信号与系统实验指导书(DOC)
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
信号与系统实验指导手册沈阳工业大学信息科学与工程学院2005年10月前言“信号与系统”是电子工程、通信工程、信息工程、微电子技术、自动化、计算机等电类相关专业的一门重要的专业基础课，为国内、外各高等院校相关专业的主要课程。
由于本课程的理论性、系统性较强，为使抽象的概念和理论形象化、具体化，使学生能够比较深入的理解《信号与系统》课程的基本理论和分析方法，并提高学生分析问题和解决问题的能力。
为此，开设了基于本课程的实验。
《信号与系统》实验指导手册，将《信号与系统》课程的理论知识与“信号与系统”的实验系统设备结合，从内容上对教材起到了一定的补充作用，为学生具体实验进行了指导。
鉴于时间仓促，可能会存在一些不足与错误之处，欢迎大家批评指正，使之完善。
编者2005年10月目录实验一系统的特性测试 (1)实验二信号的采样与恢复 (8)实验三模拟滤波器分析 (14)实验四模拟滤波器的设计 (26)实验一系统的特性测试一、实验目的1、学会利用运算单元，搭建一些简单的实验系统。
2、学会测试系统的频率响应的方法。
3、了解二阶系统的阶跃响应特性。
4、学会对其零状态响应和零输入响应进行分析。
二、实验内容1、根据要求搭建一阶、二阶实验系统。
2、测试一阶、二阶系统的频响特性和阶跃响应。
三、预备知识学习使用波特图测试系统频响的方法。
四、实验仪器1、信号与系统实验箱一台（主板）。
2、线性系统综合设计性模块一块。
3、20MHz双踪示波器一台。
五、实验原理1、基本运算单元（1）比例放大1）反相数乘器由：2211R U R U -= 则有：1122R U R U = 2）同相数乘器 由：54443R R U R U +=则有：()45434R R R U U += （2） 积分微分器1）积分器：由：21211//1R SC U R U -= 则有：()1212121C SR R R U U +-= 2）微分器 由：14131R USC U -= 则有：S C R U U 1134-= （3） 加法器1）反相加法器有：⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-=211032R U R U R U2）同相加法器由：()⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=+-+87576434433111R R U R U U R R R R U R U 令643*////R R R R = 则有：()⎪⎪⎭⎫⎝⎛++=4433787*5R U R U R R R R U 2、N 阶系统()()()()()()()()t e E t e dt dE t e dtd E te dt d E t r C t r dt dC t r dtd C t r dt d C m m m m m m n n n n n n ++∧++=++∧++------1111011110根据零状态响应（起始状态为零） ，则对其进行拉氏变换有：()()()()()()()()S e E S Se E S e S E S e S E S r C S Sr C S r S C S r S C m m m m n n n n ++∧++=++∧++----11101110则其传递函数表达式为：()()()nn n n mm m m C S C S C S C E S E S E S E S e S r S H ++∧++++∧++==----111011103、作为一阶系统，一般表达式为：()1010C S C E S E S H ++=一阶系统是构成复杂系统的基本单元，学习一阶的特点有助于对一般系统特性的了解。
信号与系统实验指导书
信号与系统实验指导书电子科技大学通信学院朱学勇潘晔刘斌崔琳莉黄扬洲徐胜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。
信号与系统实验指导书版
《信号与系统》实验指导书中南大学信息科学与工程学院2014年3月目录实验一基本信号的生成 (1)实验二信号的基本运算 (8)实验三系统的时域分析 (13)实验四周期信号的频域分析 (20)实验一 基本信号的生成1．实验目的● 学会使用MATLAB 产生各种常见的连续时间信号与离散时间信号； ● 通过MATLAB 中的绘图工具对产生的信号进行观察，加深对常用信号的理解；● 熟悉MATLAB 的基本操作，以及一些基本函数的使用，为以后的实验奠定基础。
