1_1，并以Q1_3为文件名存盘，使之能够仿真从键盘上任意输入的一个连续时间信号，并利用该程序仿真信号x(t)=e-2t。
信号与系统实验
实验一信号与系统认知一、实验目的1、了解实验室的规章制度、强化安全教育、说明考核方法。
2、学习示波器、实验箱的使用、操作知识；3、学习常用连续周期信号的波形以及常用系统的作用。
二、实验仪器1、信号与系统实验箱（本次实验使用其自带的简易信号源，以及实验箱上的“信号通过系统”部分。
）2、示波器三、实验原理1、滤波器滤波器是一种常用的系统，它的作用为阻止某些频率信号通过，或只允许某些频率的信号通过。
滤波器主要有四种：这是四种滤波器的理想状态，实际上的滤波器只能接近这些效果，因此通常的滤波器有一些常用的参数：如带宽、矩形系数等。
通带范围：与滤波器最低衰减处比，衰减在3dB以下的频率范围。
2、线性系统线性系统是现实中广泛应用的一种系统，线性也是之后课程中默认为系统都具有的一种系统性质。
系统的线性表现在可加性与齐次性上。
齐次性：输入信号增加为原来的a倍时，输出信号也增加到原来的a倍。
四、预习要求1、复习安全操作的知识。
2、学习或复习示波器的使用方法。
3、复习典型周期信号的波形及其性质。
4、复习线性系统、滤波器的性质。
5、撰写预习报告。
五、实验内容及步骤1、讲授实验室的规章制度、强化安全教育、说明考核方法2、通过示波器，读出实验箱自带信号源各种信号的频率范围（1）测试信号源1的各种信号参数，并填入表1-1。
（2）测试信号源2的各种信号参数，并填入表1-2。
3、测量滤波器根据相应测量方法，用双踪示波器测出实验箱自带的滤波器在各频率点的输入输出幅度（先把双踪示波器两个接口都接到所测系统的输入端，调节到都可以读出输入幅度值，并把两侧幅度档位调为一致，记录下这个幅度值；之后，将示波器的一侧改接入所测系统的输出端，再调节用于输入的信号源，将信号频率其调至表1-3中标示的值，并使输入信号幅度保持原幅度值不变。
观察输出波形幅度的变化，并与原来的幅度作比较，记录变化后的幅度值。
），并将相应数据计入表1-3中。
4、测量线性系统（1）齐次性的验证自选一个输入信号，观察输出信号的波形并记录输入输出信号的参数，将输入信号的幅度增强为原信号的一定倍数后，再对输入输出输出参数进行记录，对比变化前后的输出。
信号与系统实验讲义内容
实验一数字电子仪器使用一、实验目的1、学习使用DDS数字信号发生器，初步掌握常用信号输出的调节方法。
2、学习使用数字存储示波器，初步掌握常用信号参数的观测方法。
二、设备简介三、实验任务１、调节DDS信号发生器，使其输出输出3MHz、1.00Vp-p正弦交流信号，并用数字示波器：①手动测量该信号电压的峰峰值Vp-p、频率freq；②自动测量该信号电压的峰峰值Vp-p、最大值Vmax、最小值Vmin、平均值Vavg、有效值Vrms、频率freq、周期Prd、上升时间Rise 。
２、调节DDS信号发生器，使其输出50ＫＨz、500mVp-p方波信号，并用数字示波器：①手动测量该信号电压的峰峰值Vp-p、频率freq；②自动测量该信号电压的峰峰值Vp-p、最大值Vmax、最小值Vmin、平均值Vavg、有效值Vrms、频率freq、周期Prd、上升时间Rise。
３、调节DDS信号发生器，使其输出2ＫＨz、2.00Vp-p脉冲信号，并用数字示波器：①手动测量该信号电压的峰峰值Vp-p、频率freq ；②分别自动测量该信号电压占空比为30％和80％时的峰峰值Vp-p、最大值Vmax、最小值Vmin、平均值Vavg、有效值Vrms、频率freq、周期Prd、上升时间Rise。
４、调节DDS信号发生器，使其输出100ＫＨz、3.00Vp-p三角波信号，并用数字示波器：①手动测量该信号电压的峰峰值Vp-p、频率freq ；②自动测量该信号电压的峰峰值Vp-p、最大值Vmax、最小值Vmin、平均值Vavg、有效值Vrms、频率freq、周期Prd、上升时间Rise5、*（选做）调节DDS信号发生器，使其输出１KHz、含有0.2V直流偏置分量的1.00Vp-p正弦波信号，并用数字示波器：①手动测量该信号电压的最大值Vmax 、频率freq；②自动测量该信号电压的峰峰值Vp-p、最大值Vmax、最小值Vmin、平均值Vavg、有效值Vrms、频率freq、周期Prd、上升时间Rise。
信号与系统分析实验教案
信号与系统分析实验教案实验一 时域分析一. 实验目的1. 研究动态网络的阶跃信号、冲激信号、阶跃响应、冲激响应及两者之间的关系。
2. 验证卷积积分法。
二. 实验原理1. 冲激信号是阶跃信号的微分dt t dU t )()(=δ 2. 冲激响应也是阶跃响应的微分dtt dW t h )()(=3. 某一信号)(t f 通过一线性系统后的响应为)()()(t h t f t y *=。
