信号与系统实验
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。
信号与系统实验报告
信号与系统实验报告
实验名称：信号与系统实验
一、实验目的：
1.了解信号与系统的基本概念
2.掌握信号的时域和频域表示方法
3.熟悉常见信号的特性及其对系统的影响
二、实验内容：
1.利用函数发生器产生不同频率的正弦信号，并通过示波器观察其时域和频域表示。
2.通过软件工具绘制不同信号的时域和频域图像。
3.利用滤波器对正弦信号进行滤波操作，并通过示波器观察滤波前后信号的变化。
三、实验结果分析：
1.通过实验仪器观察正弦信号的时域表示，可以看出信号的振幅、频率和相位信息。
2.通过实验仪器观察正弦信号的频域表示，可以看出信号的频率成分和幅度。
3.利用软件工具绘制信号的时域和频域图像，可以更直观地分析信号的特性。
4.经过滤波器处理的信号，可以通过示波器观察到滤波前后的信号波形和频谱的差异。
四、实验总结：
通过本次实验，我对信号与系统的概念有了更深入的理解，掌
握了信号的时域和频域表示方法。
通过观察实验仪器和绘制图像，我能够分析信号的特性及其对系统的影响。
此外，通过滤波器的处理，我也了解了滤波对信号的影响。
通过实验，我对信号与系统的理论知识有了更加直观的了解和应用。
信号与系统实验
信号与系统实验实验一常用信号分类与观察 (2)实验二阶跃响应与冲激响应 (5)实验三信号卷积实验 (8)实验四矩形脉冲信号的分解 (13)实验五矩形脉冲信号的合成 (18)实验六抽样定理与信号恢复 (20)实验七一阶电路的暂态响应 (26)实验八二阶电路的暂态响应 (30)实验九有源无源滤波器 (34)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特点及产生方法。
2、学会使用示波器对常用波形参数的测量。
二、实验内容1、信号的种类相当的多，这里列出了几种典型的信号，便于观察。
2、这些信号可以应用到后面的“基本运算单元”和“无失真传输系统分析”中。
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、实验原理对于一个系统特性的研究，其中重要的一个方面是研究它的输入输出关系，即在一特定的输入信号下，系统对应的输出响应信号。
因而对信号的研究是对系统研究的出发点，是对系统特性观察的基本手段与方法。
在本实验中，将对常用信号和特性进行分析、研究。
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。
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
实验一 抽样定理与信号恢复一、实验目的1. 观察离散信号频谱，了解其频谱特点；2. 验证抽样定理并恢复原信号。
二、实验原理1. 离散信号不仅可从离散信号源获得，而且也可从连续信号抽样获得。
抽样信号 Fs （t ）=F （t ）·S （t ）。
其中F （t ）为连续信号（例如三角波），S （t ）是周期为Ts 的矩形窄脉冲。
Ts 又称抽样间隔，Fs=1Ts 称抽样频率，Fs （t ）为抽样信号波形。
F （t ）、S （t ）、Fs （t ）波形如图1-1。
t-4T S -T S 0T S 4T S8T S 12T S tt02/1τ1τ2/31τ2/1τ1τ2/31τ2/1τ-(a)(b)(c)图1-1 连续信号抽样过程将连续信号用周期性矩形脉冲抽样而得到抽样信号，可通过抽样器来实现，实验原理电路如图1-2所示。
2. 连续周期信号经周期矩形脉冲抽样后，抽样信号的频谱()∑∞∞--∙=m s s m m SaTsA j )(22s F ωωπδτωτω 它包含了原信号频谱以及重复周期为fs （f s =πω2s 、幅度按ST A τSa （2τωs m ）规律变化的原信号频谱，即抽样信号的频谱是原信号频谱的周期性延拓。