2．实验原理⑴ 连续信号的MATLAB 表示① 指数信号指数信号at Ae 在MATLAB 中可用exp 函数表示，其调用形式为exp()y A a t =**【例1】 单边衰减指数信号的MATLAB 表示如下：（取1,0.4A a ==-） % program exa_1.m, decaying exponentialA=1;a=-0.4;t=0:0.001:10;ft=A*exp(a*t);plot(t,ft)② 正弦信号正弦信号0cos()A t ωφ+和0sin()A t ωφ+分别用MATLAB 的内部函数cos 和sin 表示，其调用形式为cos(0phi)sin(0phi)A w t A w t **+**+ 【例2】 正弦信号的MATLAB 表示如下：（取01,2,/6A ωπφπ===）% program exa_2.m, sinusoidal signalA=1;w0=2*pi;phi=pi/6;t=0:0.001:8;ft=A*sin(w0*t+phi);plot(t,ft)③ 抽样函数抽样函数()Sa t 在MATLAB 中用sinc 函数表示，定义为sinc()sin()/()t t t ππ=其调用形式为y=sinc()t【例3】 抽样函数的MATLAB 表示如下：（取33t ππ=-:）% program exa_3.m, sample functiont=-3*pi:pi/100:3*pi;ft=sinc(t/pi);plot(t,ft)④矩形脉冲信号矩形脉冲信号在MATLAB中用rectpuls函数表示，其调用形式为ty=rectpuls(,width)用以产生一个幅度为1，宽度为width以0t=为对称的矩形波。
电路、信号与系统(2)实验指导书
描述线性时不变离散系统的差分方程为
编写求解上述方程的通用程序。
[建模]
将方程变形可得（用MATLAB语言表示）
a(1)*y(n)= b(1)*u(n)+…+ b(nb)*u(n-nb+1)- a(2)*y(n-1)-…- a(na)*y(n-na+1)
令us== [u(n),…, u(n-nb+1)]; ys=[y(n-1),…, y(n-na+1)]
x(n)={2,1,-1,3,1,4,3,7}（其中加下划线的元素为第0个采样点）在MATLAB中表示为：
n=[-3,-2,-1,0,1,2,3,4]; x=[2,1,-1,3,1,4,3,7]；
当不需要采样位置信息或这个信息是多余的时候，可以只用x向量来表示。
（一）离散信号的MATLAB表述
[问题]
实验一连续时间信号与系统分析
一、实验目的
1、了解连续时间信号的特点；
2、掌握连续时间信号的MATLAB描述；
3、掌握连续LTI系统单位冲激响应的求解方法；
4、掌握连续LTI系统的零状态响应的求解方法。
二、实验内容
严格说来，只有用符号推理的方法才能分析连续系统，用数值方法是不能表示连续信号的，因为它给出的是各个样点的数据。只有当样本点取得很密时才可看成连续信号。所谓很密，是相对于信号变化的快慢而言的。以下均假定相对于采样点密度而言，信号变化足够慢。
elseif lu<lh nh=0; nu=lh-lu;
else nu=0; nh=0;
end
dt=0.1;
lt=lmax;
u=[zeros(1, lt), uls, zeros(1, nu), zeros(1, lt)];
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。
信号与系统实验教学系统指导书
信号与系统虚拟实验教学系统实验指导书(OWVLab SAS)北京邮电大学北京润尼尔网络科技有限公司目录一、系统使用说明 (3)1、实验环境 (3)1.1整体界面 (3)2、实验操作 (4)2.1器材栏 (4)2.1.1器材栏概述 (4)2.1.2 器材栏操作 (6)2.2 实验台 (6)2.2.1 器材操作 (6)2.2.2器材连线 (8)2.3属性栏 (8)2.3.1概述 (8)2.3.2属性栏操作 (8)二、典型实验........................................................................................................... 错误!未定义书签。
1、典型实验指导书............................................................................................. 错误!未定义书签。