三. 实验设备1. 双踪示波器SS7802 一台2. 函数信号发生器EE1643 一台3. 信号系统实验箱 TPE-SS6 一台 四. 实验内容与步骤（一） 观察冲激信号与阶跃信号之间的关系1. 按图1－3－1在实验箱上连接好线路。
2. 输入端输入v V KHz f P iP 65==-，的方波信号。
3. 示波器测量输入)(t u 、输出波形)(t δ，记录波形，并将其分别与阶跃信号和冲激信号相比较（参见图1－3－2）。
图1－3－1 微分电路 图1－3－2阶跃信号与冲激信号提醒学生注意：1. 熟悉信号实验箱，信号源，示波器等仪器的使用方法。
2．了解理想信号阶跃信号，冲激信号在实验室一般用方波信号和窄脉冲来替代。
（二）观察阶跃响应与冲激响应之间的关系（激励为阶跃信号的响应为阶跃响应，激励为冲激信号的响应为冲激响应。
）w1．先获得阶跃响应)(th2．再观察冲激响应)(t3．观察阶跃响应与冲激响应之间的关系。
强调：两波形的上半部分完全一致（下半部分是由于方波的下跳沿所引起，即非理想阶跃信号所致）。
图1－3－3 动态电路图1－3－4 阶跃响应图1－3－5 冲激响应图1－3－6 实验电路图1－3－7冲激响应的微分注意：该图与实际的图有区别，请学生不要照抄。
（三） 验证卷积积分法1. 按图1－3－3在实验箱上连接好线路，在输入端输入方波信号，)(t f 为方波，KHz f 1=，v 2=-P iP V 。
2. 用示波器观察并记录输入信号)(t f 波形，输出信号)(t g 波形。
信号与系统实验讲义(Word)
信号与系统实验讲义自编电子教研室2013.02实验一连续信号可视化及时域运算与变换1、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。
2、实验主要仪器设备和材料计算机一台，MATLAB2010软件3、实验内容和原理原理：信号是随时间变化的物理量。
信号的本质是时间的函数。
信号的描述：时域法，频域法、信号的频域特性与时域特性之间有着密切的关系。
信号的分类：功率信号、能量信号、奇信号、偶信号、确定信号、随机信号。
可能涉及的MATLAB函数：plot函数、ezplot函数、sym函数、subplot函数。
对于连续时间信号，其微分运算是用diff来完成的。
其语句格式为diff(function,’variable’,n);其中function表示需要进行求导运算的信号，或者是被赋值的符号表达式；variable为求导运算的独立变量；n为求导的阶数，默认值为求一阶导数。
连续时间的积分运算用int函数来完成。
其语句格式为int(function,’variable’,a,b);其中function表示被积信号，或者是被赋值的符号表达式；variable为积分变量；a,b为积分上、下限，a和b省略时求不定积分。
内容：1．基于MATLAB的信号描述方法1）单位阶跃信号；2）单位冲激信号；3）符号函数；4）取样信号；5）门函数（选通函数）；6）单位斜坡信号；7）实指数信号；8）复指数信号；2．连续信号的基本运算1）信号的相加与相乘，2）信号的微分与积分，3）信号的平移和反转，4）信号的压扩，5）信号的分解为偶分量与奇分量之和，要求：在实验报告中写出完整的自编程序，必须手写，并给出实验结果。
1) MATLAB程序u t% 单位阶跃信号()t=sym(‘t’);y=Heaviside(t);ezplot(y,[-1,1]);grid on axis([-1 1 -0.1 1]);2）MATLAB程序：%单位冲激信号()tδt=-1:0.01:1;t=sym(‘t’);y=Dirac(t);ezplot(y,t);grid on3）MATLAB程序：sgn t取样信号%符号函数()t=-1:0.01:1;t=sign(t);plot(t,y) ;grid on axis([-1 1 -1.1 1.1]) ;4）MATLAB程序：Sa t%取样信号()t=-10*pi:0.1:10*pi;y=sinc(t/pi);plot(t,y) ;grid on axis([-10 10 -0.3 1.1]) ;5）MATLAB程序：% 门函数()g tτt=-3:0.01:3;f=rectpuls(t-0.5,1) ;plot(t,f) ; axis([-3 3 -0.1 1.1]) ; grid on6）MATLAB程序：% 单位斜坡信号t=-3:0.01:3;f=t.*u(t) ;plot(t,f) ; axis([-3 3 -0.1 1.1]) ; grid on7）MATLAB程序：% 实指数信号t=-3:0.01:3;A=2;a=-0.5;f=A.