因此，抽样信号占有的频带比原信号频带宽得多。
以三角波被矩形脉冲抽样为例。
三角波的频谱 F （j ω）=∑∞-∞=-K k k sa E )2()2(12τπωδππ抽样信号的频谱Fs （j ω）=式中 取三角波的有效带宽为31ω18f f s =作图，其抽样信号频谱如图1-3所示。
图1-2 信号抽样实验原理图)(2(212s m k s m k k Sa m Sa TS EA ωωωδπτωτπ--∙∙∑∞-∞=-∞=111112ττπω==f 或(b) 抽样信号频谙图1-3 抽样信号频谱图如果离散信号是由周期连续信号抽样而得，则其频谱的测量与周期连续信号方法相同，但应注意频谱的周期性延拓。
信号与系统实验报告
信号与系统实验报告目录1. 内容概要 (2)1.1 研究背景 (3)1.2 研究目的 (4)1.3 研究意义 (4)2. 实验原理 (5)2.1 信号与系统基本概念 (7)2.2 信号的分类与表示 (8)2.3 系统的分类与表示 (9)2.4 信号与系统的运算法则 (11)3. 实验内容及步骤 (12)3.1 实验一 (13)3.1.1 实验目的 (14)3.1.2 实验仪器和设备 (15)3.1.4 实验数据记录与分析 (16)3.2 实验二 (16)3.2.1 实验目的 (17)3.2.2 实验仪器和设备 (18)3.2.3 实验步骤 (19)3.2.4 实验数据记录与分析 (19)3.3 实验三 (20)3.3.1 实验目的 (21)3.3.2 实验仪器和设备 (22)3.3.3 实验步骤 (23)3.3.4 实验数据记录与分析 (24)3.4 实验四 (26)3.4.1 实验目的 (27)3.4.2 实验仪器和设备 (27)3.4.4 实验数据记录与分析 (29)4. 结果与讨论 (29)4.1 实验结果汇总 (31)4.2 结果分析与讨论 (32)4.3 结果与理论知识的对比与验证 (33)1. 内容概要本实验报告旨在总结和回顾在信号与系统课程中所进行的实验内容，通过实践操作加深对理论知识的理解和应用能力。
实验涵盖了信号分析、信号处理方法以及系统响应等多个方面。
实验一：信号的基本特性与运算。
学生掌握了信号的表示方法，包括连续时间信号和离散时间信号，以及信号的基本运算规则，如加法、减法、乘法和除法。
实验二：信号的时间域分析。
在本实验中，学生学习了信号的波形变换、信号的卷积以及信号的频谱分析等基本概念和方法，利用MATLAB工具进行了实际的信号处理。
实验三：系统的时域分析。
学生了解了线性时不变系统的动态响应特性，包括零状态响应、阶跃响应以及脉冲响应，并学会了利用MATLAB进行系统响应的计算和分析。
信号与系统实验报告
信号与系统实验报告一、信号的时域基本运算1．连续时间信号的时域基本运算两实验之一实验分析：输出信号值就等于两输入信号相加（乘）。
由于b=2，故平移量为2时，实际是右移1，符合平移性质。
两实验之二心得体会：时域中的基本运算具有连续性，当输入信号为连续时，输出信号也为连续。
平移，伸缩变化都会导致输出结果相对应的平移伸缩。
2.离散时间信号的时域基本运算两实验之一实验分析：输出信号的值是对应输入信号在每个n值所对应的运算值，当进行拉伸变化后，n值数量不会变，但范围会拉伸所输入的拉伸系数。
两实验之二心得体会：离散时间信号可以看做对连续时间信号的采样，而得到的输出信号值，也可以看成是连续信号所得之后的采样值。
二、连续信号卷积与系统的时域分析1.连续信号卷积积分两实验之一实验分析：当两相互卷积函数为冲激函数时，所卷积得到的也是一个冲激函数，且该函数的冲激t值为函数x，函数y冲激t值之和。
两实验之二心得体会：连续卷积函数每个t值所对应的卷积和可以看成其中一个在k值取得的函数与另外一个函数相乘得到的一个分量函数，并一直移动k值直至最后，最后累和出来的最终函数便是所得到的卷积函数。
3.RC电路时域积分两实验之一实验分析：全响应结果正好等于零状态响应与零输入响应之和。