实验一常用信号的分类与观察 (18)实验二信号的基本运算单元 (20)实验三信号的合成 (23)实验四线性时不变系统 (26)实验五零输入响应与零状态响应分析 (28)实验六二阶串联、并联谐振系统 (30)实验七AM调制与解调 (34)实验八FDM频分复用实验 (37)实验九信号的抽样与恢复（PAM） (40)实验十模拟信号滤波器实验 (43)实验十一一阶网络特性测量 (51)实验十二二阶网络特性测量 (53)实验十三反馈系统与系统频响特性 (57)实验十四RC振荡器特性测量 (60)实验十五二阶网络状态变量的测量 (62)一、系统使用说明本系统是针对大学专科、本科《模拟电路》实验课程配套开发的可在网上开展的虚拟实验，系统模拟真实实验中用到的器材和设备，提供与真实实验相似的实验环境，提供网上实验管理功能。
可满足高校和各类培训机构实验教学环节的需要，尤其适用于远程教学。
信号与系统实验3-抽样定理
信号与系统实验指导书实验三 抽样定理一、实验目的1、理解奈奎斯特频率、奈奎斯特间隔。
2、理解时域抽样定理。
2、了解过抽样、欠抽样和临界抽样的区别。
二、实验内容f (t )被抽样后形成的抽样函数为f s (t )，设f (t )的最高频率为m ω，抽样冲激序列的频谱间隔为s ω。
如果m s ωω2>，称为过抽样；如果m s ωω2=，称为临界抽样；如果m s ωω2<，称为欠抽样。
对于过抽样和临界抽样可以从中恢复原信号，但无法从欠抽样信号中恢复原信号。
1、设()()t t Sa t f sin ==，()⎪⎩⎪⎨⎧><=101ωωπωF ，对信号Sa(t )进行过抽样，并由过抽样的信号恢复Sa(t)。
【解】f (t )的带宽为1=m ω，采样间隔ππ=<m s T ，取π7.0=s T （过抽样）。
利用MATLAB 的抽样函数Sinc(t )来表示Sa(t )，有Sa(t )=Sinc(t /π)。
为了比较抽样信号恢复后的信号与原信号的误差，计算两信号的绝对误差。
MATLAB 程序如下：wm=1; wc=1.1*wm;Ts=0.7*pi/wm; ws=2*pi/Ts;n= -100:100; %生成向量n=[-100,-99…-1,0,1…99,100]nTs=n*Ts; f=sinc(nTs/pi);Dt=0.005; t=-15:Dt:15; %生成向量t,(-15,15),间隔0.005fa=f*Ts*wc/pi*sinc((wc/pi)*(ones(length(nTs),1)*t-nTs'*ones(1,length(t)))); %恢复信号Sa(t)的表达式error=abs(fa-sinc(t/pi)); %绝对误差t1= -15:0.5:15; %生成向量t,(-15,15),间隔0.5f1=sinc(t1/pi); %取f1向量值subplot(311); %三个图，3行1列，绘制第一张stem(t1,f1); %一个t1值对应一个f1值，绘制火柴梗图ylabel('f(kTs)'); %标注纵坐标title('sa(t)=sinc(t/pi)的抽样信号'); %第1张图标题subplot(312); %绘制第2张图plot(t,fa); %绘图，t 横坐标，fa 纵坐标ylabel('fa(t)'); %标注纵坐标title('由sa(t)=sinc(t/pi)的过抽样信号重构sa(t)');grid; %指定图中带网格subplot(313); %绘制第3张图plot(t,error); %绘图，t 横坐标，error 纵坐标ylabel('error(t)'); %标注纵坐标title('过抽样信号与原信号的误差error(t)');【上机运行上述程序，记录运行结果，如果有图，定性画出，或者截图保存】2、对上题中Sa(t )进行欠抽样，并由欠抽样的信号恢复Sa(t )。
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(matlab软件仿真)
信号与系统实验指导书（MATLAB仿真）目录实验一MATLAB 基本应用 (2)实验二信号的时域表示 (7)实验三连续信号卷积 (11)实验四典型周期信号的频谱表示 (18)实验五傅立叶变换性质研究 (23)实验六离散信号分析 (26)实验七离散系统的Z域分析 (29)Matlab相关符号及函数说明 (37)实验一MATLAB 基本应用一、实验目的：学习MATLAB的基本用法，了解 MATLAB 的目录结构和基本功能以及MATLAB在信号与系统中的应用。
二、实验内容：例一已知x的取值范围，画出y=sin(x)的图型。
