信号与系统实验指导书剖析
信号与系统实验指导书信号与系统matlab实验
信号与系统实验指导书信号与系统matlab实验信号与系统实验指导书一、实验目的1、掌握用Matlab绘制波形图的方法，学会常见波形图的绘制。
2、掌握用Matlab编写函数的方法3、通过对周期信号和非周期信号的观察，加深对周期信号的理解。
二、实验内容1、实验原理与计算实例1.1 绘制波图的基本函数 Matlab是一种基于矩阵和数组的编程语言，它将所有的变量都看成矩阵。
它不仅有强大的计算功能，还有各种各样的画图功能。
这里主要介绍信号与系统分析中常见的几个Matlab函数，包括Matlab提供的内部函数和自定义函数。
我们可以在命令窗口中每次执行一条Matlab语句；或者生成一个程序，存为M文，供以后执行；或是生成一个函数，在命令窗口中执行。
下面介绍几个基本函数。
（1）单位阶跃函数 M文名：u.m%单位阶跃函数（连续或离散）%调用格式 y=u（t）产生单位阶跃函数 function y=u(t) y=(t>=0)（2）门函数 M文名：rectplus.m，是Matlab的内部函数。
调用格式 y=rectplus(t)产生高度为1，宽度为1的门函数调用格式y=rectplus(t，W) 产生高度为1，宽度为W的门函数（3）三角脉冲函数 M文名：tripuls.m，是Matlab的内部函数。
调用格式 y=tripuls(t) 产生高度为1，宽度为1的三角脉冲函数调用格式 y=tripuls(t，w) 产生高度为1，宽度为w的三角脉冲函数调用格式 y=tripuls(t，w,s)产生高度为1，宽度为w的三角脉冲函数,-1<s<1。
当s=0时，为对称三角形；当S=-1时，为三角形顶点左边。
（4）抽样函数 M文名：Sa.m %抽样函数（连续或者离散）% 高度为1 % 调用格式 y=Sa(t),产生高度为1，第一个过零点为π function f=Sa(t)f=sinc(t./pi) %sinc(t)=sin(πt)/(πt)是MATLAB函数（5）符号函数 M文名：sign.m是Matlab的内部函数。
《信号与系统》实验指导书
《信号与系统》实验指导书张静亚周学礼常熟理工学院物理与电子工程学院2009年2月实验一常用信号的产生及一阶系统的阶跃响应一、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. 熟悉一阶系统的无源和有源模拟电路；4．研究一阶系统时间常数T的变化对系统性能的影响；5．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．TKSX-1E型信号与系统实验平台2. 计算机1台3. TKUSB-1型多功能USB数据采集卡三、实验内容1．学习使用实验系统的函数信号发生器模块，并产生如下信号：(1) 正弦信号f1(t)，频率为100Hz，幅度为1；正弦信号f2(t)，频率为10kHz，幅度为2；(2) 方波信号f3(t)，周期为1ms，幅度为1；(3) 锯齿波信号f4(t)，周期为0.1ms，幅度为2.5；2．学会使用虚拟示波器，通过虚拟示波器观察以上四个波形，读取信号的幅度和频率，并用坐标纸上记录信号的波形。
3.采用实验系统的数字频率计对以上周期信号进行频率测试，并将测试结果与虚拟示波器的读取值进行比较。
4．构建无零点一阶系统（无源、有源），测量系统单位阶跃响应, 并用坐标纸上记录信号的波形。
5．构建有零点一阶系统（无源、有源），测量系统单位阶跃响应, 并用坐标纸上记录信号的波形。
四、实验原理1．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。
2.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1－1的(a)和(b)所示。
它们的传递函数均为+1G(S)＝0.2S 1(a) (b)图1－1 无零点一阶系统有源、无源电路图3．有零点的一阶系统(|Z|<|P|)图1－2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：2++0.(S 1)G(S)＝0.2S 1(a) (b)图1－2 有零点(|Z|<|P|)一阶系统有源、无源电路图4．有零点的一阶系统(|Z|>|P|)图1－3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：++0.1S 1G （S ）＝S 1（a）（b）图1－3 有零点(|Z|<|P|)一阶系统有源、无源电路图五、实验步骤（一）常用信号观察1．打开实验系统电源，打开函数信号发生器模块的电源。
信号与系统实验指导书
信号与系统跃信号发生器主要为本实验箱提供单 位阶跃信号而设计的。当钮子开关打到正输 出时，调节电位器RP1，“A”点输出为0～5V 连续可调的直流电压，按下白色的复位按钮， 则“B”点输出为相应的0～5V连续可调阶跃 信号。钮子开关打到负输出时，调节电位器 RP2，“A” 点输出为0～－5V连续可调的直 流电压，按下白色的复位按钮，则“B”点输 出为相应的0～－5V的连续可调阶跃信号。