两实验之二心得体会：具体学习了零状态，零输入，全响应过程的状态及变化，与之前所学的电路知识联系在一起了。
三、离散信号卷积与系统的时域分析1.离散信号卷积求和两实验之一实验分析：输出结果的n值是输入结果的k号与另一个n-k的累和两实验之二心得体会：直观地观察到卷积和的产生，可以看成连续卷积的采样形式，从这个方面去想，更能深入地理解卷积以及采样的知识。
2.离散差分方程求解两实验之一实验分析：其零状态响应序列为0 0 4 5 7.5，零输入响应序列为2 4 5 5.5 5.75，全状态响应序列为2 4 9 10.5 13.25，即全状态=零输入+零状态。
两实验之二心得体会：求差分方程时，可以根据全状态响应是由零输入输入以及零状态相加所得，分开来求，同时也加深了自己对差分方程的求解问题的理解。
信号与系统实验报告
信号与系统实验报告在现代科学与工程领域中，信号与系统是一个至关重要的研究方向。
信号与系统研究的是信号的产生、传输和处理，以及系统对信号的响应和影响。
在这个实验报告中，我们将讨论一些关于信号与系统实验的内容，以及实验结果的分析和讨论。
实验一：信号的采集与展示在这个实验中，我们学习了信号的采集与展示。
信号是通过传感器或其他仪器采集的电压或电流的变化，可以是连续的或离散的。
我们使用示波器和数据采集卡来采集信号，并在计算机上进行展示和分析。
实验二：线性时不变系统的特性线性时不变系统是信号与系统中的重要概念。
在这个实验中，我们通过观察系统对不同的输入信号作出的响应来研究系统的特性。
我们使用信号发生器产生不同的输入信号，并观察输出信号的变化。
通过比较输入信号和输出信号的频谱以及幅度响应，我们可以了解系统的频率响应和幅频特性。
实验三：系统的时域特性分析在这个实验中，我们将研究系统的时域特性。
我们使用了冲击信号和阶跃信号作为输入信号，观察输出信号的变化。
通过测量系统的冲击响应和阶跃响应，我们可以了解系统的单位冲激响应和单位阶跃响应。
实验四：卷积与系统的频域特性在这个实验中，我们学习了卷积的概念和系统的频域特性。
卷积是信号与系统中的重要运算，用于计算系统对输入信号的响应。
我们通过使用傅里叶变换来分析系统的频域特性，观察输入信号和输出信号的频谱变化。
实验五：信号的采样与重构在这个实验中，我们研究了信号的采样与重构技术。
信号的采样是将连续时间的信号转换为离散时间的过程，而信号的重构是将离散时间的信号恢复为连续时间的过程。
我们使用数据采集卡来对信号进行采样，并使用数字滤波器来进行信号的重构。
通过观察信号的采样和重构结果，我们可以了解采样率对信号质量的影响。
实验六：系统的稳定性与性能在这个实验中，我们研究了系统的稳定性与性能。
系统的稳定性是指系统对输入信号的响应是否有界，而系统的性能是指系统对不同频率信号的响应如何。
我们使用极坐标图和Nyquist图来分析系统的稳定性和性能，通过观察图形的变化来评估系统的性能。
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。
信号与系统实验报告
实验三常见信号的MATLAB表示及运算一、实验目的1. 熟悉常见信号的意义、特性及波形2. 学会使用MATLAB表示信号的方法并绘制信号波形3.掌握使用MATLAB进行信号基本运算的指令4.熟悉用MATLAB实现卷积积分的方法二、实验原理根据MA TLAB的数值计算功能和符号运算功能, 在MATLAB中, 信号有两种表示方法, 一种是用向量来表示, 另一种则是用符号运算的方法。
在采用适当的MATLAB语句表示出信号后, 就可以利用MATLAB中的绘图命令绘制出直观的信号波形了。
1.连续时间信号从严格意义上讲, MATLAB并不能处理连续信号。
在MATLAB中, 是用连续信号在等时间间隔点上的样值来近似表示的, 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出连续信号。
