信号与系统实验6

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北理工信号与系统MATLAB实验

title('x(t)=cos(\pit)[u(t)-u(t-2)]','FontSize',36,'FontName','Vijaya'); xlabel('t(s)','fontsize',24,'FontName','Times New Roman'); set(gca,'FontSize',24,'FontName','Times New Roman'); 运行结果如下：
1
2. 连续时间信号的时域运算包括两信号的相加（+）、相乘（*）、微分、积分，以及移位、反转和尺度变换（尺度伸缩）等。 MATLAB 中用 diff 函数来计算差分 xk+1-xk，用 quad 函数来计算定积分，调用格式为： quad('function_name',a,b) 其中，function_name 为被积函数名，a、b 为积分区间。 3. 离散时间信号的 MATLAB 实现在 MATLAB 中离散时间信号需要使用两个向量来表示。例如对于如下离散时间信号：
目
录
实验 1 实验 2 实验 3 实验 4 实验 5 实验 6 实验 7
信号的时域描述与运算· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·1 LTI 系统的时域分析 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 21 信号的频域分析 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 42 LTI 系统的频域分析 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 67 连续时间系统的复频域分析 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 85 离散时间系统的 Z 域分析 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·101 连续时间系统的创建与仿真 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·115

《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。

大连理工大学信号与系统实验实验6 Simulink仿真连续时间系统实验报告

大连理工大学实验报告
学院（系）：电信专业：电子信息工程班级：姓名：学号：组：
实验时间：实验室：创新园C221 实验台：
指导教师签字：成绩：
实验六：Simulink仿真连续时间系统
一、实验结果与分析
1.用Simulink仿真载波为简单正弦信号的幅度调制和相干解调。

解：Simulink模块图为
其中，Sine wave产生调制信号，Sine wave1产生直流信号，Sine wave2产生载波信号，Ran-dom Source产生噪声，Digital Filter Design为带通滤波器，Sine wave3产生本地载波信号，Digital Filter Design1为低通滤波器。

主要模块的参数为
主要模块的波形图和频谱图为
二、讨论、建议、质疑
Simulink为我们提供了一个非常直观的解决途径，只要我们能够得到系统函数，画出相应的方框图，就可以方便地描述整个系统，获得需要的信息。

比如在完成简单正弦信号的幅度调制和相干解调时，如果利用MATLAB编写程序，需要调用函数buttord和butter去构建带通和低通滤波器，这是非常繁琐的。

但是Simulink提供了滤波器模块，我们只需要改变其参数，这大大简化了整个过程。

但是在实验中也遇到了一些问题。

因为对Simulink并不是特别熟悉，所以在设计滤波器的时候会觉得很盲目。

比如在完成简单正弦信号的幅度调制和相干解调时，如果稍微改变滤波器的参数，得到的结果就与正确结果大相径庭。

信号与系统第六章习题答案

第六章离散系统的Ｚ域分析　６．１学习重点　1、离散信号z 域分析法—ｚ变换，深刻理解其定义、收敛域以及基本性质；会根据ｚ变换的定义以及性质求常用序列的ｚ变换；理解ｚ变换与拉普拉斯变换的关系。

