信号与线性系统实验书修改版
信号与线性系统实验指导书syzds
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信号与线性系统实验指导书《信号与线性系统》课程组2006年9月修订《信号与系统》实验箱简介信号与系统实验箱有TKSS-A型、TKSS-B型和TKSS-C型三种。
其中B型和C型实验箱除实验项目外,还带有与实验配套的仪器仪表。
TKSS-A型实验箱提供的实验模块有:用同时分析方法观测方波信号的频谱、方波的分解、各类无源和有源滤波器(包括LPF、HPF、BPF、BEF)、二阶网络状态轨迹的显示、抽样定理和二阶网络函数的模拟等。
TKSS-B型实验箱提供的实验模块与“TKSS-A型”基本一样,增加了函数信号发生器(可选择正弦波、方波、三角波输出,输出频率范围为20Hz~100KHz)、频率计(测频范围0~500KHz)、数字式交流电压表(测量范围10mV~20mV,10Hz~200KHz)等仪器。
TKSS-C型实验箱的实验功能和配备与“TKSS-B型”基本一样,增加了扫频电源(采用可编程逻辑器件ispLSI1032E和单片机AT89C51设计而成),它可在15Hz~50KHz的全程范围内进行扫频输出,亦可选定在某一频段(分9段)范围内的扫频输出,提供11档扫速,亦可选用手动点频输出,此外还有频标指示,亦可作频率计使用。
实验一无源和有源滤波器一、实验目的1、了解RC无源和有源滤波器的种类、基本结构及其特性。
2、对比研究无源和有源滤波器的滤波特性。
3、学会列写无源和有源滤波器网络函数的方法。
二、原理说明1、滤波器是对输入信号的频率具有选择性的一个二端口网络,它允许某些频率(通常是某个频带范围)的信号通过,而其他频率的信号受到衰减或抑制,这些网络可以是由RLC元件或RC元件构成的无源滤波器,也可以是由RC元件和有源器件构成的有源滤波器。
2、根据幅频特性所表示的通过或阻止信号频率范围的不同,滤波器可分为低通滤波器(LPF)、高通滤波器(HPF)、带通滤波器(BPF)和带阻滤波器(BEF)四种。
我们把能够通过的信号频率范围定义为通带,把阻止通过或衰减的信号频率范围定义为阻带。
信号与线性系统实验指导书v0.2
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《信号与线性系统》实验指导书东华大学信息学院通信与电子信息工程系实验要求及说明一、实验报告内容实验报告包括原理分析、源程序、执行结果分析及实验总结,其中原理分析和实验总结需要手写,其他可打印。
二、实验成绩实验成绩包括出勤(10%)、实验表现(10%)、编程(30%)和实验报告(50%)几部分。
三、其他说明缺席3次及以上取消考试成绩。
目录实验一连续信号的时域分析 1 实验二连续时间系统的时域分析 3 实验三连续信号的频域分析 9 实验四连续系统的频域分析 12 实验五信号采样与重建 15 实验六离散时间信号和系统分析 17 附录 MATLAB主要命令函数表 20实验一连续信号的时域分析一、实验目的1、熟悉MATLAB软件。
2、掌握常用连续信号与离散信号的MA TLAB表示方法。
二、实验设备安装有matlab6.5以上版本的PC机一台。
三、MATLAB使用说明1、在MATLAB可视化绘图中,对于以t为自变量的连续信号,在绘图时统一用plot函数。
例题:绘出t从-10到10的sin(t)的波形。
t=-10:0.05:10;f=sin(t);plot(t,f);title('f(t)=sin(t)');xlabel('t') ;axis([-10,10,-1,1])grid on可得图1所示图形。
图12、此外也可以利用MATLAB的ezplot函数对连续信号画图。
例题:绘出t从-10到10的sin(t)的波形。
clcclear allclose allsyms tf=sin(t)ezplot(f, [-10 10]);xlabel('t');title ('f(t)=sin(t)') ;grid on图2四、实验内容1、用MATLAB表示连续信号:tAeα,cos()A tωϕ+,0sin()A tωϕ+。
2、用MATLAB表示抽样信号(sinc(t))、矩形脉冲信号(rectpuls(t, width))及三角脉冲信号(tripuls(t, width, skew))。
信号与线性系统实验报告2
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实验二连续系统频域分析一、实验目的1.通过观察信号的分解与合成过程,理解利用傅利叶级数进行信号频谱分析的方法。
2.了解波形分解与合成原理。
3.掌握带通滤波器有关特性的设计和测试方法。
4.了解电信号的取样方法与过程以及信号恢复的方法。
5.观察连续时间信号经取样后的波形图,了解其波形特点。
6.验证取样定理并恢复原信号。
二、实验内容1.用示波器观察方波信号的分解,并与方波的傅利叶级数各项的频率与系数作比较。
2.用示波器观察三角波信号的分解,并与三角波的傅利叶级数各项的频率与系数作比较。
3.用示波器观察方波信号基波及各次谐波的合成。
4.用示波器观察三角波信号基波及各次谐波的合成。
5.用示波器观察不同的取样频率抽样得到的抽样信号。
6.用示波器观察各取样信号经低通滤波器恢复后的信号并验证抽样定理。
三、实验仪器1.信号与系统实验箱一台2.信号系统实验平台3.信号的分解与合成模块(DYT3000-69)一块4.信号的取样与恢复模块(DYT3000-68)一块5.同步信号源模块(DYT3000-57)(选用)6.20MHz双踪示波器一台7.连接线若干四、实验原理1、信号的分解与合成任何电信号都是由各种不同频率、幅度和初始相位的正弦波跌加而成的。
对周期信号由它的傅利叶级数展开式可知,各次谐波为基波频率的整数倍。
而非周期信号包含了从零到无穷大的所有频率成份,每一频率成份的幅度均趋向无穷小,但其相对大小是不同的。
通过一个选频网络可以将电信号中所包含的某一频率成份提取出来。
本实验采用性能较好的有源带通滤波器作为选频网络。
对周期信号波形分解的方案框图如图2-1所示。
实验中对周期方波、三角波、锯齿波信号进行信号的分解。