在MATLAB中连续信号可用向量或符号运算功能来表示。
⑴向量表示法对于连续时间信号, 可以用两个行向量f和t来表示, 其中向量t是用形如的命令定义的时间范围向量, 其中, 为信号起始时间, 为终止时间, p为时间间隔。
向量f为连续信号在向量t所定义的时间点上的样值。
⑵符号运算表示法如果一个信号或函数可以用符号表达式来表示, 那么我们就可以用前面介绍的符号函数专用绘图命令ezplot()等函数来绘出信号的波形。
⑶常见信号的MATLAB表示单位阶跃信号单位阶跃信号的定义为:方法一: 调用Heaviside(t)函数首先定义函数Heaviside(t) 的m函数文件,该文件名应与函数名同名即Heaviside.m。
%定义函数文件,函数名为Heaviside,输入变量为x,输出变量为yfunction y= Heaviside(t)y=(t>0); %定义函数体, 即函数所执行指令%此处定义t>0时y=1,t<=0时y=0, 注意与实际的阶跃信号定义的区别。
方法二: 数值计算法在MATLAB中, 有一个专门用于表示单位阶跃信号的函数, 即stepfun( )函数, 它是用数值计算法表示的单位阶跃函数。
信号与系统的实验报告
信号与系统的实验报告信号与系统的实验报告引言：信号与系统是电子工程、通信工程等领域中的重要基础学科，它研究的是信号的传输、处理和变换过程，以及系统对信号的响应和特性。
在本次实验中，我们将通过实际操作和数据分析，深入了解信号与系统的相关概念和实际应用。
实验一：信号的采集与重构在这个实验中，我们使用了示波器和函数发生器来采集和重构信号。
首先，我们通过函数发生器产生了一个正弦信号，并将其连接到示波器上进行观测。
通过调整函数发生器的频率和幅度，我们可以观察到信号的不同特性，比如频率、振幅和相位等。
然后，我们将示波器上的信号通过数据采集卡进行采集，并使用计算机软件对采集到的数据进行处理和重构。
通过对比原始信号和重构信号，我们可以验证信号的采集和重构过程是否准确。
实验二：信号的时域分析在这个实验中，我们使用了示波器和频谱分析仪来对信号进行时域分析。
首先，我们通过函数发生器产生了一个方波信号，并将其连接到示波器上进行观测。
通过调整函数发生器的频率和占空比，我们可以观察到方波信号的周期和占空比等特性。
然后，我们使用频谱分析仪对方波信号进行频谱分析，得到信号的频谱图。
通过分析频谱图，我们可以了解信号的频率成分和能量分布情况，进而对信号的特性进行深入研究。
实验三：系统的时域响应在这个实验中，我们使用了函数发生器、示波器和滤波器来研究系统的时域响应。
首先，我们通过函数发生器产生了一个正弦信号，并将其连接到滤波器上进行输入。
然后，我们通过示波器观测滤波器的输出信号，并记录下其时域波形。
通过改变滤波器的参数，比如截止频率和增益等，我们可以观察到系统对信号的响应和滤波效果。
通过对比输入信号和输出信号的波形，我们可以分析系统的时域特性和频率响应。
实验四：系统的频域响应在这个实验中，我们使用了函数发生器、示波器和频谱分析仪来研究系统的频域响应。
首先，我们通过函数发生器产生了一个正弦信号，并将其连接到系统中进行输入。
然后，我们通过示波器观测系统的输出信号，并记录下其时域波形。
信号与系统实验(MATLAB西电版)课件
课程反馈
学习体验
学生们对这门信号与系统实验课 程的总体学习体验如何?是否达到 了预期目标?
实验内容
实验内容是否安排合理,能够帮助 学生深入理解相关知识点?是否存 在需要优化的地方?
实验环境
实验在电子实验室进行,学生可以使用示波 器、信号发生器等仪器设备来验证 MATLAB仿真结果。
MATLAB基础入门
初识MATLAB
了解MATLAB的基本界面、工作区和编辑器，掌握基本的命令操作。
数据类型与运算
学习MATLAB中常用的数据类型,如标量、向量和矩阵,并熟练使用各种数学运算 。
编程基础
MATLAB应用
学生对MATLAB的使用是否感到 困难?是否需要提供更多的入门指 导和示例代码?