2、熟练应用幂级数展开法、部分分式法及留数法，求z 反变换。

3、离散系统z 域分析法，求解零输入响应、零状态响应以及全响应。

4、z 域系统函数()z H 及其应用。

5、离散系统的稳定性。

6、离散时间系统的z 域模拟图。

7、用MATLAB 进行离散系统的Z 域分析。

６．２教材习题同步解析　6.1 求下列序列的z 变换，并说明其收敛域。

（1）n 31，0≥n （2）n−−31，0≥n（3）nn−+ 3121，0≥n （4）4cos πn ，0≥n（5）+42sin ππn ，0≥n 【知识点窍】本题考察z 变换的定义式　【逻辑推理】对于有始序列离散信号[]n f 其z 变换的定义式为()[]∑∞=−=0n nzn f z F解：（1）该序列可看作[]n nε31()[][]∑∑∞=−∞=− == =010313131n n n nn n z z n n Z z F εε对该级数，当1311<−z ，即31>z 时，级数收敛，并有 ()13331111−=−=−z zz z F其收敛域为z 平面上半经31=z 的圆外区域（2）该序列可看作[]()[]n n nnεε331−=−−()()[][]()[]()∑∑∞=−∞=−−=−=−=010333n nn nnnzzn n Z z F εε对该级数，当131<−−z ，即3>z 时，级数收敛，并有()()33111+=−−=−z zz z F 其收敛域为z 平面上半经3=z 的圆外区域（3）该序列可看作[][]n n nn n n εε+ = + −3213121()[][]()∑∑∑∞=−∞=−∞=−+ =+ = + =01010*********n nn n n nn n n n z z z n n Z z F εε对该级数，当1211<−z 且131<−z ，即3>z 时，级数收敛，并有 ()3122311211111−+−=−+−=−−z zz z z zz F 其收敛域为z 平面上半经3=z 的圆外区域（4）该序列可看作[]n n επ4cos()[]∑∑∑∑∞=−−∞=−−∞=−∞=−+=+== =0140140440*******cos 4cos n nj n nj nn j j n n z e z e z e e z n n n Z z F πππππεπ对该级数，当114<−ze j π且114<−−zejπ，即1>z 时，级数收敛，并有()122214cos 24cos 21112111212222441414+−−=+−−=−+−=−×+−×=−−−−z z zz z z z z e z z e z z z eze z F j j j j ππππππ其收敛域为z 平面上半经1=z 的圆外区域（5）该序列可看作[][][]n n n n n n n n εππεππππεππ+=+= +2cos 2sin 222sin 4cos 2cos 4sin 42sin()[]()122212212212cos 22cos 2212cos 22sin 222cos 222sin 222cos 2sin 222222222200++=+++=+−−++−=+=+=∑∑∞=−∞=−z z z z z z z z z z z z z z z n z n n n n Z z F n nn n ππππππεππ 其收敛域为z 平面上半经1=z 的圆外区域 6.2 已知[]1↔n δ，[]a z z n a n −↔ε，[]()21−↔z z n n ε，试利用z 变换的性质求下列序列的z 变换。

信号与系统实验实验报告

信号与系统实验实验报告一、实验目的本次信号与系统实验的主要目的是通过实际操作和观察，深入理解信号与系统的基本概念、原理和分析方法。

具体而言，包括以下几个方面：1、掌握常见信号的产生和表示方法，如正弦信号、方波信号、脉冲信号等。

2、熟悉线性时不变系统的特性，如叠加性、时不变性等，并通过实验进行验证。

3、学会使用基本的信号处理工具和仪器，如示波器、信号发生器等，进行信号的观测和分析。

4、理解卷积运算在信号处理中的作用，并通过实验计算和观察卷积结果。

二、实验设备1、信号发生器：用于产生各种类型的信号，如正弦波、方波、脉冲等。

2、示波器：用于观测输入和输出信号的波形、幅度、频率等参数。

3、计算机及相关软件：用于进行数据处理和分析。

三、实验原理1、信号的分类信号可以分为连续时间信号和离散时间信号。

连续时间信号在时间上是连续的，其数学表示通常为函数形式；离散时间信号在时间上是离散的，通常用序列来表示。

常见的信号类型包括正弦信号、方波信号、脉冲信号等。

2、线性时不变系统线性时不变系统具有叠加性和时不变性。

叠加性意味着多个输入信号的线性组合产生的输出等于各个输入单独作用产生的输出的线性组合；时不变性表示系统的特性不随时间变化，即输入信号的时移对应输出信号的相同时移。

3、卷积运算卷积是信号处理中一种重要的运算，用于描述线性时不变系统对输入信号的作用。

对于两个信号 f(t) 和 g(t)，它们的卷积定义为：＼（f g)（t) ＝＼int_{＼infty}＾｛＼infty} f(＼tau) g(t ＼tau) d\tau ＼在离散时间情况下，卷积运算为：＼（f g)n ＝＼sum_{m ＝＼infty}＾｛＼infty} fm gn m ＼四、实验内容及步骤实验一：常见信号的产生与观测1、连接信号发生器和示波器。