方波信号的傅利叶级数展开式为411()(sin sin 3sin 5)35Af t t t t ωωωπ=+++…;三角波信号的傅利叶级数展开式为2811()(sin sin 3sin 5)925A f t t t t ωωωπ=-+-…;锯齿波信号的傅利叶级数展开式为11()(sin sin 2sin 3)223A A f t t t t ωωωπ=-+++…,其中2T πω=为信号的角频率。
信号与系统实验书
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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。
信号与线性系统实验报告
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figure(2);
y2=inline('4*rectpuls(t-2-6,12)+3*tripuls(t-2-6,4,0)','t');
ezplot(y2,[1,15]);
title('f(t-2)');
gridon;
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
f=heaviside(t1)-2*heaviside(t1-T/2)+heaviside(t1-T);%f(t)在[0,T]周期内的图像
subplot(2,2,1);
plot(t1,f);
axis([-1,7,-2,2]);
title('原函数');
xlabel('t');ylabel('f(t)');
源程序:
%实验—的第二题
clearall;
closeall;clc;
y1=inline('sinc(t)','t');
ezplot(y1,[-6,6]);
axis([-6,6,-0.35,1]);
gridon;
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%画函数f(-t)
y1=inline('4*rectpuls(-t-6,12)+3*tripuls(-t-6,4,0)','t');
ezplot(y1,[-13,1]);
title('f(-t)');
信号与系统实验指导书(实验1~3)
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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。
信号与系统实验教程(文本破解版)
![信号与系统实验教程(文本破解版)](https://img.taocdn.com/s3/m/90f49568a98271fe910ef9fa.png)
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。
关于信号与线性系统分析的综合实验
![关于信号与线性系统分析的综合实验](https://img.taocdn.com/s3/m/d22a9f694693daef5ff73d1f.png)
信号与线性系统综合实验一、实验目的1、掌握连续时间信号与系统的时域、频域综合分析方法;2、掌握运用Matlab软件分析连续时间信号与系统的时域、频域特性;3、通过对连续时间信号与系统的综合分析,加深对信号频谱、系统函数、系统频率特性、冲激响应、阶跃响应等概念的理解,了解系统函数零、极点分布与系统的频率特性、稳定性之间的关系。
二、实验内容(1)构建时域信号f(t),并截取信号,以及各信号频谱图:Heaviside的M文件:function f=Heaviside(t)f=(t>0)r=0.02;t=-20:r:20;f=cos(t)+cos(4*t)-cos(8*t); %输入信号,准备保留w=4的信号figure(1)subplot(9,1,1)plot(t,f) %绘时域波形title('f(t)')g1=Heaviside(t+4)-Heaviside(t-4);f1=g1.*f; %截取信号1 g2=Heaviside(t+5)-Heaviside(t-5);f2=g2.*f; %截取信号2 N=400;W=4*pi;k=-N:N;w=k*W/N;F=r*f*exp(-j*t'*w);F0=abs(F);P0=angle(F);subplot(9,1,2)plot(w,F0) %幅度谱subplot(9,1,3)plot(w,P0*180/pi) %相位谱subplot(9,1,4)plot(t,f1)title('截取的第一个信号')F1=r*f1*exp(-j*t'*w);F10=abs(F1);P10=angle(F1);subplot(9,1,5)plot(w,F10) %幅度谱subplot(9,1,6)plot(w,P10*180/pi) %相位谱 subplot(9,1,7) plot(t,f2)title('截取的第二个信号') F2=r*f2*exp(-j*t'*w); F20=abs(F2); P20=angle(F2); subplot(9,1,8) plot(w,F20) %幅度谱 subplot(9,1,9)plot(w,P20*180/pi); %相位谱f(t)截取的第一个信号截取的第二个信号(2)设计滤波器及其频率响应: r=0.02; t=-20:r:20;f=cos(t)+cos(4*t)-cos(8*t); %输入信号,准备保留w=4的信号 figure(1) subplot(3,1,1) plot(t,f);%绘时域波形 title('时域信号') N=400; W=4*pi; k=-N:N; w=k*W/N; F=r*f*exp(-j*t'*w); %傅里叶变换%分别绘出输入信号的幅度谱和相位谱 F1=abs(F);P1=angle(F);subplot(3,1,2)时域信号幅度谱相位谱plot(w,F1) %幅度谱 title('幅度谱') subplot(3,1,3)plot(w,P1*180/pi); %相位谱 title('相位谱')t1=0:r:40h =1/2*exp(-1/5*t1).