《信号与线性系统》实验指导书

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《信号与线性系统分析》课程实验指导书北京理工大学机电学院二、傅里叶分析实验目的傅里叶变换（离散序列傅里叶级数，离散傅里叶变换DFT ）基本概念及其性质。

实验内容第一部分：基本概念分析1. 周期序列的傅里叶级数分析：(1) 生成一个序列x ；(2) 按照分析公式计算系数a k ，a k 是否是周期序列，如果是给出其周期；(3) 按照综合公式计算合成后序列x1；(4) 比较x 与x1；(5) 画出a k 的实部和虚部，分析其奇偶性。

（复数表示方法：xx=a+bj 在MATLAB 中表示为complex(a,b)；指数e n 表示为exp(n)。

注意：第(5)问需要画出a k 的多个周期，并注意原点的选择）2. 周期序列傅里叶级数的三角函数表示（可仅考虑周期为奇数情况）：(1) 比较由1计算得到的傅里叶级数系数a k 与MATLAB 库函数fft 得到结果X ，并在实验报告中分析原因（分析原因为选做内容）；(2) 利用fft 函数求傅里叶级数的系数a k ；(3) 根据综合公式的三角函数形式完成信号的合成x2；(4) 比较x, x1, x2；3 周期序列的傅里叶级数和非周期信号傅里叶变换之间的关系：(1) 生成如图1所示的周期序列（只生成三个周期即可）；(2) 计算其傅里叶级数100sin[(1/2)]1a N sin(/2)k k N k +Ω=Ω； (3) 以0k Ω为横坐标画出其傅里叶级数（只画3个周期即可）；(4) 改变其周期N ，观察上一步结果的变化规律；(5) 画出图2所示序列的傅里叶变换1N +sin 2X()sin 2ΩΩ=Ω（21）； (6) 比较(4)和(5)结果。

图 1图2第二部分：性质分析1. 时移性的证明：如果x[]X()F n ↔Ω则00x[]e X()Fj n n n -Ω-↔Ω；(1) 生成限长序列x[n]，计算并画出其DFT 结果；(2) 生成延时序列x[n-n0]，计算并画出其DFT 结果；(3) 比较(1)和(2)的结果；2. 线性性质证明：(1) 分别生成两个长度相等的（长度为n ）随机序列x1[n]和x2[n]；(2) 任意给定两个常系数a 和b ；(3) 分别计算x1[n]和x2[n]及a*x1[n]+b*x2[n]的DFT ，依次为F1，F2，F3；(4) 验证a*F1+b*F2与F3的关系。

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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。

信号与线性系统分析教学指导书

信号与线性系统分析教学指导书信号与线性系统分析教学指导书为了适应高等教育的改革和需要，并结合我校信号与线性系统分析课程建设情况，特制订本教学大纲。

本大纲适用于我校“信号与线性系统分析”课程的教学，也可供其他院校同类专业使用。

第一部分信号与线性系统分析基础第一章信号与线性系统基础知识1、教学目的(1)掌握信号与系统中的一些概念，了解系统模型的意义。

(2)熟悉连续系统时域、变换域分析的基本概念，会用求解系统模型的时域或变换域方法分析系统特性。

(3)了解随机信号分析的基本概念，理解随机信号的概率密度、功率谱密度及其几何意义。

(4)理解系统函数的定义、性质和重要性质。

(5)理解线性时不变系统的频率特性和能控性质；了解非线性时不变系统的相位特性、能观性和能控性质。

2、教学基本要求(1)掌握信号与系统分析的基本概念、基本分析方法。

(2)熟练掌握信号的分解及其几种运算法则。

(3)掌握信号的卷积和傅里叶变换的基本性质，并能利用它们分析系统的时域响应和频域响应。

(4)理解信号通过系统时延变换及信号通过系统的带宽变换。

(5)掌握系统函数及其性质、重要性质和各种典型系统的系统函数。

(6)掌握系统分析的各种基本方法，如信号流图的画法、时域系统分析的步骤、频域系统分析的步骤、系统函数的单值化方法、系统模型的分解和抽象等。

(7)掌握频域响应与系统响应的时域卷积定理及其应用。

(8)理解信号流图、时域卷积、频域卷积和时域系统分析之间的关系。

(9)了解傅里叶变换的定义和逆变换，并会将它们应用到系统分析中去。

3、课程教学内容与学时分配表课程总学时学时课程名称授课对象总学时分配讲授课程2*2*2*2*2第一章信号与线性系统基础1 2信号与系统分析3第二章离散时间信号与系统分析2 2离散时间信号与系统分析6第三章连续时间信号与系统分析2 2连续时间信号与系统分析62、教学内容(1)绪论。