2、设置信号发生器分别产生正弦波、方波和脉冲信号，调整频率、幅度和占空比等参数。

3、在示波器上观察并记录不同信号的波形、频率和幅度。

信号与系统第6章拉氏变换

t
L[
f ( )d ] F(s) f 1(0)
s
s
其中：
f (1) (0)
0
f ( )d ，为常数
4、延时（时域平移）
若： L[ f (t)] F(s) ，则
L[ f (t t0)u(t t0)] est0 F(s)
5、S域平移
若： L[ f (t)] F(s) ，则
L[ f (t)eat] F(s a)
]/
ds
显然
K12
d[(s
p1)k ds
F (s)]
s p1
继续微分：
K13
1 2
d
2[(s
p1)k ds2
F (s)]
s p1
一般形式：
K1i
(i
1 1)!
d i1[(s
p1)k dsi1
F (s)]
i 1,2,,k
s p1
举例：
F (s)
s2 s(s 1)3
F(s)
K11 (s 1)3
K12 (s 1)2
如果A(s) 的阶次高于B(s) ，可以先用长除法，后用上面
的方法：
举例：
F
(s)
s3 (s
5s2 1)(s
9s 2)
7
则展开后应有：
F
(s)
s
2
(s
s3 1)(s
2)
F(s) s 2 2 1 s 1 s 2
f (t) ' (t) 2 (t) 2et e2t t 0
E(s) D(s)
为求 K1i ，上式两边同乘以(s p1)k
(s
p1)k
F
(s)
K11
K12

信号与系统实验报告—连续时间信号

信号与系统实验报告—连续时间信号实验名称：连续时间信号一、实验目的1、熟悉Matlab编程工具的应用；2、掌握利用Matlab进行连续时间信号的绘制、分析和处理。

二、实验原理连续时间信号是指在时间轴上连续存在的信号。

连续时间信号可以用数学函数来描述，并且它们是时间变量t的函数，其幅度可以是任意实数或复数。

连续时间信号可以由物理系统中的物理量得到，比如声音信号、图像信号等。

对于一个连续时间信号x(t)，可以对它进行各种变换，如平移、伸缩、反转等，这些操作可以用函数来表示。

其中，平移信号可以用x(t - a)表示，伸缩信号可以用x(at)表示，反转信号可以用x(-t)表示。

另外，通过利用傅里叶变换可以分析连续时间信号的频率构成，了解信号的频域特性，其傅里叶变换公式为：F(jω) = ∫[ -∞ , ∞ ] f(t) · e^(-jωt) · dt其中，F(jω)为信号在频域上的变换值，因此，我们可以通过傅里叶变换来分析信号在频域上的性质。

三、实验内容2、使用Matlab对信号进行平移、伸缩、反转等处理；3、使用Matlab对信号进行傅里叶变换，分析信号的频域特性。

四、实验步骤1、绘制信号首先，我们需要确定信号的形式和表示方法，根据实验要求选择不同的信号进行绘制。

在此以正弦信号为例，使用Matlab中的plot函数绘制正弦函数图形：t = 0: 0.01: 10;x = sin (2* pi* t);plot(t, x);xlabel('Time / s');title('Continuous sinusoidal signal');对信号进行平移、伸缩、反转处理也是十分简单的，只需要在信号函数上添加对应的变换操作即可。

以下是对信号进行平移、伸缩、反转处理的Matlab代码：3、进行傅里叶变换及频域分析Y = fft (x);P2 = abs (Y/L);P1(2:end-1) = 2* P1(2:end-1);title ('Single-Sided Amplitude Spectrum of x(t)');ylabel ('|P1(f)|');根据得到的频域分析结果，我们可以得出连续时间信号的功率、频率等特性。

信号与系统实验(MATLAB 西电版)实验6 连续LTI系统的时域分析

实验6 连续LTI系统的时域分析图 6.4 系统的全响应曲线
实验6 连续LTI系统的时域分析
(3) 已知某LTI系统的激励为f1=sintε(t)，单位冲激响应为 h(t)=te-2t ε(t)，试给出系统零状态响应yf(t)的数学表达式。 MATLAB clear all; T=0.1 ; t=0：T：10; f=3*t*sin(t); h=t*exp(-2*t)*; Lf=length(f); Lh=length(h) for k=1：Lf+Lh-1
实验6 连续LTI系统的时域分析
2.
根据系统的单位冲激响应，利用卷积计算的方法，也可
以计算任意输入状态下系统的零状态响应。设一个线性零状
态系统，已知系统的单位冲激响应为h(t)，当系统的激励信
号为f(t)
yzs(t)=
f(τ)h(t-τ)dτ=
f(t-τ)h(τ) dτ
实验6 连续LTI系统的时域分析
2. (1)
H(s)= 1 .6s4 5 0 .3s 3 3 5 1s 7 2 6 9.6 0 s 19080 s6 0 .9s 9 5 6 4s 6 4 3 9.8 7 s3 12s2 1 8 .3 1s1
(2) 计算下述系统在冲激、阶跃、斜坡和正弦激励下的
y (4)(t)+0.6363y(3)(t)+0.9396y(2)(t)+0.5123y(1)(t)+0.0037y(t) =-0.475f(3)(t)-0.248f(2)(t)-0.1189f(1)(t)-0.0564f(t)
yzs(t)=f(t)*h(t)
也可用离散序列卷积和近似为
yzs(k)= f(n)*h(k-n)T=f(k)*h(k) n