*sin(4*t1) figure(2) subplot(3,1,1) plot(t1,h) title('冲激响应') N=400; W=4*pi; k=-N:N; w=k*W/N;H1=r*h*exp(-j*t'*w); %频率响应 F00=abs(H1); P00=angle(H1);冲激响应幅频响应相频响应subplot(3,1,2)plot(w,F00) % 幅频响应title('幅频响应')subplot(3,1,3)plot(w,P00*180/pi); %相频响应(3)冲激响应、阶跃响应:syms H s GH=2/(s-(-0.2-4*j))/(s-(-0.2+4*j));G=H./s;g=ilaplace(G)g =50/401-50/401*exp(-1/5*t)*cos(4*t)-5/802*exp(-1/5*t)*sin(4*t)g=50/401-50./401*exp(-1/5*t).*cos(4*t)-5./802.*exp(-1/5*t).*si n(4*t)r=0.02;t3=0:r:40;plot(t3,g); %绘阶跃响应图title('阶跃响应')y(t)y(t)(4)滤波并输出信号y(t):y=conv(f,h);figure(5)plot(t,y(1:2001));gridxlabel('t')ylabel('y(t)')title('y(t)')(5)滤波输出信号y(t)的频谱:N=400;W=4*pi;k=-N:N;w=k*W/N;Y=r*y(1:2001)*exp(-j*t'*w);Y1=abs(Y); YP1=angle(Y); subplot(2,1,1) plot(w,Y1) %幅度谱title('幅度谱') subplot(2,1,2) plot(w,YP1*180/pi); %相位谱 title('相位谱')(6)理论分析所得Y (jw ) r=0.02; t=-20:r:20; N=400; W=4*pi; k=-N:N; w=k*W/N;f=cos(t)+cos(4*t)-cos(8*t); h =1/2*exp(-1/5*t1).*sin(4*t1);幅度谱相位谱F=r*f*exp(-j*t'*w); H=r*h*exp(-j*t'*w); Y=F.*H; figure(6) plot(w,Y); grid xlabel('w') ylabel('Y(w)') title('y(t)傅里叶变换')-15-10-5051015-25-20-15-10-55wY (w )y(t)傅里叶变换。
西北工业大学_信号与线性系统实验报告_实验一、实验二
![西北工业大学_信号与线性系统实验报告_实验一、实验二](https://img.taocdn.com/s3/m/abdc61d5f90f76c661371a2a.png)
西北工业大学信号与线性系统实验报告学号姓名:实验一常用信号的分类与观察1.实验内容(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的测量;(3)掌握JH5004信号产生模块的操作;2.实验过程在下面实验中,按1.3节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1.3节设置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1.3节设置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 w。
(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1.3节设置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1.3节设置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1.3节设置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1.3节设置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。
《信号与线性系统》实验指导书
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《信号与线性系统》实验指导书通信基础实验中心和煦杨洁曾耀平刘晓慧孙爱晶上课时间:学年第学期系部:班级:姓名:班内序号:指导教师:实验成绩:目录前言 (1)实验一信号的产生 (2)实验成绩:实验二信号的基本运算和波形变换 (11)实验成绩:实验三连续时间系统时域分析的MATLAB实现 (18)实验成绩:实验四连续时间系统频域分析的MATLAB实现 (22)实验成绩:实验五连续时间信号与系统的复频域分析 (26)实验成绩:实验六离散时间系统的时域分析的MATLAB实现 (34)实验成绩:实验七离散时间信号与系统的Z域分析 (41)实验成绩:实验八系统的状态空间分析 (45)实验成绩:前言“信号与线性系统”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。
当前,科学技术的发展趋势既高度综合又高度分化,这要求高等院校培养的大学生,既要有坚实的理论基础,又要有严格的工程技术训练,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。
21世纪要求培养“创造型、开发型、应用型”人才,即要求培养智力高、能力强、素质好的人才。
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,为此在学习本课程时,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。
实验一信号的产生一、实验目的1.熟悉MATLAB编程环境,掌握基本的绘图函数和M-file的建立。
2.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;掌握连续时间和离散时间信号的MATLAB产生;3.牢固掌握系统的单位冲激响应的概念;二、实验设备计算机,MATLAB软件三、MATLAB编程环境1 绘图函数plot(x,y) ,stem(k,y)%plot(x,y)x=0:0.01:2;y=sin(2*pi*x);plot(x,y)% stem(k,y)k=0:50;y=exp(-0.1*k);stem(k,y)2 M file% y(t)=sin(2t) + sin(5t) -2pi ≤t ≤2pit =-2*pi:0.02:2*pi;y=sin(2*t) + sin(5*t);plot(t,y)四、实验原理1 信号的时域表示方法1.1将信号表示成独立时间变量的函数例如:x(t)=sin(ωt) 和x[n]=n(0.5)n u[n]分别表示一个连续时间信号和一个离散时间信号。