6. 实 验 完 毕 ， 应 及 时 关 闭 各 电 源 开 关 （ 置 关 端），并及时清理实验板面，整理好连接导 线并放置规定的位置。
7.实验时需用到外部交流供电的仪器，应妥 为接地。
信号与系统
实验教学
第二部分 信号与系统实验项目
信号与系统
目录
实验教学
• 实验一 • 实验二 • 实验三 • 实验四 • 实验五
信号与系统
实验教学
• 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。
信号与系统
五、实验设备
实验教学
• 1. TKSS-D型 信号与系统实验箱 • 2. 双踪低频慢扫描示波器1台
一阶电路时域响应的测试 非正弦周期信号的分解与合成 无源与有源滤波器 信号的采样与恢复 二阶网络状态轨迹的观测
信号与系统
实验教学
实验一 一阶电路时域响应的测试
实验学时：2 实验类型：验证 实验要求：必做
信号与系统
一、实验目的
实验教学
• 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。
信号与系统实验指导书
信号与系统实验指导书赵欣、王鹏信息与电气工程学院2006.6.26前言“信号与系统”是无线电技术、自动控制、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。
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。
目录实验一无源和有源滤波器 (1)实验二方波信号的分解 (6)实验三用同时分析法观测方波信号的频谱 (8)实验四二阶网络状态轨迹的显示 (10)实验五二阶网络函数的模拟 (14)实验六抽样定理 (18)附录 (22)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、基本原理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，而其它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。
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。
信号与系统实验分析及总结
信号与系统实验分析及总结信号与系统是电子信息类专业中的核心课程之一，提供了许多基本概念和方法，与其他学科如通信、控制、图像处理、声音处理等有着紧密关系。
实验是信号与系统课程教学的重要组成部分之一，通过实验可以让学生加深对理论知识的理解，锻炼实际动手能力。
本文将对实验内容进行分析和总结。
一、实验环境通常，信号与系统实验室采用电子仪器，如万用表、示波器、信号发生器等，以及计算机软件如Matlab等。
这些设备可以帮助学生们进行实际操作并分析数据。
二、实验内容1.基础实验：采样定理该实验通过对各种采样频率下的正弦波信号进行采样，观察实验得到的采样信号形状，判断是否满足采样定理，检验其可靠性。
2.基础实验：FIR滤波器该实验建立在离散系统概念的基础上，以FIR低通滤波器为例，在Matlab上进行简单分析。
学生可以通过对滤波器的设计参数进行调整，以实现不同的滤波器性质。
3.高级实验：傅里叶变换该实验主要是通过信号和频率之间的相互转换，学习傅里叶变换的概念和技术，主要涉及FFT算法及其实现，可以帮助学生更好地理解信号频谱分析中的各种概念。
三、实验成果通过这些实验，学生能够获得以下几个方面的收获：1.加深对信号与系统理论的理解。
实验教学能够将课上学习到的各种概念与现实情况相结合，让学生体验到理论知识的实际应用。
在实验中，学生需要掌握各种基本信号的特性和各种滤波器的特点，以及各种工具在实际应用中的作用。
2.提高实际应用能力学生在进行实验时需要熟练掌握各种实验器材的使用方法、如何合理地分析信号和计算各种参数等，这将有助于他们更好地掌握实用技能。
3.锻炼团队合作精神和沟通能力在实验中，学生需要采取协作方式，确保组内各成员能够有序开展实验工作和有效交流。
这些实践活动可以培养学生的团队意识和沟通能力。
综上所述，信号与系统实验是信号与系统课程教学中不可缺少的部分，它可以帮助学生进一步深入理解课程内容，并增强他们的实际应用能力和团队意识。
信号与系统实验指导书含设计(2014版)分解
实验一：50Hz 非正弦周期信号的分解与合成一、实验目的1、掌握周期信号傅里叶级数的概念和意义。
2、观测非正弦周期信号的分解与合成。
二、实验仪器THKSS －A 型信号与系统实验箱，双踪示波器，函数信号发生器。
三、实验原理一个非正弦周期信号可以用一系列幅度、初相不同，频率成整数倍的正弦信号来表示，其中与非正弦信号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趋于减小。
反过来，幅度和初相不同的各次谐波（含直流）可以合成一个非正弦周期信号。
非正弦周期信号可用傅里叶级数来表示，各项系数与频率之间的关系叫频谱，不同的非正弦周期信号具有不同的频谱图。
方波周期信号的傅里叶级数表达式为)7sin 715sin 513sin 31(sin 4)(⋅⋅⋅++++=t t t t u t u mωωωωπ，信号波形和相对频谱如图1.1所示。