实验六线性系统的稳定性分析

实验六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. 信号与系统实验（二） 2．虚拟示波器三、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6-1为实验系统的方块图。

它的闭环传递函数为K1)S 1)(T S S(T T KR(s)C(s)213+++=图6－1 三阶系统方块图系统的特征方程为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 稳定数据，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，系统稳定，输出响应最终能趋于某一定值；K ＝7.5时，系统的输出响应呈等幅振荡。

2．若令，K ＝7.5，T1＝0.2S ，T3＝0.5S ，改变时间常数T2的大小，观测它对系统稳定性的影响。

由式（1）得0.1T 2S 3+0.5（0.2+T 2）S 2+0.5S+7.5＝0排Routh 表： S 3 0.1T 2 0.5 0 S 2 0.5（0.2+T 2） 7.5 0S 1 )T 0.5(0.20.75T )T 0.25(0.2222+-+S 0 7.5 若要系统稳定必须满足 T 2>00.25(0.2+T 2)-0.75T 2>0，解得 T 2<0.11s即 0<T 2<0.11s 时系统才能稳定。

四、实验内容及步骤：1．按K ＝10，T1＝0.2S ，T2＝0.05S 和T3＝0.5S 的要求，设计相应的实验电路图。

观察并记录该系统的单位阶跃响应曲线。

2．T1＝0.2S ，T2＝0.1S ，T3＝0.5S ，观察并记录K 分别为5、7.5和K ＝10三种情况下的单位阶跃响应曲线。

《信号与系统》实验教案

实验一、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、信号与系统实验箱（参考型号：TKSS —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，其中与非正弦函数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个频谱来表示，不同的非正弦周期函数具有不同的频谱图。

例如，方波的频谱图如图1-2所示。

图1-1 方波图1-2 方波频谱图方波信号的傅里叶表达式：)9sin 917sin 715sin 513sin 31(sin 4)( +++++=t t t t t U t u mωωωωωπ 周期信号频谱的特点：离散性、谐波性、收敛性；奇函数只含正弦项，偶函数只含直流量和余弦项；奇谐函数只含奇次谐波分量，偶谐函数只含偶次谐波分量、直流量；四、实验重难点1、本实验以方波和三角波为重点进行实验数据的观测。

2、进行本实验前应熟悉信号与系统实验箱（参考型号：TKSS －B 型）、双踪示波器等有关仪器设备的操作。

五、实验步骤实验装置的结构如图1-3所示。

图1-3 信号分解合成实验装置结构框图1、打开电源总开关，检查50Hz方波信号输出；观察方波的周期和幅值。

2、将50Hz方波信号接到信号分解实验模块BPF输入端15脚（注意输入、输出地接在一起）；将1、2短接，观察直流分量的幅值；将3，4短接，观察基波分量的频率和幅值，并记录之。

将5，6短接，观察二次谐波分量的频率和幅值，并记录之。

《信号与系统》实验箱实验

《信号与系统实验》指导书电工电子技术教研室李金田主编2007年8月前言“信号与系统”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。

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。

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、基本运算单元 (1)非正弦周期信号的分解与合成（用同时分析法） (8)实验二、50HZ实验三、无源和有源滤波器（LPF、HPF、BPF、BEF） (12)实验四、二阶网络函数的模拟 (17)实验五、系统时域响应的模拟解 (21)实验六、二阶网络状态轨迹的显示 (25)实验七、信号的采样与恢复(采样定理) (29)实验八、八阶巴特沃斯高通滤波器 (33)附录1：THKSS-A型信号与系统实验箱使用说明书 (35)附录2：THKSS-B型信号与系统实验箱使用说明书 (38)附录3：THKSS-C型信号与系统实验箱使用说明书 (43)附录4：扫频电源操作使用说明 (48)+--=u u u A 0∞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、掌握基本运算单元特性的测试方法。

二、实验设备与仪器1、信号与系统实验箱THKSS-A 型或THKSS-B 型或THKSS-C 型。

2、双踪示波器。

三、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。

北京理工大学信号与系统实验报告6离散时间系统的z域分析

北京理工大学信号与系统实验报告6-离散时间系统的z域分析————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：实验6 离散时间系统的z 域分析（综合型实验）一、实验目的1）掌握z 变换及其反变换的定义,并掌握ＭAT ＬＡＢ实现方法。