信号与线性系统实验指导书v0.2
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《信号与线性系统》实验指导书东华大学信息学院通信与电子信息工程系实验要求及说明一、实验报告内容实验报告包括原理分析、源程序、执行结果分析及实验总结,其中原理分析和实验总结需要手写,其他可打印。
二、实验成绩实验成绩包括出勤(10%)、实验表现(10%)、编程(30%)和实验报告(50%)几部分。
三、其他说明缺席3次及以上取消考试成绩。
目录实验一连续信号的时域分析 1 实验二连续时间系统的时域分析 3 实验三连续信号的频域分析 9 实验四连续系统的频域分析 12 实验五信号采样与重建 15 实验六离散时间信号和系统分析 17 附录 MATLAB主要命令函数表 20实验一连续信号的时域分析一、实验目的1、熟悉MATLAB软件。
2、掌握常用连续信号与离散信号的MA TLAB表示方法。
二、实验设备安装有matlab6.5以上版本的PC机一台。
三、MATLAB使用说明1、在MATLAB可视化绘图中,对于以t为自变量的连续信号,在绘图时统一用plot函数。
例题:绘出t从-10到10的sin(t)的波形。
t=-10:0.05:10;f=sin(t);plot(t,f);title('f(t)=sin(t)');xlabel('t') ;axis([-10,10,-1,1])grid on可得图1所示图形。
图12、此外也可以利用MATLAB的ezplot函数对连续信号画图。
例题:绘出t从-10到10的sin(t)的波形。
clcclear allclose allsyms tf=sin(t)ezplot(f, [-10 10]);xlabel('t');title ('f(t)=sin(t)') ;grid on图2四、实验内容1、用MATLAB表示连续信号:tAeα,cos()A tωϕ+,0sin()A tωϕ+。
2、用MATLAB表示抽样信号(sinc(t))、矩形脉冲信号(rectpuls(t, width))及三角脉冲信号(tripuls(t, width, skew))。
《信号与线性系统》实验报告
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《信号与线性系统》实验报告实验名称:信号与线性系统实验目的:1.了解信号与线性系统的基本概念和特性;2.掌握各种信号的分类与表示方法;3.学习使用线性系统对信号进行处理和分析。
实验仪器和材料:1.个人计算机;2.MATLAB软件。
实验步骤:1.了解信号与线性系统的基本概念和特性,包括信号的定义、分类与表示方法,线性系统的定义和特性等。
2.利用MATLAB软件,生成常见的信号,如单位阶跃信号、单位冲激信号、正弦信号、方波信号等,通过绘制波形图和频谱图来观察和分析信号的特点。
3.利用MATLAB软件,对生成的信号进行线性系统处理,如信号的平移、尺度变换、基带传输等,通过绘制处理后的信号波形图和频谱图,以及分析其特点和对信号的影响。
4.进一步学习线性系统的时域和频域分析方法,如脉冲响应、冲激响应、幅频特性等,并利用MATLAB软件进行实际操作和分析。
5.对各种信号和线性系统的特性进行总结和归纳,根据实际应用场景,分析信号处理过程中的优缺点和适用性。
实验结果与分析:1.通过绘制波形图和频谱图,观察了不同信号的特点和频谱分布;2.通过对信号进行线性系统处理,观察了信号经过处理后的变化;3.通过对线性系统的时域和频域分析,进一步了解了系统的特性和对信号的影响;4.根据实际应用场景,综合比较了不同信号与线性系统的适用性和优缺点。
实验结论:通过本次实验,我们深入了解了信号与线性系统的基本概念和特性,掌握了各种信号的分类与表示方法,学习了使用线性系统对信号进行处理和分析的方法和技巧。
实验结果表明,信号的特点和频谱分布决定了信号在系统中的处理效果,而线性系统的特性和响应方式会对信号产生明显的影响。
在实际应用中,我们需要综合考虑信号和线性系统的特性,选择合适的信号表示方法和处理方式,以达到预期的信号处理效果。
实验中的问题与改进:在实验过程中,由于时间和资源有限,我们只能选择了部分常见的信号和线性系统进行实验和分析,无法涵盖所有情况。
《信号与线性系统》实验报告
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实验一连续信号的时域分析一、实验目的1.熟悉 lsim、heaviside等函数的使用。
2.熟悉信号的时移、尺度变换、反转、相加、相乘、卷积等计算。
3.熟悉 impulse、step函数的使用。
二、实验内容1.利用Matlab的Symbolic Math Toolbox中单位阶跃函数heaviside画出单位阶跃信号。
clear clcy=sym('heaviside(t)');ezplot(y,[-2,10])h e a v i s i d e(t)10.80.60.40.2-20246810t2.已知信号 f(t) = (t+1)[U(t+1) – U(t)] + [U(t) – U(t+1)],试画出 f(-t/3+1)的波形。
clear clc syms t; y1=sym(t+1); y2=sym('heaviside(t+1)-heaviside(t)'); f=sym(y1*y2-y2);subs(f,t,-t); subs(f,t,(1/3)*t); subs(f,t,t-3); ezplot(f,[-4,20]);heaviside(t) -...+ (t + 1) (heaviside(t + 1) - heaviside(t))3.若输入信号 f(t) = cos(t)U(t),试求以下系统的零状态响应:5y ''(t )4y '(t )8y (t ) f ''(t ) f (t )clear clc a=[5 4 8]; b=[1 0 1]; t=0:0.1:5; f=cos(t ).*Hea viside(t );0 51 0 1 52 0- 1- 0 . 9 - 0 . 8 - 0 . 7 - 0 . 6 - 0 . 5 - 0 . 4 - 0 . 3 - 0 . 2 - 0 . 1 0 tlsim(b,a,f,t)0 1 2 3 45Time (sec)实验二连续信号的频域分析一、实验目的1.熟悉门函数的傅氏变换。