图1.1 方波信号波形和相对频谱图各种不同信号的波形如图1.2所示，其傅氏级数表达式对应如下。
图1.2 各种不同信号的波形图各种不同信号的傅里叶级数表达式：1、方波)7sin 715sin 513sin 31(sin 4)(⋅⋅⋅++++=t t t t u t u mωωωωπ 2、三角波)5sin 2513sin 91(sin 8)(2⋅⋅⋅++-=t t t U t u m ωωωπ3、半波 )4cos 1512cos 31cos 421(2)(⋅⋅⋅+--+=t t t U t u m ωωωππ 4、全波 )6cos 3514cos 1512cos 3121(4)(⋅⋅⋅+---=t t t U t u m ωωωπ5、矩形波)3cos 3sin 312cos 2sin 21cos (sin 2)(⋅⋅⋅++++=t Tt T t T U T U t u m m ωτπωτπωτππτ四、实验内容和步骤实验装置的结构如图1.3所示。
信号与系统实验指导书
信号与系统软件实验指导书《信号与系统》课程组华中科技大学电子与信息工程系二零零九年五月“信号与系统软件实验”系统简介《信号与系统》是电子与通信类专业的主要技术基础课之一，该课程的任务在于研究信号与系统理论的基本概念和基本分析方法，使学生初步认识如何建立信号与系统的数学模型，如何经适当的数学分析求解，并对所得结果给以物理解释，赋予物理意义。
由于本学科内容的迅速更新与发展，它所涉及的概念和方法十分广泛，而且还在不断扩充，通过本课程的学习，希望激发起学生对信号与系统学科方面的学习兴趣和热情，使他们的信心和能力逐步适应这一领域日新月异发展的需要。
近二十年来，随着电子计算机和大规模集成电路的迅速发展，用数字方法处理信号的范围不断扩大，而且这种趋势还在继续发展。
实际上，信号处理已经与计算机难舍难分。
为了配合《信号与系统》课程的教学、加强学生对信号与线性系统理论的感性认识，提高学生计算机应用能力，《信号与系统》课程组于2002年设计并开发了“基于MATLAB的信号与线性系统实验系统”。
该实验系统是用MATLAB5.3编写的，包含十个实验内容，分别是：信号的Fourier 分析、卷积计算、连续时间系统和离散时间系统的时域分析、变换域分析、状态变量分析、稳定性分析等，基本上覆盖了信号与线性系统理论的主要内容。
通过这几年为学生们开设实验，学生们普遍反映该实验能够帮助他们将信号与系统中抽象的理论知识具体化，形象化。
而且对于进一步搞清数学公式与物理概念的内在联系都很有帮助。
但是近两年我们进行了教学改革，更换了教材，原有的软件系统在内容的设计上就显现出一些不足；而且随着MATLAB版本的升级，该软件系统也陆续出现了一些问题，导致个别实验无法进行。
在这样的背景下，我们设计并开发了一个新的基于MATLAB7.0的软件实验系统，利用MATLAB提供的GUI，使得系统界面更加美观；根据新教材的内容，设计并完善了实验内容；保留原有一些实验内容，但完善了功能，例如动态显示卷积过程，在任意范围显示图形等。
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。
信号与系统实验分析及总结
信号与系统实验分析及总结信号与系统实验是信号与系统课程中的重要环节，通过实际操控信号和系统的实验现象，深化学生对信号和系统的理论知识的理解，并培养学生的实际动手能力和解决问题的能力。
本文将对信号与系统实验进行分析和总结，探讨实验的重要性和实验中遇到的问题。
首先，信号与系统实验对于学生理解信号与系统的概念和原理起到了重要作用。
在实验中，学生可以通过操控信号源、滤波器等设备，观察信号的特征和系统的响应。
这样，学生可以将书本中的知识与实际现象相结合，更加直观地感受信号与系统的特性。
例如，在实验中，学生可以通过调节频率、幅度等参数，来观察信号的频谱特征，进而理解频域分析的概念和原理。
其次，信号与系统实验对于培养学生的实际动手能力和解决问题的能力具有重要意义。
在实验过程中，学生需要独立操作仪器设备、进行数据采集、处理和分析。
这样的实践训练，可以提高学生的实际操作技能，培养学生的实验观察能力和数据处理能力。
同时，由于实验中可能会遇到各种问题，如设备故障、数据异常等，学生需要运用所学知识和解决问题的方法来解决这些困难，培养学生的问题解决能力和创新思维能力。
然而，信号与系统实验也存在一些问题和挑战。
首先，实验设备的质量和状态可能会对实验结果产生影响。
如果设备的性能较差或者存在故障，可能会导致实验结果的不准确性，从而影响实验的有效性和可靠性。
解决这个问题的关键在于加强实验设备的维护和管理，定期检查设备状态和性能，及时更新和维修设备。
其次，实验中的数据采集和处理可能存在误差和偏差。
由于实验中操作的局限性和人为因素的影响，采集到的数据可能存在误差，这会对实验结果的分析和结论产生影响。
解决这个问题的关键在于规范实验操作流程，减少人为因素的影响，并运用合理的数据处理方法来减小误差和偏差。
综上所述，信号与系统实验是信号与系统课程中的重要环节，通过实际操控信号和系统的实验现象，深化学生对信号和系统的理论知识的理解，并培养学生的实际动手能力和解决问题的能力。