*exp(a*t) ;plot(t,f) ; axis([-3 3 -0.1 1.1]) ; grid on8）MATLAB程序：% 复指数信号t=-3:0.01:3;A=2;s=-0.5+j*0.2;f=A.*exp(s*t) ;subplot(221)plot(t,real(f));grid onsubplot(222)plot(t,imag(f));grid onsubplot(223)plot(t,abs(f));grid onsubplot(224)plot(t,angle(f));grid on2.1) 信号的相加与相乘t=0:0.01:3;f1=u(t)-u(t-1);f2=t.*(u(t)-u(t-1))+u(t-1); subplot(221) ;plot(t,f1) ;grid onsubplot(222) ;plot(t,f2) ;grid onsubplot(223) ;plot(t,f1+f2) ;grid onsubplot(224) ;plot(t,f1.*f2) ;grid on2)信号的微分与积分syms t f2f2=t*(heaviside(t)- heaviside(t-1)+ heaviside(t-1)); f=diff(f2,’t’,1);t=-1:0.01:2;ezplot(f,t);grid on syms t f1f1=heaviside(t)- heaviside(t-1);f=int(f1,’t’);t=-1:0.01:2;ezplot(f,t);grid on实验二 连续LTI 系统的时域分析1、实验目的1）熟悉连续LTI 系统在典型激励信号下的响应及其特征；2）掌握连续LTI 系统单位冲激响应的求解方法；3）重点掌握用卷积法计算连续时间系统的零状态响应；4）会用MATLAB 对系统进行时域分析。
信号与系统实验书
实验一周期信号的分解与合成一、实验目的系数作比较。
1．用同时分析法观测50Hz 非正弦周期信号的频谱，并与其傅利叶级数各项的频率与2．观测基波和其谐波的合成。
二、实验设备1．信号与系统实验箱： TKSS－B 型或THKSS－B 型2．双踪示波器。
三、实验原理1．一个非正弦周期函数可以用一系列频率成整数倍的正弦函数来表示，其中与非正弦具有相同频率的成分称为基波或一次谐波，其它成分则根据其频率为基波频率的2、3、4、...、n 等倍数分别称二次、三次、四次、...、n 次谐波，其幅度将随谐波次数的增加而减小，直至无穷小。
2．不同频率的谐波可以合成一个非正弦周期波，反过来，一个非正弦周期波也可以分解为无限个不同频率的谐波成分。
3．一个非正弦周期函数可用傅里叶级数来表示，级数各项系数之间的关系可用一各个频谱来表示，不同的非正弦周期函数具有不同的频谱图，各种不同波形及其傅氏级数表达式见表1-1，方波频谱图如图1-1 表示图1-1 方波频谱图表1-1 各种不同波形的傅里叶级数表达式（下）1．方波2．三角波3．半波4．全波5．矩形波实验装置的结构如图1-2 所示图1-2 信号分解于合成实验装置结构框图图中LPF 为低通滤波器，可分解出非正弦周期函数的直流分量。
BPF1～BPF6为调谐在基波和各次谐波上的带通滤波器，加法器用于信号的合成。
四、预习要求在做实验前必须认真复习教材中关于周期性信号傅利叶级数分解的有关内容。
五、实验内容及步骤1．将50Hz 方波信号源接至信号分解实验模块BPF 的输入端。
2．将各带通滤波器的输出（注意各种不同信号所包含的频谱）分别接至示波器，观测各次谐波的频率和幅值，画出波形并列表记录频率和幅值。
3．将方波分解所得的基波（F0）和三次谐波（3F0）分量接至加法器的相应输入端，观测加法器的输出波形，并记录之。
4．在步骤3 的基础上，再将五次谐波（5F0）分量加到加法器的输入端，观测相加后的波形，记录之。
信号与系统实验一
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。
2）运放的电压放大倍数为无穷大，输出电压为一有限值，由式（1）可知，差动输入电压（u +-u -）趋于零值，即u + =u -。
2.基本运算单元在系统中，常用的基本运算单元有加法器、比例运算器、积分器和微分器四种，现简述如下：（1）加法器图1-2为加法器的电路原理图：u -u +R P =R//R//R//R Fi pR P =2.4K R=R F =10K图1-2 加法器基于运算放大器的输入电流为零，则由图1-2得：R 3-3---==u R u i p--=-=u R i u u F p 40)2(41o u u =-同理得：R u u R u u R u u R u ++++-+-+-=321由上式求得：)3(4321uu u u ++=+因为 u -=u +所以 u o =u 1+u 2+u 3 （4）即运算放大器的输出电压等于输入电压的代数和。