信号与线性系统实验报告资料
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中南大学信号与线性系统实验报告学生姓名学生学号学院信息科学与工程学院专业班级电子信息工程1301完成时间2014.12.26目录一.实验一 (1)二.实验二 (5)三.实验三 (9)四.实验四 (13)《信号与系统》实验报告实验室名称:实验日期: 2014年12 月8 日学院信息科学与工姓名专业、班级程学院实验名称NI ELVIS/SIGEx 套件的使用方法指导张金焕教师教师评语教师签名:年月日实验目的:1.熟悉脉冲发生器(数字输出)并学会使用2.熟悉信号发生器并学会使用实验内容:1.使用脉冲发生器产生周期序列信号2.使用信号发生器产生各种方波、正弦波和三角形波实验器材:1.装有 LabVIEW8.5 (或更高版本)的计算机,还需装有数字滤波器设计工具包。
2.NI ELVIS II或者II+以及配套的USB 数据线3.EMONA SIGEx信号与系统扩展板4.各种各样的连接导线5.两根带 BNC 接头的 2mm 导线实验原理:1.脉冲发生器可以产生周期序列信号2.信号发生器可以产生各种方波、正弦波和三角形波实验步骤:设置 NI ELVIS/SIGEx套件1.关闭 NI ELVIS 单元及原型开发板上的开关。
2.将 SIGEx 板卡插入到NI ELVIS 单元中。
注意:这步可能已经为你做好了。
3.使用 USB 数据线连接NI ELVIS 和计算机。
4.打开计算机(假如还未开机)进入 Win7 系统并等待其完全启动(这样计算机才会准备好连接外部的 USB 设备)。
5.打开 NI ELVIS 单元,但不要打开原型开发板的开关。
观察USB 指示灯是否变亮(在ELVIS 单元的右上角)。
如果扬声器可用,那么计算机将发出声音以提示已经检测到 ELVIS 单元。
6.打开 NI ELVIS 原型开发板开关,给 SIGEx 板卡上电。
检查所有的三个指示灯是否点亮,如未点亮,请向指导老师寻求帮助。
7.打开 SIGEx Main VI 。
西北工业大学_信号与线性系统实验报告_实验三、实验四
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西北工业大学信号与线性系统实验报告学号姓名:实验三信号的合成1.实验内容在“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,一般周期性的信号,其谐波幅度随着谐波次数的增加相应该频点信号幅度会减少。
因而,对于一个周期性的信号,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,获取该周期性信号在各频点信号幅度的大小。
同样,如果按某一特定信号在其基波及其谐波处的幅度与相位可以合成该信号。
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信号幅度减少,因而只需取一定数目的谐波数即可。
2.实验过程1、方波信号的合成:(1)按下面公式调整五路信号的幅度:∑∞=⋅⋅=1)cos()2sin(1)(ntnwnntfπ(2)逐步加入合成信号,观察输出信号波形的变化;2、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 tnw ntf(2)逐步加入合成信号,观察输出信号波形的变化;3、周期半波信号合成(不含直流信号):(1)按下面公式调整五路信号的幅度:∑∞=⋅⋅-⋅-=12)cos()2cos(11)1()(n n tnwnntfπ(2)逐步加入合成信号,观察输出信号波形的变化;3.实验数据(1)方波信号的合成首先让设备输出方波信号:当n=1时:当n=2时:当n=3时:当n=4时:当n=5时:n=1和n=3信号合成:n=1和n=3和n=5信号合成:(2)周期锯齿信号的合成首先让设备输出周期锯齿信号:当n=1时:当n=2时:当n=3时:当n=4时:当n=5时:n=1和n=2信号合成:n=1和n=2和n=3信号合成:n=1和n=2和n=3和n=4信号合成:n=1和n=2和n=3和n=4和n=5信号合成:(3)周期半波信号合成(不含直流信号):n=2时:n=4时:n=2和n=4信号合成:4.实验结果分析及思考分析:通常,随着合成的谐波次数的增加,方均误差逐渐减小,可见合成波形与原波形之间的偏差越来越小。
信号与系统实验指导书(修改稿)
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《信号与系统》实验指导书嘉兴学院电子信息实验室2008年3月目 录第一部分 软件实验实验1 产生信号波形的仿真实验实验2 连续时间信号卷积及MATLAB实现实验3 系统时域特性的仿真分析实验实验4 连续时间信号的频域特性仿真实验实验5 信号的幅度调制及MATLAB实现实验6 连续信号的采样与恢复(重构)实验7 用MATLAB分析拉普拉斯变换及其曲面第二部分 硬件实验实验1 非正弦信号的谐波分解实验2 波形的合成实验3 抽样定理实验4 无源和有源滤波器(待定)实验5 开关电容滤波器(待定)实验6 二阶网络传输函数实现的各种滤波功能(待定) 实验7 二阶网络状态轨迹的显示(待定)第一部分 软件实验实验1 产生信号波形的仿真实验一、实验目的::熟悉MATLAB软件的使用,并学会信号的表示和以及用MATLAB来产生信号并实现信号的可视化。
二、预习要求1、阅读实验指导书的相关内容。
2、复习教材中信号描述及分类的相关内容。
三、实验内容:信号按照自变量的取值是否连续可分为连续时间信号和离散时间信号。
对信号进行时域分析,首先需要将信号随时间变化的规律用二维曲线表示出来。