信号与系统实验指导书
x=square(t,duty)；产生指定周期的矩形波，其中，duty 用于指定脉冲宽度与整个周期的 比例。 9、sawtooth 功能：产生锯齿波或三角波。 调用格式： x=sawtooth(t)；产生周期是 2π ，幅值从-1~1 的锯齿波。 x=sawtooth(t,width)；用于产生三角波，当 width=0.5 时，可产生对称的标准三角波；当 width=1 时，就产生锯齿波。
求两信号的卷积和并画出卷积波形。 Matlab 程序如下： t1=0:0.1:10; f1=exp(-0.6*t1); t2=0:0.1:15; f2=ones(1,length(t2)); y=conv(f1,f2); subplot(3,1,1); subplot(3,1,2); subplot(3,1,3); plot(f1) plot(f2) plot(y)
7
lsim(b,a,x,t)：计算并显示出连续系统的零状态响应的波形。
四、实例
1、已知一个 RLC 串联振荡电路系统函数为
H (s) =
1 s LC + sRC + 1
2
其中 L=22mH，C=2000pF，R=100 Ω ，求其时域的冲激响应和阶跃响应。 MATLAB 程序如下： L=22e-3; C=2e-9; R=100; a=[L*C,R*C,1]; b=[1]; t=0:1e-6:8e-4; ht=impulse(b,a,t); gt=step(b,a,t); subplot(1,2,1) plot(t,ht); title('冲激响应 ') subplot(1,2,2) plot(t,gt); title('阶跃响应 ') 程序运行结果如图 2-1：
信号与系统实验指导书-2021.11
信号与系统实验指导书-2021.11前言一．概述“信号与系统”是电子信息工程、通信工程、无线电技术、自动控制、生物医学、电子工程等专业的重要基础课，也是各院校相应专业的主干课程。
由于这门课程系统性、理论性很强，为此非常有必要开设实验课程，使学生通过实验课巩固和加深对基础理论和基本概念的理解，培养学生分析问题和解决问题的能力，同时使抽象的概念和理论形象化、具体化，从而提高学生的学习兴趣。
信号与系统实验箱是在多年开设的信号与系统实验的基础上，经过不断改进研制成功的。
利用该实验箱可进行多项信号系统主要实验。
通过本实验课程学习要求达到下列目标：１．巩固和加深所学的理论知识２．掌握万用电表、晶体管毫伏表、直流稳压电源、函数信号发生器、示波器等常用电表和电子仪器的使用方法及测量技术。
３．培养选择实验方法、整理实验数据、绘制曲线、分析试验结果、撰写实验报告的能力。
４．培养严肃认真的工作作风、实事求是的科学态度和爱护公物的优良品德。
二．主要功能单元介绍１．数显频率计⑴ 数字频率计测量频率的基本原理所谓频率，就是周期性信号在单位时间（1s）内变化的次数。
若在一定时间间隔T内测得这个周期信号的重复变化次数为N，则其频率可表示为f?N/T图a是数字频率计的组成框图。
被测信号vx经放大整形电路变成计数器所需要求的脉冲信号Ⅰ，其频率与被测信号的频率fx相同。
时基电路提供标准时间基准信号Ⅱ，其高电平持续时间t1?1s，当1s信号来到时，闸门开通，被测脉冲信号通过闸门，计数器开始计数，直到1s信号结束时闸门关闭，停止技术。
若在闸门时间1s内计数器计得的脉冲个数为N，则被测信号频率fx?NHZ。
逻辑控制电路的作用有两个：一个是产生锁存脉冲Ⅳ，使显示器上的数字稳定；二是产生清“0”脉冲Ⅴ，使计数器每次测量从零开始计数。
1图a 频率计原理框图各信号之间的时序关系如图b所示。
图b 波形关系图⑵ 数字频率计的主要技术指标频率测量范围：在输入电压符合规定要求值时，能够正常进行测量的频率区间称为频率测量范围。
信号与系统分析实验报告
信号与系统分析实验报告信号与系统分析实验报告引言：信号与系统分析是电子工程领域中的重要课程之一，通过实验可以更好地理解信号与系统的基本概念和原理。
本实验报告将对信号与系统分析实验进行详细的描述和分析。
实验一：信号的采集与重构在这个实验中，我们学习了信号的采集与重构。
首先，我们使用示波器采集了一个正弦信号，并通过数学方法计算出了信号的频率和幅值。
然后，我们使用数字信号处理器对采集到的信号进行重构，并与原始信号进行比较。
实验结果表明，重构后的信号与原始信号非常接近，证明了信号的采集与重构的有效性。
实验二：线性系统的时域响应本实验旨在研究线性系统的时域响应。
我们使用了一个线性系统，通过输入不同的信号，观察输出信号的变化。
实验结果显示，线性系统对于不同的输入信号有不同的响应，但都遵循线性叠加的原则。
通过分析输出信号与输入信号的关系，我们可以得出线性系统的传递函数，并进一步研究系统的稳定性和频率响应。
实验三：频域特性分析在这个实验中，我们研究了信号的频域特性。
通过使用傅里叶变换，我们将时域信号转换为频域信号，并观察信号的频谱。
实验结果显示，不同频率的信号在频域上有不同的分布特性。
我们还学习了滤波器的设计和应用，通过设计一个低通滤波器，我们成功地去除了高频噪声，并得到了干净的信号。