《信号与系统实验》信号的采样与恢复(抽样定理)实验
《信号与系统实验》信号的采样与恢复（抽样定理）实验一、实验目的1、了解电信号的采样方法与过程以及信号恢复的方法。
2、验证抽样定理。
二、实验设备1、信号与系统实验箱2、双踪示波器三、原理说明1、离散时间信号可以从离散信号源获得，也可以从连续时间信号抽样而得。
抽样信号f s(t)可以看成连续f(t)和一组开关函数s (t)的乘积。
s (t)是一组周期性窄脉冲，见实验图5-1，T s(t)称为抽样周期，其倒数f s(t)= 1/T s称为抽样频率。
图5-1 矩形抽样脉冲对抽样信号进行傅立叶分析可知，抽样信号的频率包括了原连续信号以及无限个经过平移的信号频率。
平移的频率等于抽样频率f s(t)及其谐波频率2f s、3f s》》》》》》。
当抽样信号是周期性窄脉冲时，平移后的频率幅度(sinx)/x规律衰减。
抽样信号的频谱是原信号频谱周期的延拓，它占有的频带要比原信号频谱宽得多。
2、正如测得了足够的实验数据以后，我们可以在坐标纸上把一系列数据点连起来，得到一条光滑的曲线一样，抽样信号在一定条件下也可以恢复到原信号。
只要用一截止频率等于原信号频谱中最高频率f n的低通滤波器，滤除高频分量，经滤波后得到的信号包含了原信号频谱的全部内容，故在低通滤波器输出可以得到恢复后的原信号。
3、但原信号得以恢复的条件是f s 2，其中f s为抽样频率，为原信号占有的频带宽度。
而f min=2 为最低抽样频率又称“柰奎斯特抽样率”。
当f s<2 时，抽样信号的频谱会发生混迭，从发生混迭后的频谱中我们无法用低通滤波器获得原信号频谱的全部内容。
在实际使用中，仅包含有限频率的信号是及少的，因此即使f s=2 ，恢复后的信号失真还是难免的。
图5-2画出了当抽样频率f s>2 （不混叠时）f s<2 （混叠时）两种情况下冲激抽样信号的频谱。
t f(t)0F()t 0m ωm ω-(a)连续信号的频谱Ts t 0f s (t)F()t0m ωm ω-s ω-s ω（）(b)高抽样频率时的抽样信号及频谱 不混叠图5-2 冲激抽样信号的频谱实验中f s >2 、f s =2 、f s <2 三种抽样频率对连续信号进行抽样，以验证抽样定理——要使信号采样后能不失真地还原，抽样频率f s 必须大于信号频率中最高频率的两倍。
信号与系统实验教程(文本破解版)
信号与系统实验教程（2010 年修订版）《信号与系统》课程组编武汉大学电子信息学院2010 年4 月2目录实验一信号的表示与实现 (1)实验二信号的时域基本运算 (7)实验三信号的卷积运算 (15)实验四周期信号的合成与分解 (21)实验五二阶状态轨迹的显示 (28)实验六信号的抽样与内插 (33)实验七滤波器的设计 (38)实验八 Wav 信号的波形分析与合成 (49)实验九电话拨号音的合成与识别 (58)实验十 CDMA 前向数据链路仿真 (66)附录一 MA TLAB 基础 (68)附录二学生实验报告模板 (87)(t?[〒〒〒V?PZ1k!?[〒〒〒NlPZ2k!?[〒〒〒QmPZ2k!0[〒〒〒Qk[〒〒〒N][〒〒〒SA?N'N?PZ3k!0Qq8k!0)21实验四周期信号的合成与分解一、实验目的1．在理论学习的基础上，通过实验深刻领会周期信号傅里叶级数分解的物理意义。
2．理解实际应用中通常采用有限项级数来逼近无限项级数，此时方均误差随项数的增加而减小。
3．观察并初步了解Gibbs 现象。
4．深入理解周期信号的频谱特点，比较不同周期信号频谱的差异。
二、实验原理满足Dirichlet 条件的周期信号f(t)可以分解成三角函数形式的傅里叶级数，表达式为：∑∞=++=++++++=11101111110)]sin()cos([)sin()cos()sin()cos()(nnnnntnbtnaatnbtnatbtaatfωωωωωω LL式中n 为正整数；角频率1ω由周期T1决定：11T2πω = 。
该式表明：任何满足Dirichlet 条件的周期信号都可以分解成直流分量及许多正弦、余弦分量。
这些正弦、余弦分量的频率必定是基频11T1=f 的整数倍。
通常把频率为 1f 的分量称为基波，频率为 1nf 的分量成为 n 次谐波。
周期信号的频谱只会出现在LL ,,,2,,0 111 ωωω n 等离散的频率点上，这种频谱称为离散谱，是周期信号频谱的主要特点。
《信号与系统》实验讲义
《信号与系统》实验讲义《信号与系统》实验讲义龙岩学院物理与机电工程学院电子教研室编2008年1月实验一阶跃响应与冲激响应一、实验目的1、观察和测量RLC串联电路的阶跃响应与冲激响应的波形和有关参数，并研究其电路元件参数变化对响应状态的影响。
2、掌握有关信号时域的测量方法。