参考程序：x=0:0.05:4*pi;y=sin(x);plot(y)例二计算y=sin(π/5)+4cos(π/4)例三已知z 取值范围，x=sin(z);y=cos(z);画三维图形。
z=0:pi/50:10*pi;x=sin(z);y=cos(z);plot3(x,y,z)xlabel('x')ylabel('y')zlabel('z')例四已知x的取值范围，用subplot函数绘图。
参考程序：x=0:0.05:7;y1=sin(x);y2=1.5*cos(x);y3=sin(2*x);y4=5*cos(2*x);subplot(2,2,1),plot(x,y1),title('sin(x)')subplot(2,2,2),plot(x,y2),title('1.5*cos(x)')subplot(2,2,3),plot(x,y3),title('sin(2*x)')subplot(2,2,4),plot(x,y4),title('5*cos(2*x)')连续信号的MATLAB表示1、指数信号：指数信号Ae at在MATLAB中可用exp函数表示，其调用形式为：y=A*exp(a*t) (例取A=1,a=-0.4)参考程序：A=1;a=-0.4;t=0:0.01:10;ft=A*exp(a*t);plot(t,ft);grid on;注：grid on是一个函数，表示在画图的时候添加网格线。
通信信号与系统实验指导书
《信号与系统》实验指导书王晓春编沈阳大学信息工程学院目录实验一：DDS信号发生器实验 (6)实验二：函数信号发生器 (9)实验三：扫频信号源 (12)实验四：频率计和交流毫伏表实验 (15)实验五：阶跃响应与冲激响应 (19)实验六：零输入响应和零状态响应...............................................................2 2 实验七：信号的抽样与恢复 (25)实验八：串联谐振电路的特性研究 (29)实验九：二阶无源滤波器 (32).课程编号：11211391 课程类别：专业必修适用层次：本科（2本3本）适用专业：通信工程课程总学时：80 适用学期：第4学期实验学时：20 开设实验项目数：10撰写人：王晓春审核人：周昕教学院长：范立南信号与系统实验箱介绍一、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。
由于该课程核心的基本概念、基本理论和分析方法非常重要，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。
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、掌握万用表、数字电压表、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、分析实验结果、撰写实验报告的能力。
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
2、系统二全通
3、系统三低通
4、系统一的幅度响应和频率响应的实部是关于w的偶函数；相位响应和频率响应的虚部是关于原点对称的奇函数；系统二的幅值响应是关于w一值的一条直线，相位响应、频率响应的实部虚部没有对称关系；系统三的幅度响应和频率响应的实部没有一定的对称关系，而相位响应，频率响应的虚部在低频是关于w一值的奇函数。
3、 最好频率是100HZ，恰当，因为大于2f
4、 是的，频率越高，频率混叠越小。
1. 若 f (t) 是实函数，实函数的傅里叶变换的幅度谱为偶函数，而相位谱为奇函数。
2. 若 f (t)= jg (t) 是虚函数，虚函数的傅里叶变换的幅度谱仍为偶函数，相位谱仍为奇函数。 3. 实偶函数的傅里叶变换仍为实偶函数。
4不会。因为系统一、系统三分别是带通和低通滤波器，他们的相位频率响应不是线性的，那么群延时就不一样，所以会产生相位失真。系统二的相位频率响应是线性的，那么它的群延时是一个常数，不会产生相位失真。
试验四
1、 信号的采样要符合奈奎斯特采样定律，就是采样频率要高一点，被采信号最高频率的2
被，这样才能保证频率不会混叠，也就是采样出来的数字信号包含了被采信号的所有信息，而且没有引入刚绕。这就是信号的时域采样。
2、 是带限信号，可以选择一个抽样频率消除已抽样信号的频率混叠，但是不能完全消除。
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。
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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。