实验四：系统辨识本实验旨在研究系统的辨识方法。
我们使用了一组输入信号和对应的输出信号，通过数学建模的方法，推导出了系统的传递函数。
实验结果表明，通过系统辨识可以准确地描述系统的特性，并为系统的控制和优化提供了基础。
结论：通过本次实验，我们深入学习了信号与系统分析的基本概念和原理。
实验结果证明了信号的采集与重构的有效性，线性系统的时域响应的线性叠加原则，信号的频域特性和滤波器的设计方法，以及系统辨识的重要性。
这些知识和技能对于我们理解和应用信号与系统分析具有重要的意义。
通过实验的实际操作和分析，我们对信号与系统的理论有了更深入的理解，为我们今后的学习和研究打下了坚实的基础。
信号与系统实验指导书解读
信号与系统实验指导书赵欣、王鹏信息与电气工程学院2006.6.26前言“信号与系统”是无线电技术、自动控制、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。
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。
目录实验一无源和有源滤波器 (1)实验二方波信号的分解 (6)实验三用同时分析法观测方波信号的频谱 (8)实验四二阶网络状态轨迹的显示 (10)实验五二阶网络函数的模拟 (14)实验六抽样定理 (18)附录 (22)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、基本原理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，而其它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。
信号与系统实验指导书
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。
信号与系统实验指导书(新)
信号与系统实验讲义吴光永编重庆文理学院电子电气学院二○○九年十月实验一 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。
3、熟悉其中的极限值，便于后面的实验，因为信号源是后面用的最多的。
三、预备知识阅读原理说明部分有关ICL8038的资料，熟悉管脚的排列及其功能。
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。
五、实验原理1、ICL8038是单片集成函数信号发生器，其内部框图如图1-1－1所示。
它由恒流源1I 和2I 、电压比较器A 和B 、触发器、缓冲器和三角波变正弦波电路等组成。
外接电容C 由两个恒流源充电和放电，电压比较器A 、B 的阀值分别为电源电压(指EE cc U U +)的2/3和1/3。
恒流源1I 和2I 的大小可通过外接电阻调节，但必须12I I >。
当触发器的输出为低电平时，恒流源2I 断开，恒流源1I 给C 充电，它的两端电压UC 随时间线性上升，当UC 达到电源电压的2/3时，电压比较器A 的输出电压发生跳变，使触发器输出由低电平变为高电平，恒流源C 接通，由于12I I > (设122I I =)，恒流源2I 将电流21I 加到C 上反充电，相当于C 由一个净电流I 放电，C 两端的电压UC 又转为直线下降。
当它下降到电源电压的1/3时，电压比较器B 的输出电压发生跳变，使触发器的输出由高电平跳变为原来的低电平，恒流源2I 断开，1I 再给C 充电，…如此周而复始，产生振荡。
若调整电路，使122I I =，则触发器输出为方波，经反相缓冲器由管脚⑨输出方波信号。
C 上的电压C U 上升与下降时间相等时为三角波，经电压跟随器从管脚③输出三角波信号。
信号与系统实验指导书
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 e -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。
信号与系统实验报告7剖析
信号与系统实验实验七报告一、实验内容1-1k=-20:20;f=cos(k*pi/8);stem(k,f,'filled');1-2k=-20:20;f=sin(k*pi/8);stem(k,f,'filled');5subplot(2,2,1);k1=1:4;f1=ones(1,length(k1));k2=5:10;f2=zeros(1,length(k2));k3=-1:0;f3=zeros(1,length(k3)); stem(k1,f1,'filled');hold on stem(k2,f2,'filled');hold on stem(k3,f3,'filled');axis([-1,10,-0.5,1.5]); subplot(2,2,2);k4=1:2;f4=ones(1,length(k4));k5=3:7;f5=zeros(1,length(k5)); stem(k4,f4,'filled');hold on stem(k5,f5,'filled');hold onstem(k3,f3,'filled');axis([-1,7,-0.5,1.5]);subplot(2,2,3);k6=[2 