对于简单信号可以通过手工绘制其波形,但对于复杂的信号,手工绘制信号波形显得十分困难,且难以绘制精确的曲线。
在MATLAB中通常用三种方法来产生并表示信号,即(1)用MATLAB软件的funtool符合计算方法(图示化函数计算器)来产生并表示信号;(2)用MATLAB软件的信号处理工具箱(Signal Processing Toolbox)来产生并表示信号;(3)用MATLAB软件的仿真工具箱Simulink中的信号源模块。
(一)用MATLAB软件的funtool符合计算方法(图示化函数计算器)来产生并表示信号在MATLAB环境下输入指令funtool,则会产生三个视窗,即figure No.1:可轮流激活,显示 figure No.3 的计算结果。
信号与系统实验报告
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信号与系统实验报告信号与线性系统实验报告班级:08级电⼦(1)班姓名: zhangmangui学号: 200872020153实验⼀产⽣信号波形的仿真实验⼀、实验⽬的:1.熟悉MATLAB软件在信号与线性系统中的使⽤。
2.学会信号的表⽰和以及⽤MATLAB来产⽣信号并实现信号的可视化。
⼆、实验条件操作系统:Windows XP 仿真软件:MATLAB 7.1三、实验内容对信号进⾏时域分析,⾸先需要将信号随时间变化的规律⽤⼆维曲线表⽰出来。
对于简单信号可以通过⼿⼯绘制其波形,但对于复杂的信号,⼿⼯绘制信号波形显得⼗分困难,且难以绘制精确的曲线。
⼀种是⽤向量来表⽰信号,另⼀种则是⽤符合运算的⽅法来表⽰信号。
⽤适当的MATLAB语句表⽰信号后,可以利⽤MATLAB的绘图命令绘制出直观的信号波形。
1.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是形如t=t1:p:t2的MATLAB命令定义的时间范围向量,t1为信号起始时间,t2为信号终⽌时间,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。
下⾯将使⽤向量表⽰法来进⾏⼀些波形的绘制:a.⽤以下程序可产⽣正弦波:>> t=0:0.001:50;>> y=sin(2*pi*50*t);>> plot(t(1:50),y(1:50));波形如下图所⽰:b. ⽤以下程序可产⽣加⼊随机噪声的正弦波: >> t=0:0.001:50;>> y=sin(2*pi*50*t);>> s=y+randn(size(t));>> plot(t(1:50),s(1:50));波形如下图所⽰:c.⽤以下程序可产⽣周期⽅波:>> t=0:0.001:2.5;>> y=square(2*pi*30*t);>> plot(t(1:50),y(1:50));波形如下图所⽰:d. ⽤以下程序可产⽣周期锯齿波:>> t=0:0.001:2.5;>> y=sawtooth(2*pi*30*t);>> plot(t,y);>> axis([0 0.2 -1 1]);波形如下图所⽰:e. ⽤以下程序可产⽣sinc函数: >> x=linspace(-5,5);>> y=sinc(x);>> plot(x,y);波形如下图所⽰:f. ⽤以下程序可产⽣Dirichlet函数: >> x=linspace(0,4*pi,300);>> y1=diric(x,7);>> y2=diric(x,8);>> subplot(1,2,1);plot(x,y1); >> subplot(1,2,2);plot(x,y2);波形如下图所⽰:2.符合运算表⽰法对于符号函数,MATLAB 提供了⼀个⾮常简单的作图指令:ezplot()函数。
信号与线性系统实验书修改版
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实验一 零输入、零状态及完全响应一、实验目的1.通过实验,进一步了解系统的零输入响应、零状态响应和完全响应的原理。
2.掌握用简单的R-C 电路观测零输入响应、零状态响应和完全响应的实验方法。
二、实验设备1.TKSS-D 型 信号与系统实验箱2.双踪慢扫描示波器1台三、实验内容1.连接一个能观测零输入响应、零状态响应和完全响应的电路图(参考图1-1)。
2.分别观测该电路的零输入响应、零状态响应和完全响应的动态曲线。
四、实验原理1.零输入响应、零状态响应和完全响应的模拟电路如图1-1所示。
图1-1 零输入响应、零状态响应和完全响应的电路图2.合上图1-1中的开关K1,则由回路可得iR+Uc =E (1)∵ i =C dtdU c ,则上式改为 =E U dtdU RC c c + (2) 对上式取拉式变换得:RCU C (S )-RCU C (0)+U C (S )=S15 ∴RC1S 5RC 1S 15S 15=1RCS (0)RCU 1)S(RCS 15(S)=U c c +++-+++⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛,其中5V (0)U c = t RC 1-t RC 1-c 5e e 1(t)=15U +-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛ (3) 式(3)等号右方的第二项为零输入响应,即由初始条件激励下的输出响应;第一项为零状态响应,它描述了初始条件为零(Uc (0)=0)时,电路在输入E=15V 作用下的输出响应,显然它们之和为电路的完全响应,图1-2所示的曲线表示这三种的响应过程。
图1-2零输入响应、零状态响应和完全响应曲线其中:①---零输入响应②---零状态响应③----完全响应五、实验步骤1. 零输入响应用短路帽连接K2、K3,使+5V直流电源对电容C充电,当充电完毕后,断开K3连接K4,用示波器观测Uc(t)的变化。
2.零状态响应先用短路帽连接K4,使电容两端的电压放电完毕,然后断开K4连接K3、K1,用示波器观测15V直流电压向电容C的充电过程。
信号与线性系统实验指导书
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实验一 基本信号的产生一、实验学时:3学时 二、实验类型:验证性 三、开出要求:必修 四、实验目的学习使用MATLAB 产生基本信号、绘制信号波形、实现信号的基本运算,为信号分析和系统设计奠定基础。