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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。
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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。
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。
而通带与阻带的分界点的频率f，称为截止频率或称转折频率。
图1-1中的A up为通带的电压放大倍数，f0为中心频率，f CL和f CH分别为低端和高端截止频率。
A A upf C f f C ff CL f CH f f CL f CH f图1-1 各种滤波器的理想幅频特性四种滤波器的实验线路如图1-2所示：图1-2各种滤波器的实验线路图(a) 无源低通滤波器(c) 无源高通滤波器0.01uF (e) 无源带通滤波器0.01uF0.01uF (g) 无源带阻滤波器 （h ）有源带阻滤波器3、滤波器(如图1-3所示)的网络函数H(jω)，又称为传递函数。
()()()21j ωωθωH ==A ∠它全面反映了滤波器的幅频和相频特性。
可以通过实验方法来测量滤波器的上述幅频特性A(ω)。
图1-3 滤波器三、实验内容及步骤1、用扫频电源和示波器(或交流数字电压表)，从总体上先观察各类滤波器的滤波特性。
步骤：滤波器的输入口接扫频电源的输出，滤波器的输出口接示波器或交流数字电压表(扫频电源的使用说明见附录)。
2、测试无源和有源低通滤波器的幅频特性。
例1：测试RC 无源低通滤波器的幅频特性。
实验线路如图1-4所示。
图1-4 RC 无源低通滤波器实验时，必须在保持正弦波信号输出电压(U 1)不变的情况下，逐渐改变其输出频率，用实验箱提供的交流数字电压表(f<200KHz)，测量RC 滤波器输出端的电压U 2。
当改变信号源频率时，都必须观测一下U 1是否保持稳定，数据如有改变应及时调整，将测量数据记入下表。
+——+ ——U 2 U 1滤 波 器例2：测试RC有源低通滤器的幅频特性实验线路如图1-5所示。
图1-5 RC有源低通滤器取R=1K、C=0.01uF、放大系数K=1。
将实验数据记入如上表的自拟表格中。
上述电路及电阻、电容在实验箱上均已装好，只要接入信号源和交流数字电压表即可进行实验。
另外，在B型实验箱中，还可用各分立元器件进行接线组成各种滤波器电路，接线时要注意运算放大器输入端的极性，且反馈电阻R f只能接在反相输入端。
3、分别测试无源、有源HPF、BPF、BEF的幅频特性。
实验步骤、数据记录表格及实验内容，自行拟定。
4、研究各滤波器对方波信号或其它非正弦信号输入的响应(选做，实验步骤自拟)。
注意事项:1、在实验测量过程中，必须始终保持正弦波信号源的输出(即滤波器的输入)电压U1不变，且输入信号幅度不宜过大。
2、在进行有源滤波器实验时，输出端不可短路，以免损坏运算放大器。
四、预习内容1、为使实验能顺利进行，课前对教材和实验原理、内容、步骤、方法要作充分预习(并预期实验的结果)。
2、推导各类无源和有源滤波器的网络函数，进一步掌握含有运算放大器电路的分析。
3、预期在方波激励下，各类滤波器的响应情况。
五、实验仪器及设备1、信号与系统实验箱TKSS-A型或TKSS-B型或TKSS-C型。
2、双踪示波器。
六、实验结果1、绘制在预习练习1中观察到的各种滤波器的滤波特性。
2、回答预习练习题2(可例举一种无源和有源滤波器)。
3、根据实验测量所得数据，绘制各类滤波器的幅频特性曲线。
注意应将同类型的无源和有源滤波器幅频特性绘制在同一坐标平面上。
以便比较并计算出特征频率、截止频率和通频带。
4、比较分析各类无源和有源滤器的滤波特性。
5、分析在方波激励下，滤波器的响应情况(选做)。
6、其他心得体会及意见。
[注]：本次实验内容较多，根据情况可分两次进行。
七、思考题1、频率为2KHz的方波信号，带宽为1KHz，可通过哪种滤波器滤波？截至频率为多少时，不会产生失真现象？实验二方波信号的分解(本实验项目只适用于TKSS-A型)一、实验目的观察方波信号的分解。
二、基本原理任何电信号都是由各种不同频率、幅度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限小，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。