教学反馈
学生对教学方式、教学质量以及 师生互动是否满意?有何建议和意 见?
线性时不变系统
定义
线性时不变系统是一类特殊的 动态系统,它具有线性和时不 变的特性,能够对输入信号进 行处理并产生输出信号。
特性
线性时不变系统满足叠加原理 和时不变性,可以利用卷积运 算来描述系统的输入输出关系 。
应用
线性时不变系统广泛应用于声 音信号处理、图像处理、通信 系统等领域,为信号分析与处 理提供了重要理论基础。
傅里叶级数
周期性信号的表示
傅里叶级数可以将任意周期性信号分解 为无限个正弦和余弦函数的叠加,这样 为信号分析和处理提供了强大的工具。
系数计算
通过积分运算可以计算出每个频率分量 对应的振幅和相位系数,从而获得信号 的频域表达。
信号与系统实验
信号与系统实验
信号与系统实验是指通过实验手段来研究和验证信号与系统的原理、性质、特性以及处理方法等内容。
它是信号与系统学科教学中非常重要的一部分，可以帮助学生深入理解信号与系统的原理和方法，并提高他们的实验能力和创新能力。
信号与系统实验通常包括以下几个方面：
1. 基本信号的产生和分析：产生基本信号（如正弦波、方波、锯齿波等）并对其进行分析，如频域特性、时域特性等。
2. 线性系统的模拟和测量：通过外部输入信号以及系统的输出信号来验证系统的线性性质，并测量系统的频率响应、阻抗等参数。
3. 卷积的实验验证：通过卷积的实验验证卷积的性质，并研究其应用于信号处理的例子。
4. 连续时间信号的采样和重构：通过模拟信号采样和重构实验来验证采样定理，以及研究采样率等相关内容。
5. FFT算法的实现和应用：通过实现快速傅里叶变换算法，研究其原理和应用于频域分析的例子。
综上所述，信号与系统实验对于学生理解和掌握信号与系统原理和应用方法具有重要的意义，通过实验可以更加深入地了解和掌握信号与系统的基本概念、算法以及应用技术。
信号与系统 实验报告
信号与系统实验报告信号与系统实验报告一、引言信号与系统是电子信息工程领域中的重要基础课程，通过实验可以加深对于信号与系统理论的理解和掌握。
本次实验旨在通过实际操作，验证信号与系统的基本原理和性质，并对实验结果进行分析和解释。
二、实验目的本次实验的主要目的是：1. 了解信号与系统的基本概念和性质；2. 掌握信号与系统的采样、重建、滤波等基本操作；3. 验证信号与系统的时域和频域特性。
三、实验仪器与原理1. 实验仪器本次实验所需的主要仪器有：信号发生器、示波器、计算机等。
其中，信号发生器用于产生不同类型的信号，示波器用于观测信号波形，计算机用于数据处理和分析。
2. 实验原理信号与系统的基本原理包括采样定理、重建定理、线性时不变系统等。
采样定理指出，对于带限信号，为了能够完全恢复原始信号，采样频率必须大于信号最高频率的两倍。
重建定理则是指出，通过理想低通滤波器可以将采样得到的离散信号重建为连续信号。
四、实验步骤与结果1. 采样与重建实验首先，将信号发生器输出的正弦信号连接到示波器上，观察信号的波形。
然后，将示波器的输出信号连接到计算机上，进行采样，并通过计算机对采样信号进行重建。
最后，将重建得到的信号与原始信号进行对比，分析重建误差。
实验结果显示，当采样频率满足采样定理时，重建误差较小，重建信号与原始信号基本一致。
而当采样频率不满足采样定理时，重建信号存在失真和混叠现象。
2. 系统特性实验接下来，通过调节示波器和信号发生器的参数，观察不同系统对信号的影响。
例如，将示波器设置为高通滤波器，通过改变截止频率，观察信号的低频衰减情况。
同样地，将示波器设置为低通滤波器，观察信号的高频衰减情况。
实验结果表明，不同系统对信号的频率特性有着明显的影响。
高通滤波器会使低频信号衰减，而低通滤波器则会使高频信号衰减。
通过调节滤波器的参数，可以实现对信号频率的选择性衰减。
五、实验分析与讨论通过本次实验，我们对信号与系统的基本原理和性质有了更深入的理解。
《信号与系统》实验报告