4]f6=[1 1]k7=[3]f7=[0]k8=-1:1;f8=zeros(1,length(k8));k9=5:9;f9=zeros(1,length(k9));stem(k6,f6,'filled');hold on stem(k7,f7,'filled');hold on stem(k8,f8,'filled');hold on stem(k9,f9,'filled');axis([-1,9,-0.5,1.5]);subplot(2,2,4);k10=2:3;f10=ones(1,length(k10));k11=-1:1;f11=zeros(1,length(k11));k12=4:10;f12=zeros(1,length(k12));stem(k10,f10,'filled');hold on stem(k11,f11,'filled');hold on stem(k12,f12,'filled');axis([-1,10,-0.5,1.5])/********自动生成*********/k6 =2 4f6 =1 1k7 =3f7 =7function y=recur(a,b,n,f,f0,y0);N=length(a);y=[y0 zeros(1,length(n))];M=length(b)-1;f=[f0 f];a1=a(N:-1:1);b1=b(M+1:-1:1);for i=N+1:N+length(n),y(i)=-a1*y(i-N:i-1)'+b1*f(i-N:i-N+M)'; endy=y(N+1:N+length(n));调用的函数（m文件）function y=recur(a,b,n,f,f0,y0)a=[-1.5 1];b=[0 0 2];y0=[2 1];f0=[0 0];k=0:30;subplot(2,1,1)f=ones(1,length(k));y=recur(a,b,k,f,f0,y0);stem(k,y,'o'),xlabel('k'),ylabel('y(k)')subplot(2,1,2)n=length(k);f=zeros(1,n);f(1,1)=1;y=recur(a,b,k,f,f0,y0);stem(k,y,'o'),xlabel('k'),ylabel('y(k)')a=[1 -1.5 1]b=[0 0 2];t=0:30;x=ones(1,length(t));y=filter(b,a,x);stem(t,y);title('离散系统单位阶跃响应') xlabel('k');ylabel('g(k)')/*******自动生成*******/a =1.0000 -1.5000 1.0000a=[1 -1.5 1]b=[0 0 2];impz(b,a);title('离散系统单位样值响应')/*******自动生成*******/a =1.0000 -1.5000 1.00008-1a=[1 -1 -2]b=[1];subplot(1,2,1);impz(b,a); title('离散系统单位样值响应') subplot(1,2,2);t=0:15;x=ones(1,length(t));y=filter(b,a,x);stem(t,y);title('离散系统单位阶跃响应') xlabel('k');ylabel('g(k)')/*******自动生成*******/a =1 -1 -29-1a=[1 -0.25 0.5];b=[1 1];t=0:20;x=(1/2).^t;y=filter(b,a,x)subplot(2,1,1)stem(t,x)title('输入序列')subplot(2,1,2)stem(t,y)title('响应序列')/*******自动生成*******/y =Columns 1 through 51.0000 1.7500 0.6875 -0.3281 -0.2383 Columns 6 through 100.1982 0.2156 -0.0218 -0.1015 -0.0086Columns 11 through 150.0515 0.0187 -0.0204 -0.0141 0.0069Columns 16 through 200.0088 -0.0012 -0.0047 -0.0006 0.0022Column 210.000811-1function [f,k]=dconv(f1,f2,k1,k2)%The function of compute f=f1*f2% f: 卷积和序列f(k)对应的非零样值向量% k: 序列f(k)的对应序号向量% f1: 序列f1(k)非零样值向量% f2: 序列f2(k)的非零样值向量% k1: 序列f1(k)的对应序号向量% k2: 序列f2(k)的对应序号向量f=conv(f1,f2)%计算序列f1 与f2 的卷积和fk0=k1(1)+k2(1);%计算序列f 非零样值的起点位置k3=length(f1)+length(f2)-2;%计算卷积和f 的非零样值的宽度k=k0:k0+k3 %确定卷积和f非零样值的序号向量subplot(2,2,1)stem(k1,f1)%在子图1 