2）学习和掌握离散时间系统系统函数的定义及z 域分析方法。

3）掌握系统零极点的定义,加深理解系统零极点分布与系统特性的关系。

二、实验原理与方法 1. z 变换序列(n)x 的z 变换定义为(z)(n)znn X x +∞-=-∞=∑ (1）Z 反变换定义为11(n)(z)z 2n rx X dz jπ-=⎰(2）MA ＴＬA Ｂ中可采用符号数学工具箱z ｔrans 函数和ｉz ｔｒans 函数计算z 变换和z 反变换： Z=ztran ｓ（Ｆ）求符号表达式Ｆ的z 变换。

Ｆ=iztra ｎｓ（Z)求符号表达式Z 的ｚ反变换 2. 离散时间系统的系统函数离散时间系统的系统函数H(z)定义为单位抽样响应ｈ(n)的z 变换(z)(n)znn H h +∞-=-∞=∑ (３）此外连续时间系统的系统函数还可由系统输入与输出信号z 变换之比得到(z)(z)/X(z)H Y = (4)由(4）式描述的离散时间系统的系统时间函数可以表示为101101...(z)...MM NN b b z b z H a a z a z----+++=+++ (5） 3. 离散时间系统的零极点分析ＭＡTLAB 中可采用roots 来求系统函数分子多项式和分母多项式的根，从而得到系统的零极点。

此外还可采用MATL ＡB 中zpl ａne 函数来求解和绘制离散系统的零极点分布图,zp ｌane 函数的调用格式为：zplane(b,a) ｂ、a 为系统函数分子分母多项式的系数向量(行向量) zplane （z,p) z 、ｐ为零极点序列(列向量) 系统函数是描述系统的重要物理量，研究系统函数的零极点分布不仅可以了解系统单位抽样响应的变化,还可以了解系统频率特性响应以及判断系统的稳定性; 系统函数的极点位置决定了系统的单位抽样响应的波形，系统函数零点位置只影响冲激响应的幅度和相位，不影响波形。

信号与系统实验报告模板6

信号与系统实验报告模板6武汉大学教学实验报告电子信息学院电子信息工程专业 2015 年 9 月 25 日实验名称信号的抽样与内插指导教师姓名年级 2013级学号成绩一、预习部分1.实验目的2.实验基本原理3.主要仪器设备（含必要的元器件、工具）一、实验目的1.熟悉信号的抽样与恢复过程2.观察欠采样与过采样时信号频谱的变化3. 掌握采样频率的确定方法二、实验基本原理由时域抽样定理可知，若有限带宽的连续时间信号f (t)的最高角频率为Wm，信号f (t)可以用等间隔的抽样值唯一表示，且抽样间隔T s必须不大于1/2 f m , 或者说抽样频率ωs ≥2ωm。

下图所示为信号抽样与恢复示意图，其中(a)中为抽样前带限信号f (t)，其频谱F(ω)为图(b)所示，最高频率为ωm。

当该信号被抽样间隔为T s的冲激序列抽样时，若s T 大于1/2 f m（过采样），则抽样后信号f (t) s 的频谱为图(f)所示，频谱没有产生混迭现象。

将抽样后信号f s(t)通过一个低通滤波器，能恢复原信号f (t)。

若T s小于1/2 f m（欠采样），则抽样后信号f (t) s 的频谱将产生混迭现象，不能从抽样后信号f (t) s 中恢复原信号f (t).三、主要仪器设备（含必要的元器件、工具）要用到的matlab函数及工具箱1. Simulink 仿真利用Simulink 完成信号的抽样与内插实验仿真设计。

2. fft 函数功能：离散傅里叶变换。

调用格式：y = fft(x, n)3. abs 函数功能：求绝对值和复数的模。

调用格式：y = abs(x)二、实验操作部分1.实验数据、表格及数据处理2.实验操作过程（可用图表示）3.实验结论一、实验数据、表格及数据处理1、方波的抽样与恢复（过抽样）方波频率1Hz，振幅为1，第一级低通滤波器截止频率50Hz 抽样信号为120Hz,占空比为50%的矩形波方波信号源的波形图（f=1Hz amplitude=1）方波抽样后波形恢复的方波波形方波频谱图2、三角波的抽样与恢复（欠抽样）三角波频率1Hz，振幅为1，滤波器截止频率为25Hz，抽样信号为频率40Hz，占空比为50%的矩形波。