《信号与系统》实验报告目录一、实验概述 (2)1. 实验目的 (2)2. 实验原理 (3)3. 实验设备与工具 (4)二、实验内容与步骤 (5)1. 实验一 (6)1.1 实验目的 (7)1.2 实验原理 (7)1.3 实验内容与步骤 (8)1.4 实验结果与分析 (9)2. 实验二 (10)2.1 实验目的 (12)2.2 实验原理 (12)2.3 实验内容与步骤 (13)2.4 实验结果与分析 (14)3. 实验三 (15)3.1 实验目的 (16)3.2 实验原理 (16)3.3 实验内容与步骤 (17)3.4 实验结果与分析 (19)4. 实验四 (20)4.1 实验目的 (20)4.2 实验原理 (21)4.3 实验内容与步骤 (22)4.4 实验结果与分析 (22)三、实验总结与体会 (24)1. 实验成果总结 (25)2. 实验中的问题与解决方法 (26)3. 对信号与系统课程的理解与认识 (27)4. 对未来学习与研究的展望 (28)一、实验概述本实验主要围绕信号与系统的相关知识展开，旨在帮助学生更好地理解信号与系统的基本概念、性质和应用。
通过本实验，学生将能够掌握信号与系统的基本操作，如傅里叶变换、拉普拉斯变换等，并能够运用这些方法分析和处理实际问题。
本实验还将培养学生的动手能力和团队协作能力，使学生能够在实际工程中灵活运用所学知识。
本实验共分为五个子实验，分别是：信号的基本属性测量、信号的频谱分析、信号的时域分析、信号的频域分析以及信号的采样与重构。
每个子实验都有明确的目标和要求，学生需要根据实验要求完成相应的实验内容，并撰写实验报告。
在实验过程中，学生将通过理论学习和实际操作相结合的方式，逐步深入了解信号与系统的知识体系，提高自己的综合素质。
1. 实验目的本次实验旨在通过实践操作，使学生深入理解信号与系统的基本原理和概念。
通过具体的实验操作和数据分析，掌握信号与系统分析的基本方法，提高解决实际问题的能力。
信号与系统实验报告
信号与系统实验报告信号与系统实验报告引言信号与系统是电子与通信工程领域中的重要基础课程，通过实验可以更好地理解信号与系统的概念、特性和应用。
本实验报告旨在总结和分析在信号与系统实验中所获得的经验和结果，并对实验进行评估和展望。
实验一：信号的采集与重构本实验旨在通过采集模拟信号并进行数字化处理，了解信号采集与重构的原理和方法。
首先，我们使用示波器采集了一个正弦信号，并通过模数转换器将其转化为数字信号。
然后，我们利用数字信号处理软件对采集到的信号进行重构和分析。
实验结果表明，数字化处理使得信号的重构更加准确，同时也提供了更多的信号处理手段。
实验二：滤波器的设计与实现在本实验中，我们学习了滤波器的基本原理和设计方法。
通过使用滤波器，我们可以对信号进行频率选择性处理，滤除不需要的频率分量。
在实验中，我们设计了一个低通滤波器，并通过数字滤波器实现了对信号的滤波。
实验结果表明，滤波器能够有效地滤除高频噪声，提高信号的质量和可靠性。
实验三：系统的时域和频域响应本实验旨在研究系统的时域和频域响应特性。
我们通过输入不同频率和幅度的信号，观察系统的输出响应。
实验结果表明，系统的时域响应可以反映系统对输入信号的时域处理能力，而频域响应则可以反映系统对输入信号频率成分的处理能力。
通过分析系统的时域和频域响应，我们可以更好地理解系统的特性和性能。
实验四：信号的调制与解调在本实验中，我们学习了信号的调制与解调技术。
通过将低频信号调制到高频载波上，我们可以实现信号的传输和远距离通信。
实验中，我们使用调制器将音频信号调制到无线电频率上，并通过解调器将其解调回原始信号。
实验结果表明，调制与解调技术可以有效地实现信号的传输和处理，为通信系统的设计和实现提供了基础。
结论通过本次信号与系统实验，我们深入了解了信号的采集与重构、滤波器的设计与实现、系统的时域和频域响应以及信号的调制与解调等基本概念和方法。
实验结果表明，信号与系统理论与实践相结合，可以更好地理解和应用相关知识。