二、实验内容1、用示波器观察欠阻尼、临界阻尼和过阻尼状态的阶跃响应波形。
2、用示波器观察欠阻尼、临界阻尼和过阻尼状态的冲激响应波形。
三、实验仪器1、信号与系统实验箱一台2、信号与系统实验平台3、阶跃响应与冲激响应模块（D Y T3000-64）一块4、20M H z双踪示波器一台5、连接线若干四、实验原理RLC串联电路的阶跃响应与冲激响应电路原理图如下所示，其响应有以下三种状态：阶跃响应与冲激响应原理图1、当电阻R>2L时，称过阻尼状态；C2、当电阻R=2L时，称临界阻尼状态；C3、当电阻R<2L时，称欠阻尼状态。
C冲激信号是阶跃信号的导数，所以对线性时不变系统冲激响应也是阶跃响应的导数。
为了便于用示波器观察响应波形，实验中用周期方波代替阶跃信号，而用周期方波通过微分电路后得到的尖脉冲代替冲激信号，冲激脉冲的占空比可通过电位计W102调节。
五、实验步骤本实验使用信号源单元和阶跃响应与冲激响应单元。
1、熟悉阶跃响应与冲激响应的工作原理。
接好电源线，将阶跃响应与冲激响应模块插入信号系统实验平台插槽中，打开实验箱电源开关，通电检查模块灯亮，实验箱开始正常工作。
2、阶跃响应的波形观察：①将信号源单元产生的VPP =3V、f=1KHz方波信号送入激励信号输入点STEP_IN。
②调节电位计W101，使电路分别工作在欠阻尼、临界阻尼和过阻尼状态，用示波器观察三种状态的阶跃响应输出波形并分析对应的电路参数。
3、冲激响应的波形观察：①连接跳线J101，将信号源单元产生的VPP =3V、f=1KHz方波信号送入激励信号输入点IMPULSE_IN。
信号与系统实验教程
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4.当 R 0 时
iL (t ) L 0 sin 0t vC (t ) 1 cos 0t
就是根据这四组方程的表达式 iL (t ) ， vC (t ) 编制程序，显示状态轨迹的。 4.实验报告与练习 1.简述用示波器显示李沙育图形的的原理和示波器联接的方法。 2.观察电路参数变化时，状态轨迹和的变化规律。 3．用 MATLAB 解上述的微分方程。 4．根据情况自己选做（提高题）：用 MATLAB 或者 JAVA 完成状态轨迹的模拟。
图示方波是一个奇谐信号，由傅里叶级数可知，它是由无穷个奇次谐波分量合 成的，本实验用图形的方式来表示它的合成。方波信号可以分解为:
x(t )
2A
sin(2nf t ) n , n 1,3,5,7,9,
n 1 0
1
用前 5 项谐波近似合成 50Hz,幅值为 3 的方波，写出实验步骤。 a.只考察从 t 0 s 到 t 10 s 这段时间内的信号。 b.画出基波分量 y (t ) sin(t ) 。 c.将三次谐波加到基波之上，并画出结果，并显示。
b 欠采样
x(t ) 3 sin(2ft ) ， f 6 Hz
对采样频率 f s 为正常采样和欠采样时两种情况进行分析，观察欠采样时信号频 谱的混迭现象。
3.实验内容 （1）熟悉 MATLAB 中 simulink 的用法。
（2）根据下图提示是完成信号 x(t ) 的抽样和内插试验仿真设计。
1
(3) 设计分析方波、三角波频谱的分析实验，写出实验步骤，并完成实验（并比较 二者频谱的特点） 。 4.实验报告要求 简述实验目的及原理，按实验步骤附上相应的信号波形曲线，总结实验得出的 主要结论。
“信号与系统”实验教学
信号处理系列课程实验教学探索与实践
郝晓莉
xlhao@
陈后金
hjchen@
如何开展信号与系统实验？
信号与系统课程数学公式繁杂，原理与概念难学难懂， 学了原理方法不知如何应用。 实践性环节是使学生主动学习的重要手段，是深化理论学 习的重要环节，是培养学生运用所学理论和方法解决实际 问题、增强实践能力和提高创新意识的重要途径。
0
0.5
1
1.5
2
2.5
一、基本信号的产生
1
7. 单位脉冲序列的产生
0.9 0.8 0.7 0.6 0.5
函数zeros(1,n) 可以生成单位脉冲序列。
函数zeros(1,n)产生1行n列的由0组成的矩阵。
产生成单位脉冲序列的 MATLAB程序如下： 0.4
k=0.3 -4: 20;
0.2
x=[zeros(1,7),1,zeros(1,17)]; 0.1
可见，信号时域抽样导致信号频谱的周期化。
sam=2/T (rad/s)为抽样角频率，fsam=1/T为抽样频率。
数字角频率与模拟角频率的关系为：
T
实验二
1
时域抽样与频域抽样
连续信号及其抽样信号
0.8
1. 信号的时域抽样
0.6 MATLAB实现对信号 x (t ) cos( 2π 20t ) 的抽样。 利用 0.4 0.2 t0 = 0:0.001:0.1; 0 x0 =cos(2*pi*20*t0); plot(t0,x0,'r') -0.2 hold -0.4 on % 信号最高频率fm为20 Hz, -0.6 %-0.8 按100 Hz抽样得到序列。 -1