信号与系统仿真实验报告

信号与系统仿真实验报告班级：学号：姓名：学院：实验一一、实验者姓名：二、实验时间：三、实验地点：四、实验题目：求三阶系统8106)65(5)(232+++++=s s s s s s H 的单位阶跃响应，并绘制响应波形图。

五、解题分析：要知道求单位阶跃响应需知道所用函数，以及产生波形图所需要用到的函数。

六、试验程序：num=[5 25 30]; den=[1 6 10 8]; step(num,den,10);title(‘Step response ’)七、实验结果：实验所得波形图如下：八、实验心得体会：通过本次试验了解学会了一些新的函数的应用。

了解到了N 阶系统的单位阶跃响应的计算方法，和系统的响应波形图的函数应用和绘制方法。

为后面的实验打下基础，并对信号仿真和《信号与系统》这门课程之间的联系有所增加，对《信号与系统》这门课里的问题也有了更加深入地了解。

九、实验改进想法：无。

0123456789100.511.522.533.544.5Step responseTime (sec)A m p l i t u d e实验二一、实验者姓名：二、实验时间：三、实验地点：四、实验题目:一个因果线性移不变系统)2()()2(81.0)(--+-=n x n x n y n y ，求：（1）)(z H ；（2）冲激响应)(n h ；（3）单位阶跃响应)(n u ；（4）)(ωj e H ，并绘出幅频和相频特性。

五、解题分析：离散卷积是数字信号处理中的一个基本运算，MTLAB 提供的计算两个离散序列卷积的函数是conv ，其调用方式为 y=conv(x,h) 。

其中调用参数x,h 为卷积运算所需的两个序列，返回值y 是卷积结果。

MATLAB 函数conv 的返回值y 中只有卷积的结果，没有y 的取值范围。

由离散序列卷积的性质可知，当序列x 和h 的起始点都为k=0时，y 的取值范围为k=0至length(x)+length(h)-2。

信号与系统MATLAB实验全

实验篇信号与系统实验指导实验一、MATLAB 编程基础及典型实例一、实验目的(1) 熟悉MATLAB 软件平台的使用； (2) 熟悉MATLAB 编程方法及常用语句； (3) 掌握MATLAB 的可视化绘图技术；(4) 结合《信号与系统》的特点，编程实现常用信号及其运算。

二、实验原理连续信号是指自变量的取值范围是连续的，且对于一切自变量的取值，除了有若干个不连续点以外，信号都有确定的值与之对应。

严格来说，MATLAB 并不能处理连续信号，而是用等时间间隔点的样值来近似表示连续信号。

当取样时间间隔足够小时，这些离散的样值就能较好地近似连续信号。

矩阵是MATLAB 进行数据处理的基本单元，矩阵运算是MATLAB 最重要的运算。

通常意义上的数量（也称为标量）在MATLAB 系统中是作为1×1的矩阵来处理的，而向量实际上是仅有一行或者一列的矩阵。

通常用向量表示信号的时间取值范围，如n = -5:5，但信号x(n)、向量n 本身的下标都是从1开始的，因此必须用一个与向量x 等长的定位时间变量n ，以及向量x ，才能完整地表示序列x(n)。

这一点详情可参考预备篇示例7的程序说明。

三、实验内容与步骤(1) 新建一个文件夹，以自己的汉语名字命名，以后就用该文件夹专门存放自己所编制的M 文件和产生的图形；将该文件夹设置成当前工作目录。

(2) 绘制信号t)32sin(e x(t)t 2-=的曲线，t 的范围在0 ~ 30s ，取样时间间隔为0.1s.(3) 在n = [-10:10] 范围产生离散序列：⎩⎨⎧≤≤-=其余n0,3n 32n,x(n) ，并绘图。

四、实验报告要求整理并给出“实验内容与步骤”（2）、（3）的程序代码与产生的图形；并回答下面的问题。

(1) 在调用某一函数文件时，该文件中除了输入、输出变量外的其它变量在调用函数结束后是否还存在？这些变量是全局还是局部变量？(2) 设n = －10:0.2:20，你可以通过哪些方法查看向量n 的维数？经过关系运算y = (n >= 3)以后，y 的维数是多少？y 又等于什么？(3) 通过MATLAB 的帮助系统，学习fliplr 函数的功能和使用方法。

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。