五、实验原理及内容MATLAB 提供了许多函数用于产生常用的基本信号:如阶跃信号、脉冲信号、指数信号、正弦信号和周期矩形波信号等。
这些基本信号是信号处理的基础。
1. 连续阶跃信号的产生产生阶跃信号的MATLAB 程序如下:t= -2: 0.02: 6; x=(t>=0); plot(t,x);axis([-2,6,0,1.2]);图一 连续阶跃信号2. 连续指数信号的产生产生随时间衰减的指数信号的MATLAB 程序如下:t = 0: 0.001: 5; x = 2*exp(-1*t); plot(t,x);图二 连续指数信号3. 连续正弦信号的产生利用MATLAB 提供的函数cos 和sin 可产生正弦和余弦信号。
产生一个幅度为2, 频率为4Hz, 相位为p/6的正弦信号的MATLAB 程序如下:f0=4;w0=2*pi*f0;t = 0: 0.001: 1;x = 2*sin(w0*t+ pi/6);plot(t,x); 图三 连续正弦信号4.连续矩形脉冲信号的产生函数rectpulse(t,w)可产生高度为1、宽度为w 、关于t=0对称的矩形脉冲信号。
产生高度为1、宽度为4、延时2秒的矩形脉冲信号的MATLAB 程序如下:t=-2: 0.02: 6; x=rectpuls(t-2,4);plot(t,x); 图四 连续矩形脉冲信号5. 连续周期矩形波信号的产生函数square(w0*t)产生基本频率为w0 (周期T=2p/w0)的周期矩形波信号。
函数square(w0*t, DUTY)产生基本频率为w0 (周期T=2p/w0)、占空比DUTY= t/T*100的周期矩形波。
τ为一个周期中信号为正的时间长度。
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实验一 零输入、零状态及完全响应一、实验目的1.通过实验,进一步了解系统的零输入响应、零状态响应和完全响应的原理。
2.掌握用简单的R-C 电路观测零输入响应、零状态响应和完全响应的实验方法。
二、实验设备1.TKSS-D 型 信号与系统实验箱2.双踪慢扫描示波器1台三、实验内容1.连接一个能观测零输入响应、零状态响应和完全响应的电路图(参考图1-1)。
2.分别观测该电路的零输入响应、零状态响应和完全响应的动态曲线。
四、实验原理1.零输入响应、零状态响应和完全响应的模拟电路如图1-1所示。
图1-1 零输入响应、零状态响应和完全响应的电路图2.合上图1-1中的开关K1,则由回路可得iR+Uc =E (1)∵ i =C dtdU c ,则上式改为 =E U dtdU RC c c + (2) 对上式取拉式变换得:RCU C (S )-RCU C (0)+U C (S )=S15 ∴RC1S 5RC 1S 15S 15=1RCS (0)RCU 1)S(RCS 15(S)=U c c +++-+++⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛,其中5V (0)U c = t RC 1-t RC 1-c 5e e 1(t)=15U +-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛ (3) 式(3)等号右方的第二项为零输入响应,即由初始条件激励下的输出响应;第一项为零状态响应,它描述了初始条件为零(Uc (0)=0)时,电路在输入E=15V 作用下的输出响应,显然它们之和为电路的完全响应,图1-2所示的曲线表示这三种的响应过程。
图1-2零输入响应、零状态响应和完全响应曲线其中:①---零输入响应②---零状态响应③----完全响应五、实验步骤1. 零输入响应用短路帽连接K2、K3,使+5V直流电源对电容C充电,当充电完毕后,断开K3连接K4,用示波器观测Uc(t)的变化。
2.零状态响应先用短路帽连接K4,使电容两端的电压放电完毕,然后断开K4连接K3、K1,用示波器观测15V直流电压向电容C的充电过程。
3.完全响应先连接K4,使电容两端电压通过R-C回路放电,一直到零为止。
然后连接K3、K2,使5V电源向电容充电,待充电完毕后,将短路帽连接K1,使15V电源向电容充电,用示波器观测Uc(t)的完全响应。
六、实验报告1.推导图1-1所示R-C电路在下列两种情况的电容两端电压Uc(t)的表达式。
1) Uc(0)=0,输入U i=15V。
2) Uc(0)=5V,输入U i=15V。
2.根据实验,分别画出该电路在零输入响应、零状态响应、完全响应下的响应曲线。
七、实验思考题系统零输入响应的稳定性与零状态响应的稳定性是不是相同?实验二一阶系统的脉冲响应与阶跃响应一、实验目的1. 熟悉一阶系统的无源和有源模拟电路;2.研究一阶系统时间常数T的变化对系统性能的影响;3.研究一阶系统的零点对系统的响应及频率特性的影响。
二、实验设备1.TKSS-D型信号与系统实验箱2.双踪慢扫描示波器1台三、实验内容1.无零点时的单位阶跃响应(无源、有源);2.有零点时的单位阶跃响应;四、实验原理1.无零点的一阶系统无零点一阶系统的有源和无源模拟电路图如图2-1的(a)和(b)所示。
它们的传递函数均为10.2S 1G(S)=+(a) (b)图2-1 无零点一阶系统有源、无源电路图2.有零点的一阶系统(│Z │<│P │)图2-2的(a)和(b)分别为有零点一阶系统的有源和无源模拟电路图,他们的传递函数为:1S 10.1S G(S)=++或(a) (b)图2-2 有零点(│Z │<│P │)一阶系统有源、无源电路图3)有零点的一阶系统(│Z │>│P │)图2-3的(a)和(b)分别为有零点一阶系统的有源和无源模拟电路图,他们的传递函数为:1S 10.1S G(S)=++(a ) (b )图2-3 有零点(│Z │>│P │)一阶系统有源、无源电路图五、实验步骤1. 利用实验箱上运放单元“1”、“2”中相关的元件组成图2-1(a)(或“系统函数的频率特性测试”模块中相关的元件组成图2-1 (b))所示的一阶系统模拟电路。
“阶跃信号发生器”的输出端“B ”点与电路的输入端相连,电路的输出端接示波器。