信号与系统实验实验讲义
实验一 常用信号分类与观察一、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、实验内容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。
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、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atKe 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：图 2 指数信号3、指数衰减正弦信号：其表达式为其波形如下图：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。
四、实验步骤说明1、利用示波器观察正弦信号的波形，并测量分析其对应的振幅K ，角频率ω。
具体步骤如下：（1）接通电源，并按下此模块电源开关S5。
信号与系统实验教程
信号与系统实验教程目录实验一：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-----------------------------------------------------------------------------17 实验二：连续时间信号的频域分析---------------------------------------------------------18一、实验目的及要求--------------------------------------------------------------------------18二、实验原理----------------------------------------------------------------------------------181、连续时间周期信号的傅里叶级数CTFS---------------------------------------------182、连续时间信号的傅里叶变换CTFT--------------------------------------------------193、连续时间周期信号的傅里叶级数CTFS的MATLAB实现------------------------204、用MATLAB实现CTFT及其逆变换的计算---------------------------------------24三、实验步骤及内容----------------------------------------------------------------------25四、实验报告要求-------------------------------------------------------------------------30 实验三：连续时间LTI系统的频域分析---------------------------------------------------31一、实验目的及要求--------------------------------------------------------------------------31二、实验原理----------------------------------------------------------------------------------311、连续时间LTI系统的频率响应-------------------------------------------------------312、LTI系统的群延时---------------------------------------------------------------------323、用MATLAB计算系统的频率响应--------------------------------------------------33三、实验步骤及内容----------------------------------------------------------------------34四、实验报告要求-------------------------------------------------------------------------37 