(2)信号与系统分析的基本概念、基本方法。

(3)连续时间信号与系统分析。

信号与线性系统实验指导书v0.2

《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))。

信号与系统实验指导书

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，了解其特点及产生方法。

2、学会用示波器测量常用波形的基本参数，了解信号及信号的特性。

二、实验内容1、了解几种常用典型信号的解析式及时域波形。

2、观察这些信号的波形，思考可以从那几个角度观察分析这些信号的参数。

三、实验仪器1、信号与系统实验箱一台（主板）。

2、20MHz双踪示波器一台。

四、实验原理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、指数信号：指数信号可表示为()atf t Ke。

对于不同的a取值，其波形表现为不同的形式，如图1-1所示：图1-1 指数信号2、指数衰减正弦信号：其表达式为(0)()sin()(0)att f t Ket t ω-<⎧=⎨>⎩，其波形如图1-2所示：图1-2 指数衰减正弦信号3、抽样信号：其表达式为：sin ()a t S t t=。

()a S t 是一个偶函数，t =±π,±2π,…,±n π时，函数值为零。

该函数在很多应用场合具有独特的运用。

其信号如图1-3所示：图1-3 抽样信号4、钟形信号（高斯函数）：其表达式为：()2t f t Eeτ⎛⎫- ⎪⎝⎭=，其信号如图1-4所示：图1-4钟形信号5、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。

6、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。

五、实验步骤常规信号是由DSP 产生，并经过D/A 后输出，按以下步骤，分别观察各信号。

预备工作：将开关S401——S408置为OFF （on 为闭合，off 为断开）。

将拨号开关SW601置为“0001”（开关拨上为1，拨下为0）, 打开实验箱电源，按下复位键S601。

《信号与系统》实验指导书精简版

实验一非正弦信号的谐波分解一、实验目的掌握利用傅氏级数进行谐波分析的方法。

二、实验仪器 1、双踪示波器 2、TPE —SS2型实验箱三、实验原理一个非正弦周期波可以用一系列频率与之成整数倍的正弦波来表示。

反过来说，也就是不同频率的正弦波可以合成一个非正弦周期波。

这些正弦波叫做非正弦波的谐波分量，其中频率与之相同的成分称为基波或一次谐波。

谐波分量的频率为基波的几倍，就称为几次谐波，其幅度将随着谐波次数的增加而减小，直到无穷小。

波形所含有的谐波成分，按频率可分成两种不同的谐波。

一)sin 13sin 312sin 21sin (2)(⋅⋅⋅⋅⋅⋅-⋅⋅⋅⋅⋅⋅----=t n nt t t u t u mωωωωπ 实验电路的结构由一个LPF 与七个BPF 以及一个加法器组成。

LPF 为fc 很低的低通滤波器，可以滤出非正弦周期波的直流分量。

BPF 1~ BPF 7为中心频率为基频相应倍数的带通滤波器。

四、实验内容1、将方波信号送到滤波器输入端，逐个测量滤波器输出的各谐波成分的频率和幅值，以及直流分量，并列表记录。

2、将锯齿波送到滤波器输入端，观察各次谐波的频率与幅值及直流分量，并列表记录，看其与方波的区别。

五、实验报告根据实验数据，在同一坐标纸上画出方波及分解后的基波和各次谐波波形，标明各次谐波（正弦波的最大值）。

根据实验数据，在同一坐标纸上画出锯齿波及分解后的基波和各次谐波波形，标明各次谐波（正弦波的最大值）。

实验二波形的合成一、实验目的1、全面了解波形分解与合成的原理。

2、进一步掌握利用傅氏级数进行谐波分析的方法。

二、实验仪器1、双踪示波器2、TPE—SS2型实验箱三、实验原理参照实验一。

四、实验内容1、将连接开关K0~K7置于接地档，将锯齿波连接到信号输入端。

2、接通DC、基波、二次、三次谐波的开关K0、K1、K2、K3，使信号连接至加法器，同时观察锯齿波与加法器的输出波形。

3、接通DC、基波、二次、三次、四次和五次谐波的开关K0、K1、K2、K3，K4，K5，使信号连接至加法器，同时观察锯齿波与加法器的输出波形。

[工学]信号与线性系统实验书

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，那么由回路可得 iR+Uc ＝E (1)∵ i ＝C dt dUc ，那么上式改为＝E U dtdURC 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。