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实验一 连续时间系统的模拟一. 实验目的了解用集成运算放大器构成基本运算单元——标量乘法器、加法器和积分器，以及它们的组合全加积分器的方法。
掌握用以上基本运算单元以及它们的组合构成模拟系统，模拟一阶和二阶连续时间系统的原理和方法，并用实验测定模拟系统的特性。
实验原理说明1模拟连续时间系统的意义由于自然界的相似性，许多不同的系统具有相同的特性。
不论是物理系统还是非物理系统，不论是电系统还是非电系统，只要是连续的线性时不变系统，都可以用线性常系数微分方程来描述。
把一具体的物理设备经过数学处理，抽象为数学表示，从而便于研究系统的性能，这在理论上是很重要的一步；有时，也需要对一系统进行实验模拟，通过实验观察研究当系统参数或输入信号改变时，系统响应的变化。
这时并不需要在实验里去仿制真实系统，而只要根据系统的数学描述，用模拟装置组成实验系统，它可以与实际系统完全不同，只要与实际系统具有同样的微分方程数学表示，即输入输出关系（也即传输函数或系统响应）完全相同即可。
系统的模拟是指数学意义上的模拟。
本实验即由微分方程的相似性出发，用集成运算放大器组成的电路来模拟一阶系统（RC 低通电路）和二阶系统（RLC 带通谐振电路） ２． 2集成运算放大器构成基本运算单元——标量乘法器、加法器和积分器，以及它们的组合全加积分器连续时间系统的模拟，通常由三个基本运算单元——标量乘法器、加法器和积分器构成，实际上还常常用到它们的组合全加积分器，这些运算单元都可以用集成运算放大器构成。
（1） 标量乘法器（又称比例放大器）图2-1（a ） 反相标量乘法器 图2-1（b ） 同相标量乘法器电路 反相标量乘法器电路如图2-1(a)所示： i i Fo u k u R R u ⋅=-=1式中比例系数k 为：1R R k F-= 当R 1=R F 时，k = -1，则u o = - u i ，成为反相跟随器。
同相标量乘法器电路如图2-1(b)所示，有： i i Fo u k u R R u ⋅=+=)1(1式中：11R R k F+=标量乘法器符号如图2-1(c)所示。
ui o = ku图2-1(c) 标量乘法器符号（2） 积分器反相积分器电路如图2-2(a)所示，有： ⎰-=dt u RCu i o 1积分符号如图2-2 (b)u ou i ⎰=dt u u i o图2-2(a) 反相积分器 图2-2(b) 积分符号（3） 加法器u i1 u i1o u i2 u o = -(u i1+ u i2i2图2-3(a) 反相加法器 图2-3(b) 同相加法器符号反相加法器电路如图2-3(a)所示，有： )(2211i F i F o u R Ru R R u +-= 当R F = R 1 = R 2有：u o = - (u i1 + u i2 )可见，输出电压u o 为两个输入电压之和取反相，若再加一个反相器或改变反馈网络的接法，可得到同相加法器，其符号如图2-3(b)所示。
加法器电路中R P = R 1//R 2//R F 用于保证外部电路平衡对称，以补偿运放本身偏置电流及漂移的影响。
（4） 全加积分器u i1u i2 u o图2-4(a) 全加积分器电路全加积分器电路如图2-4(a)所示，有：⎰+-=dt u CR u C R u i i o )11(2211 全加积分器符号如图2-4(b)所示。