实验四：调制与解调以及抽样与重建------------------------------------------------------38一、实验目的及要求--------------------------------------------------------------------------38二、实验原理----------------------------------------------------------------------------------381、信号的抽样及抽样定理---------------------------------------------------------------382、信号抽样过程中的频谱混叠----------------------------------------------------------413、信号重建--------------------- ----------------------------------------------------------424、调制与解调----------------------------------------------------------------------------------445、通信系统中的调制与解调仿真---------------------------------------------------------46三、实验步骤及内容------------------------------------------------------------------------46四、实验报告要求---------------------------------------------------------------------------49 附录：授课方式和考核办法-----------------------------------------------------------------50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MA TLAB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MA TLAB计算卷积的编程方法，并利用所编写的MA TLAB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
8
FADJ
频率调节端
10
IIN
振荡频率控制器的电流输入端
12
PDO
相位比较器输出端（如果不用，应接地）
13
PDI
相位比较器输入端（如果不用，应接地）
14
SYNC
同步输出端（TTL/CMOS兼容输出，允许内部和外部振荡器同步。如
D
数字电压 ＋5V电源端，如果没有用到SYNC应悬空
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、改变波形的频率、幅值、占空比、观察三种波形的变化,了解其中的一些极限值。
三、预备知识
阅读原理说明部分有关MAX038的资料，熟悉管脚的排列及其功能。
六、实验思考题
比较测量的值和真实值（一般可用万用表作为它的检测工具），分析电压表各档的最大误差。并思考哪些因素影响了其精度？
七、实验测试点说明
1、测试点分别为：
“输入”(孔和测试钩)：用于待测信号的输入。
“GND”：与实验箱的地相连。
2、调节点分别为：
“S1”：此模块的电源开关。
“200mV”：用于测试有效值为200mV内的信号。
四、实验仪器
1、20M双踪示波器一台。
2、信号与系统实验箱一台。
嗡嗡嗡
五、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。
信号与系统实验教程
信号与系统实验教程信号与系统实验教程信号与系统是电子信息类专业中的重要基础课程之一，通过实验的方式可以帮助学生更好地理解信号与系统的概念和原理。
本文将介绍一个针对信号与系统实验的教程，帮助学生深入了解这门课程。
一、实验目的本实验旨在通过实际操作和实验观测，使学生对信号与系统的基本概念和原理有更深入的了解，提高学生的动手实践能力和解决问题的能力。
二、实验内容1. 实验一：时域信号的分析本实验要求学生使用示波器和信号发生器等仪器，观察不同频率、不同幅值的正弦信号和方波信号，并利用傅里叶级数分析方法对其进行分析和合成。
2. 实验二：线性时不变系统的特性本实验要求学生了解线性时不变系统的特性，设计实验来验证系统的线性性和时不变性，并观察系统的冲激响应和单位阶跃响应。
3. 实验三：连续时间系统的频率特性本实验要求学生使用信号发生器、示波器和频谱仪等仪器，观察连续时间系统的幅频特性和相频特性，并通过实验数据分析系统的频率响应。