本实验采用最简单的选频网络，是一个LC谐振回路。
因此对周期信号波形分解的实验方案如图2-1所示。
图2-1 方波信号的分解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一系列并联谐振回路串联而成的电路上。
从每一谐振回路两端可以用示波器观察到相应频率的正弦波。
若有一个谐振回路既不谐振于基波又不谐振于谐波，则观察不到波形。
本实验所用的被测信号是2KHz的方波，由傅里叶级数展开式可知，L1C1谐振于2KHz、L3C3谐振于6KHz、L5C5谐振于10KHz、L7C7谐振于14KHz、L9C9谐振于18KHz，则一定能从各谐振回路两端观察到基波和各奇次谐波。
在理想情况下，各次谐波幅度比例为1:（1/3）:（1/5）:（1/7）:（1/9）。
三、实验内容及步骤按实验图l接通函数信号发生器，令函数信号发生器输出2KHz的方波。
用示波器观察并记录ag两点间的波形，并记录其频率。
然后依次观察各谐振回路两端的波形，测出其幅度和频率，并记录之。
再观察与记录bd、be、bf之间的波形，并将bd、be间的波形与理论的结果作比较。
注意事项:实验线路的方波频率设计为2KHz。
由于元器件量值的精度所限，在做实验时，要细调信号源的输出频率，使L1C1的基波谐振幅值为最大，此频率定为实验的方波频率。
四、预习内容1、为使实验能顺利进行，课前对教材和实验原理、内容、步骤、方法要作充分预习(并预期实验的结果)。
2、在频谱范围内，对信号的分解与合成进行分析。
五、实验仪器及设备1、信号与系统实验箱TKSS-A型。
2、双踪示波器。
六、实验结果整理并绘出实验中所观察到的各种波形，综合论述实验的结果。
七、思考题1、要提取一个14Tτ=的矩形脉冲信号的基波和2、3次谐波，以及4次以上的高次谐波，你会选用几个什么类型（低通、带通……）的滤波器？实验三用同时分析法观测方波信号的频谱—、实验目的1、用同时分析法观测方波信号的频谱,并与方波的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、基本原理见实验二的原理说明。
三、实验内容及步骤1、调节函数信号发生器，使其输出50Hz左右的方波。
将其接至该实验模块的输入端，再细调函数信号发生器的输出，使50Hz(基波)的BPF模块有最大的输出。
然后，将各带通滤波器的输出分别接至示波器，观测各次谐波的频率和幅度，并记录之。
2、将方波分解所得的基波和三次谐波分量接至加法器的相应输入端，观测加法器的输出波形，并记录所得的波形。
3、再将五次谐波分量加到加法器的相应输入端，观测相加后的波形，记录之。
四、预习练习课前认真阅读教材中周期信号傅里叶级数的分解以及如何将各次谐波进行叠加。
五、试验仪器及设备1、信号与系统实验箱：TKSS-A型或TKSS-B型或TKSS-C型。
2、双踪示波器。
六、实验结果1、根椐实验测量所得的数据，绘制方波及其基波和各次谐波的波形、频率和幅度(注意比例关系)。
作图时应将这些波形绘制在同一坐标平面上。
以便比较各波形的频率和幅度。
2、将基波和三次谐波及其合成波形一同绘制在同一坐标平面上，并且把在实验内容2中所观测到的合成波形也绘制在同一坐标纸上。
3、将基波、三次谐波、五次谐波及三者合成的波形一同绘画在同一坐标平面上，并且把在实验内容3中所观测到的合成波形也绘制在同一坐标纸上。
4、总结实验心得体会及意见。
七、思考题1、方波信号在那些谐波分量上幅度为零？请画出基波信号频率为2KHz的方波信号的频谱图（取最高频率点为10次谐波）。
实验四二阶网络状态轨迹的显示一、实验目的1、观察RLC电路的状态轨迹。
2、掌握一种同时观察两个无公共接地端电信号的方法。
二、基本原理1、任何变化的物理过程在每一时刻所处的“状态”，都可以概括地用若干被称为“状态变量”的物理量来描述。
例如一辆汽车可以用它在不同时刻的运动速度和加速度来描述它是处于停止状态、加速状态或者匀速运动状态；一杯水可以用它的温度来描述它是处于结冰的固态、还是沸腾的开水，这里速度、加速度和温度都可称为状态变量。
由于物体所具有的动能等于(1／2)mv2而物体具有的热量等于mc(t2-t1)，我们常将与物体储能直接有关的物理量作为状态变量。
电路也不例外，一个动态网络在不同时刻各支路电压、电流都在变化，所处的状态也都不相同。
在所有v C、i C、v L、i L、v R、i R六种可能的变量中，由于电容的储能为(1／2)Cv C2，电感的储能(1／2)Li L2，所以选电容的电压和电感的电流作为电路的状态变量。