绘序列f1(k)时域波形图title('f1(k)')xlabel('k')ylabel('f1(k)')subplot(2,2,2)stem(k2,f2)%在图2绘序列f2(k)时波形图title('f1(k)')xlabel('k')ylabel('f2(k)')subplot(2,2,3)stem(k,f);%在子图3绘序列f(k)的波形图title('f(k)f1(k)与f2(k)的卷积和f(k)')xlabel('k')ylabel('f(k)')h=get(gca,'position');h(3)=2.5*h(3);set(gca,'position',h)%将第三个子图的横坐标范围扩为原来的2.5 倍调用函数k1=0:20;f1=sin(0.2*k1);k2=0:10;f2=sin(0.5*k2);[f,k]=dconv(f1,f2,k1,k2);三、MATLAB 计算离散卷积的方法，指出计算有限长序列卷积的dsconv()函数有什么特点。
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信号与系统实验指导书电子信息工程系2010年9月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7、 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1、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。
2、信号源模块（见实验一）3、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。
P200：外部信号输入端口。
S201与S202组合起来有以下功能：4、频率表S101：拨“外部”测量P100输入信号的频率。
拨“信号源”显示信号源输出信号的频率。
3信号与系统综合实验指导书P100：外部信号输入端口。
且在S101拨为“外部”时有效。
5、主机接口与二次开发区此模块由ＰＣ机接口、AT89C52单片机（U605）等组成。
ＤＳＰ中运行的程序可以来自固化在ＥＰＲＯＭ（U607）中的例题程序，也可以通过ＰＣ机接口下载用户自己开发的程序。
ＥＰＲＯＭ中的例题程序可由SW601来选择：注：开关置ＯＮ为“１”，否则为“０”S601：复位键开关，SW601改变后必需复位一次。
6、信号分解与合成模块S401、 S402、 S403、 S404、 S405 、S406、 S407 、S408为各次谐波的叠加开关，当所有的开关都闭合时合成波形从TP408输出。
TP408也是每次叠加波形的输出口。
TP401~TP408为各谐波的分路输出。
4信号与系统综合实验指导书实验一信号源实验一、简单介绍信号源模块能提供的波形种类有：正弦波、三角波、方波。
信号的频率范围：1Hz—1MHz。
可通过旋钮分别调节信号的频率、幅度、占空比。
有两个测量点：TP301：正弦波、三角波信号输出波形TP303：方波信号输出波形。
信号插孔： P301：正弦波、三角波信号输出插孔。
P303：方波信号输出插孔。
可调旋钮及按键：W301：正弦波、三角波及方波信号幅度调节旋钮W302：方波信号占空比调节旋钮S301：正弦波、三角波波形选择按钮S302：扫频范围调节按钮； S303：扫频时间调节按钮频率：轻按可选择信号源频率步进。
顺时针旋转增大频率，逆时针旋转减小频率。
频率旋钮下有三个指示灯指示频率步进：扫频开关：扫频功能选择开关，当开关置于ON时，启动扫频功能；当开关置于OFF 时，扫频功能关闭。
5信号与系统综合实验指导书二、实验内容：1、实验箱加电（箱子右侧外壳上），按下波形选择按钮S301，输出正弦波时，对应指示灯“SIN”亮；输出三角波时，对应指示灯“TRI”亮；2、在TP301上接示波器观察产生的正弦波及三角波信号：调节W301信号幅度调节旋钮，可在示波器上观察到信号幅度的变化，分别记录正弦波及三角波信号幅度的可调范围；调节频率调节旋钮，可在示波器上观察到信号频率的变化，按下频率调节旋钮，可以进行频率步进选择（见上页表），改变频率的调节范围（10-999990 HZ），分别观察正弦波及三角波信号的波形；3、在TP303上接示波器观察产生的方波信号：调节W302方波信号占空比调节旋钮，可在示波器上观察到信号占空比的变化；调节W303方波信号幅度调节旋钮，可在示波器上观察到信号幅度的变化，记录方波信号幅度的可调范围；调节频率调节旋钮，可在示波器上观察到方波信号频率的变化，按下频率调节旋钮，可以进行频率步进选择，可改变频率的调节范围（10-10000HZ），观察方波信号的波形；4、在TP301上接示波器观察扫频信号(以正弦信号为例) ：扫频开关S300置于ON，扫频范围按钮S302对应左侧指示灯亮，表示设置扫频下限（可设500HZ）；按下S302，对应右侧指示灯亮，即可设置扫频上限（可设2000HZ）。
再次按下S302，两灯同亮，开始扫频。
通过S303控制扫频时间。
注意：频率表左下方s101拨到“信号源”位置。
6信号与系统综合实验指导书7 实验二 周期矩形脉冲信号的分解一、实验目的1、分析典型的周期矩形脉冲信号，了解周期矩形脉冲信号谐波分量的构成。