2.将“阶跃信号发生器”的输出调到“正输出”,按下复位按钮,调节“RP1”可调电位器,使之输出电压幅值为1V 。
用示波器观测系统的阶跃响应,并由曲线实测一阶系统的时间常数T 。
3.调节“函数信号发生器”输出为频率20Hz ,幅度1V 的方波信号。
4.将“函数信号发生器”的输出端接到电路的输入端,输出端接示波器,观察波形。
六、实验报告根据测得的一阶系统阶跃响应曲线,测出其时间常数;七、实验思考题试述根据一阶系统阶跃响应曲线确定系统的时间常数T 的两种常用的方法。
八、附录1.无零点的一阶系统根据 10.2S 1R(S)C(S)+=,令S 1R(S)=则 1)S(0.2S 1C(S)+= 对上式取拉氏反变换得t 0.21e 1c(t)--=当0.2t =时,则0.632e 1c(0.2)1=-=-上式表明,单位阶跃响应曲线上升到稳态值的63.2%时对应的时间,就是系统的时间常数T=0.2S 。
图2-4为系统的单位阶跃响应曲线。
图2-4 无零点一阶系统的单位阶跃响应曲线2.有零点的一阶系统(│Z │<│P │)由传递函数G(S),求得系统单位阶跃的输出5S 0.8S 0.21)S(0.2S 1)0.2(S C(S)++=++= 即 5t 0.8e 0.2C(t)-+=系统的幅频表达式为:22)5ω(1ω10.2G(j ω)++=若用dB (分贝)表示,则22)5ω(120lg ω120lg 20lg0.2L(ω)+-++= 图2-5和图2-6分别为系统的单位阶跃响应曲线和对数幅频曲线。
图2-5 有零点一阶系统(│Z │<│P │)的单位阶跃响应曲线图2-6 有零点(│Z │<│P │)一阶系统的对数幅频特性3.有零点得一阶系统(│Z │>│P │)在单位阶跃输入时,系统的输出为:1S 0.9S 11)S(S 10.1S C(S)+-=++= 即 t 0.9e 1c (t )--=系统得幅频表达式为:22)1ω(1)10ω(1G(j ω)++=若用dB (分贝)表示,则:22)10ω(120lg ω120lg L(ω)++-=+ 图2-7为该系统得单位阶跃响应。
图2-7 有零点一阶系统(│Z │>│P │)的单位阶跃响应曲线实验三 非正弦周期信号的分解与合成一、实验目的1.用同时分析法观测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.TKSS-D 型 信号与系统实验箱2.双踪慢扫描示波器1台三、实验原理1.任何电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。
而非周期信号包含了从零到无穷大的所有频率成份,每一频率成份的幅值相对大小是不同的。
将被测方波信号加到分别调谐于其基波和各次奇谐波频率的电路上。
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。
本实验所用的被测信号是50Hz 的方波。
2.实验装置的结构图图3-1实验结构图图3-1中LPF 为低通滤波器,可分解出非正弦周期信号的直流分量。
1BPF ~6BPF 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.各种不同波形及其傅氏级数表达式方波⎪⎭⎫ ⎝⎛++++ S i n 7ωt 71S i n 5ωt 51S i n 3ωt 31S i n ωt π4U m U (t )= 三角波⎪⎭⎫ ⎝⎛-+- S i n 5ωt 251Sin3ωt 91Sin ωt π8Um U(t)=2 半波⎪⎭⎫ ⎝⎛+--+ C o s 4ωt 151Cos ωt 31Sin ωt 4π21π2Um U(t)=全波⎪⎭⎫ ⎝⎛--- C o s 6ωt 351Cos4ωt 151Cos2ωt 3121π4Um U(t)=矩形波⎪⎭⎫ ⎝⎛++++ C o s 3ωt T 3τπSin 31Cos2ωt T 2τπSin 21Cos ωt T τπSin π2Um T τUm U(t)= 四、实验内容及步骤1.调节函数信号发生器,使其输出50Hz 的方波信号,并将其接至信号分解实验模块的输入端,再细调函数信号发生器的输出频率,使该模块的基波50Hz 成分BPF 的输出幅度为最大。
2.带通滤波器的输出分别接至示波器,观测各次谐波的幅值,并列表记录。
3.将方波分解所得的基波、三次谐波分别接至加法器的相应输入端,观测加法器的输出波形,并记录。
4.在步骤3的基础上,再将五次谐波分量加到加法器的输入端,观测相加后的合成波形,并记录。
5.分别将50Hz 正弦半波、全波、矩形波和三角波的输出信号接至50Hz 电信号分解与合成模块的输入端,观测基波及各次谐波的频率和幅度,并记录。
6.将50Hz 单相正弦半波、全波、矩形波和三角波的基波和谐波分量接至加法器相应的输入端,观测求和器的输出波形,并记录。
五、实验报告1.根据实验测量所得的数据,在同一坐标纸上绘制方波及其分解后所得的基波和各次谐波的波形,画出其频谱图。
2.将所得的基波和三次谐波及其合成波形一同绘制在同一坐标纸上。
3.将所得的基波、三次谐波、五次谐波及三者合成的波形一同绘制在同一坐标纸上,并把实验步骤3所观测到的合成波形也绘制在同一坐标纸上,进行比较。
六、实验思考题1.什么样的周期性函数没有直流分量和余弦项;2.分析理论合成的波形与实验观测到的合成波形之间误差产生的原因。
实验四 线性系统的稳定性分析一、实验目的1.研究增益K 对系统稳定性的影响。
2.研究时间常数T 对系统稳定性的影响。
二、实验设备1.TKSS-D 型 信号与系统实验箱2.双踪慢扫描示波器1台三、实验原理本实验是研究三阶系统的稳定性与参数K 和T 的关系。
图4-1为实验系统的方块图。
它的闭环传递函数为图4-1 三阶系统方块图K 1)S 1)(T S S(T T KR(s)C(s)213+++=系统的特征方程为T 1T 2T 3S 3+T 3(T 1+T 2)S 2+T 3S+K =0 (1)1.令T 1=0.2S ,T 2=0.1S ,T 3=0.5S ,则上式改写为S 3+15S 2+50S+100K =0应用Routh 稳定判据,求得该系统的临界稳定增益K =7.5。
这就意味着当K>7.5时,系统为不稳定,输出响应呈发散状态;K<7.5时,系统稳定,输出响应最终能超于某一定值;K =7.5时,系统的输出响应呈等幅振荡。