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信号与系统
实验教学
(8) 函数信号发生器
本信号发生器由单片集成函数信号发生器ICL8038及外围电路、功率放大电路等组合而成。其输出频率范围为2Hz～150KHz，由“频段选择”开关(粗调分五档)和“频率调节”旋钮(细调)进行调节。输出幅度峰峰值为0～16Vp-p，由“幅度调节”旋钮进行细调。使用时，只要开启函数信号发生器分开关，信号源即进入工作状态。
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信号与系统实验指导书
湖南文理学院电信学院
信号与系统
教材及参考资料
教材：
《信号与系统》曾喆昭、倪振文编著湖南大学出版社
参考资料：
《信号与系统》刘树棠译西安交通大学出版社出版
《自动控制理论》孙扬声编著中国电力出版社出版
《通信原理》樊昌信、张甫翊等编著西安电子科技大学出版社
输出波形分正弦波、方波和三角波三种，由“波形选择”开关选择，输出阻抗为50Ω，当负载电阻为50Ω时，输出幅值为开路输出值的一半。
信号与系统
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(9) 频率计
本频率计是由单片机89C51和六位共阴极LED 数码管设计而成的，具有输入阻抗大和灵敏度高的优点。其分辨率为1Hz，测频范围为1Hz～ 10MHz，灵敏度为100mV，输入阻抗1MΩ，闸门时间1秒。
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（5）直流稳压电源
提供四路±5V，0.5A和±15V，0.5A直流稳压电源，每路均有短路保护自恢复功能，只要开启电源总开关，就有相应的电压输出，并有响应发光二极管指示。
（6）非正弦多波形信号发生器
提供50Hz半波、全波、方波、矩形波、三角波共五种波形,半波由交流电半波整流得到，全波由交流电全波整流得到，方波、矩形波由运放加外围器件构成，三角波是在方波的基础上加了一个由运放和电容构成的积分环节而得到。

信号与线性系统实验报告2

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。

信号与系统实验指导书(实验1~3)

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。

2011东华大学信号与线性系统实验指导书(09)

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。

2、掌握常用连续信号与离散信号的MATLAB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 all close all syms t f=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：t Ae α，0cos()A t ωϕ+，0sin()A t ωϕ+。

关于信号与线性系统分析的综合实验

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。

信号与线性系统软件实验指导书

实验一 MATLAB使用练习目的：熟悉MATLAB软件，了解矩阵的创建与运算、二维曲线及三维曲面的绘制方法。

内容：1、MATLAB语言的矩阵运算功能2、MATLAB可视化功能的实现（二维曲线及三维曲面的绘制）一、矩阵的创建与运算1、矩阵的创建（1）直接输入法创建矩阵在命令窗口中键入：a=[1,2,3,4;5,6,7,8]或a=[1 2 3 4;5 6 7 8]将生成4×2矩阵（2）利用MATLAB的函数创建矩阵MATLAB为用户提供了创建基本矩阵的函数，它们是：¾ones（）函数：用于产生全为1的矩阵，如：ones（n）产生n×n维全1矩阵，ones（n，m）产生n行m列的全1矩阵。

¾zeros（）函数：用于产生全为0的矩阵，如：zeros（n）产生n×n维全0矩阵，zeros（n，m）产生n行m列的全0矩阵。

¾rand（）函数：用于产生在[0,1]区间均匀分布的随机阵，如：rand（n）产生n×n维随机阵，rand（n，m）产生n行m列的随机阵。

¾eye（）函数：用于产生单位阵，如：eye（n）产生n×n维单位阵。

2、矩阵的运算（1）利用冒号“：”生成向量，其语句格式有以下两种：a)a=m:n 用于生成步长值为1的均匀等分向量，其中m、n为标量，代表向量的起始值和终止值。

如：a=1:10b)a=m:p:n 用于生成步长值为p的均匀等分向量，其中m、n为标量，代表向量的起始值和终止值，p代表向量元素之间的步长值。

如：a=1:0.5:10(2) 同维数的矩阵加、减、乘、除运算命令如下：A＋B，A－B，A*B，A/B和A\B(3)常用矩阵运算函数¾size（）函数：用于计算矩阵的行数和列数，调用格式为：[m,n]=size(a)，将矩阵a 的行数赋值给m，列数赋值给n。

¾length（）函数：用于计算矩阵的长度（列数），调用格式为：a＝length（b），将矩阵b的列数赋值给变量a¾sum（）函数：用于实现矩阵元素的求和运算。

《信号与线性系统》实验指导书

《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》实验报告

《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

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

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 。

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。

信号与线性系统实验指导书

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。