2、观察周期矩形脉冲信号通过多个数字滤波器后，分解出各谐波分量的情况。
二、实验仪器信号与系统实验箱 1台 双踪示波器1台三、实验原理（一）信号的频谱与测量信号的时域特性和频域特性是对信号的两种不同的描述方式。
对于一个周期为T 的时域周期信号)t (f ，可以用三角形式的傅里叶级数求出它的各次分量，在区间)T t ,t (11+内表示为 )sin cos ()(t n b t n aa t f n n nΩ+Ω+=∑∞=1即将信号分解成直流分量及许多余弦分量和正弦分量，研究其频谱分布情况。
AA（c）图2-1 信号的时域特性和频域特性信号的时域特性与频域特性之间有着密切的内在联系，这种联系可以用图2-1来形象地表示。
其中图(a)是信号在幅度－时间－频率三维座标系统中的图形；图(b)是信号在幅度－时间坐标系统中的图形即波形图；把周期信号分解得到的各次谐波分量按频率的高低排列，就可以得到频谱图。
反映各频率分量幅度的频谱称为振幅频谱。
图(c)是信号在幅度信号与系统综合实验指导书8 －频率座标系统中的图形即振幅频谱图。
反映各分量相位的频谱称为相位频谱。
在本实验中只研究信号振幅频谱。
周期信号的振幅频谱有三个性质：离散性、谐波性、收敛性。
测量时利用了这些性质。
从振幅频谱图上，可以直观地看出各频率分量所占的比重。
测量方法有同时分析法和顺序分析法。
同时分析法的基本工作原理是利用多个滤波器，把它们的中心频率分别调到被测信号的各个频率分量上。
当被测信号同时加到所有滤波器上，中心频率与信号所包含的某次谐波分量频率一致的滤波器便有输出。
在被测信号发生的实际时间内可以同时测得信号所包含的各频率分量。
在本实验中采用同时分析法进行频谱分析，如图2-2所示。
图2-2 用同时分析法进行频谱分析（二） 矩形脉冲信号的频谱一个幅度为E ，脉冲宽度为τ，重复周期为T 的矩形脉冲信号，如图2-3所示。
信号合成信号与系统综合实验指导书9 图2-3 周期性矩形脉冲信号其傅里叶级数为：该信号第n 次谐波的振幅为：由上式可见第n 次谐波的振幅与E 、T 、τ有关。
（三） 信号的分解提取进行信号分解和提取是滤波系统的一项基本任务。
当我们仅对信号的某些分量感兴趣时，可以利用选频滤波器，提取其中有用的部分，而将其它部分滤去。
目前DSP 数字信号处理系统构成的数字滤波器已基本取代了传统的模拟滤波器，数字滤波器与模拟滤波器相比具有许多优点。
用DSP 构成的数字滤波器具有灵活性高、精度高和稳定性高，体积小、性能高，便于实现等优点。
因此在这里我们选用了数字滤波器来实现信号的分解。
在数字滤波器模块上，选用了有8路输出的D/A 转换器TLV5608（U402），因此设计了8个滤波器（一个低通、六个带通、一个高通）将复杂信号分解提取某几次谐波。
分解输出的8路信号可以用示波器观察，测量点分别是TP401、TP402、TP403、TP404、 TP405、TP406、TP407 、TP408。
S401、 S402、 S403、 S404、 S405 、S406、 S407 、S408为各次谐波的叠加开关，当所有的开关都闭合时合成波形从TP408输出。
TP408也是每次叠加波形的输出口。
注意：开关S408—S401依次为一次到八次以上谐波控制开关，四、实验内容此实验中，首先应把“主机接口与二次开发区”模块中的拨动开关SW601调整为“0100”Tt n n Sa T E T E t f ni cos )2(2)(1ωτΩττ∑=+=)2(2τΩτn Sa T E A n =状态，并按下复位键开关S601。
1、连接信号源‘P303’端与“主机接口与二次开发区”模块上的P401。
2、调节信号源上相应的旋钮，使TP409处的信号是频率约为500Hz 的方波（占空比调为50%），幅度调至 V V P P 2=-，即E=2 V 。
3、关闭开关S401—S408，即拨至“OFF ”。
4、用示波器分别观察并记录测试点“TP401～TP407”输出的一次谐波至七次谐波的波并观察TP408处输出的八次以上谐波的波形。
根据表2-1、表2-2、表2-3改变输入信号参数进行实验，并记录实验结果。
（一）占空比21=Tτ：τ的数值按要求调整，测得的信号频谱中各分量的大小，其数据按表的要求记录。
表2-121=τ的矩形脉冲信号的频谱（二） 占空比31=T：矩形脉冲信号的频率f 不变，脉冲幅度E =2v ，τ的数值按要求调整，测得的信号频谱中各分量的大小，其数据按表的要求记录。
表2-231=τ的矩形脉冲信号的频谱（三）占空比41=Tτ：矩形脉冲信号的脉冲幅度E =2v ，频率f 不变，τ的数值按要求调整，测得的信号频谱中各分量的大小，其数据按表的要求记录。
表2-3的矩形脉冲信号的频谱 五、实验报告要求１、 按要求记录各实验数据，填写表2-1、表2-2和表2-3。
２、 画出三种被测信号的单边幅度谱。
３、 与理论分析进行比较，并分析误差；41=τ实验三周期矩形脉冲信号的合成一、实验目的1、进一步了解波形分解与合成原理2、进一步掌握用傅里叶级数进行谐波分析的方法3、观察矩形脉冲信号分解出的各谐波分量可以通过叠加合成出原矩形脉冲信号。