4. 实验四：离散时间系统的频率特性本实验要求学生使用数字信号发生器、示波器和频谱仪等仪器，观察离散时间系统的幅频特性和相频特性，并通过实验数据分析系统的频率响应。
5. 实验五：系统的冲激响应与单位阶跃响应本实验要求学生通过输入不同的冲激信号和单位阶跃信号，观察系统的冲激响应和单位阶跃响应，并通过实验数据分析系统的特性。
三、实验步骤1. 准备实验所需的仪器和材料。
2. 根据实验内容和要求进行仪器连接和调试。
3. 进行实验操作和观测，记录实验数据。
4. 分析实验数据，验证实验原理和概念。
5. 撰写实验报告，总结实验结果和心得。
四、实验注意事项1. 实验过程中要注意使用仪器的正确操作方法，避免损坏仪器或造成伤害。
2. 实验数据应准确记录，并根据实验要求进行数据处理和分析。
3. 在实验操作中要注意安全，遵守实验室的规章制度，防止出现危险情况。
五、实验评估学生可以根据实验报告的撰写质量、实验数据的准确性和分析的深度进行评估。
信号与系统实验(精品文档)_共4页
信号与系统实验——系统的时域分析实验目的1、掌握利用MATLAB 表示信号和对信号进行基本时域运算的方法2、掌握其对系统进行时域分析的方法3、掌握求解离散时间系统响应、单位抽样响应的方法实验器材计算机 MATLAB实验原理1、连续时间信号等时间间隔采样值来近似表示，当采样间隔足够小时，这些采样值来很好的表示出连续时间信号2、离散时间信号尽在一些离散时刻有定义，用两个向量表示，一个是离散时间点，另一个是时间点上的值实验内容及步骤：1、例2-13对图2-42所示的三角波f(t),试利用MATLAB 画出f(2t)和f(2-2t)的波形t=-3:0.001:3;ft1=tripuls(2*t,4,0.5);subplot(2,1,1)plot(t,ft1)title('f(2rt)')ft2=tripuls((2-2*t),4,0.5);subplot(2,1,2)plot(t,ft2)title('f(2-2t)')例2-14用MATLAB 计算指数信号（-0.6）^ku[k]的能量k=0:10;A=1;a=-0.6;fk=A*a.^k;W=sum(abs(fk).^2)W =1.5625例2-15对图2-42所示的三角波f(t),试利用MATLAB 画出df(t)/dt 和∫(-∞,t)f(t)dt 的波形function yt=f2_2(t)yt=tripuls(t,4,0.5);h=0.001;t=-3:h:3;y1=diff(f2_2(t))*1/h;subplot(1,2,1)plot(t(1:length(t)-1),y1)title('df(t)/dt')t=-3:0.1:3;for x=1:length(t)y2(x)=quad('f2_2',-3,t(x));endsubplot(1,2,2)plot(t,y2)title('integral of f(t)')主函数和子函数都要在同一个文件下。
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信号与系统实验教程
信号与系统实验是电子信息类专业中一门重要的实验课程。
在这门实验中，学生将学习如何利用实验仪器和软件工具来分析和处理信号，并理解信号在系统中的作用和相互之间的关系。
以下是一些常见的信号与系统实验教程：
1. 实验一：信号的采集与表示
- 学习使用信号采集仪器（例如信号发生器、示波器等）。
- 了解采样原理和采样频率对信号的影响。
- 学习如何将模拟信号转换为数字信号。
- 使用编程语言或工具对信号进行采样和表示。
2. 实验二：信号的变换与处理
- 学习傅里叶变换和信号频谱分析的原理。
- 使用傅里叶变换工具（例如FFT算法）对信号进行频谱分析。
- 学习信号的时域和频域表示之间的转换关系。
- 学习数字滤波器的原理和应用。
3. 实验三：线性时不变系统的特性分析
- 学习线性时不变系统的定义和性质。
- 了解系统的单位冲激响应和冲激响应与输入信号的卷积关系。
- 利用实验仪器测量系统的冲激响应。
- 使用软件工具对系统进行时域和频域特性分析。
4. 实验四：信号采样与重构
- 学习信号采样和重构的理论基础。
- 利用实验仪器对信号进行采样和重构。
- 学习采样定理的应用和限制。
- 学习插值和抽取技术对信号进行采样和重构。
5. 实验五：系统的频率响应与稳定性
- 学习系统的频率响应和稳定性分析。
- 使用频率响应仪器（例如频谱分析仪）对系统进行测量和分析。
- 学习系统的振荡和稳定条件。
- 学习系统的幅频特性和相频特性之间的关系。
以上是信号与系统实验教程的一些基本内容，具体的实验内容和教程可以根据教学大纲和教材进行更详细的设计和安排。