u i1dt C R u C R u i i ⎰⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-2211i2图2-4(b) 全加积分器符号3一阶和二阶连续时间系统的模拟方法 （1） 一阶系统微分方程运算的模拟+ u i (t) - 对图2-5(a)的RC 低通电路，可用一阶微分方程描述：dtC R u u R R C R o i F ⎰⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+⋅-2111图2-5(b) 一阶系统模拟框图R F = 10ku i o TPGND图2-5(c) 一阶系统的实验电路图此一阶系统微分方程运算可用图2-5(b)的框图模拟，可用图2-5(c)的实际电路来实现，有：i Fo o u R R RC u RC u 111⋅=+' 与原系统相比，输出响应放大了，放大倍数1R R A F =，截止频率RC f o π21=，时间常数RC =τ。
电路中+U 和-U 作为运放的直流供电电源。
该模拟系统实际上是一个有源滤波器，它与只由R 、L 、C 无源元件组成的无源滤波器相比，无需体积大的电感器和大的电容器，所以整体的电路体积小了，而且具有信号放大作用，带负载的能力也加强了，而频率特性相同。
（2） 二阶系统微分方程运算的模拟u u o对图2-6(a)的RLC 带通谐振电路，可用二阶微分方程描述：i o o ou L R u C L u L R u '=+'+''0000001此二阶系统微分方程运算可用图2-6(b)的框图模拟，可用图2-6(c)的实际电路来实现，有：整理得：⎰⋅-+⋅--='dt u C R C R u R R R R R C R u C R u oo a b b i o221111111111////11i o o a b b o u C R u C R C R u R R R R R C R u '-=⋅+'+⋅+''1122111111111////1与原系统相比：221100111100111////1C R C R C L R R R R R C R L R ab b ⋅=+⋅=可以看出：输出响应放大了，且反相放大倍数bab R R R R R A ////11+-= ，中心频率221121C R C R f o π=，品质因数ba b R R R R R C R C R Q ////112211+⋅=。
u iu o图2-6(b) 二阶系统模拟框图4测定模拟系统特性的方法模拟系统的特性可用系统的输入输出关系表征，如传输函数io U U j H =)(ω或输入波形一定u i u o= 10k反相器 反相积分器图2-6(c) 二阶系统的实验电路图由图2-6(c) 二阶系统的实验电路可实际测得如图2-6(d)所示的频率响应特性曲线图f0图2-6(d) 频率响应特性曲线三．实验内容及步骤1．一阶模拟系统阶跃响应的观测（1）对图2-5(c)的实际电路，在输入端TP201处输入幅度U im = 0.2V，频率f = 200Hz 的“方波”，观测输入波形及输出（TP203处）响应波形，比较输入波形与输出波形的周期和幅度，测量时间常数τ和放大倍数A。
（2）输入幅度U im = 0.2V的正弦波信号，由低频（200Hz左右）开始，缓慢改变正弦波信号频率，测出低通滤波器的截止频率f c。
2．二阶模拟系统频率特性测试对图2-6(c)的实际电路，在输入端TP205处输入幅度U im = 0.2V正弦波，改变正弦波信号频率，此时，应注意保持输入电压不变，记录相应的输出（TP207处）电压值，画出幅频特性曲线，测定系统的放大倍数A、中心频率f0及其频带宽度B W，计算品质因素Q。
四．实验报告要求1．绘制一阶模拟系统输入波形与输出波形，标出峰峰值电压及周期；对一阶模拟系统的放大倍数A、截止频率f c和时间常数τ的实测值与理论值进行比较。
2．绘制二阶模拟系统频率特性曲线图，标出中心频率f0及其频带宽度B W。
五．实验设备1 双踪示波器 1台2 信号系统实验箱 1台实验二阶跃响应与冲激响应一、实验目的1、观察和测量RLC串联电路的阶跃响应与冲激响应的波形和有关参数，并研究其电路元件参数变化对响应状态的影响；2、掌握有关信号时域的测量方法。
二、实验原理说明实验如图1—1所示为RLC串联电路的阶跃响应与冲激响应，其响应有以下三种状态：1、当电阻R＞2 LC时，称过阻尼状态；2、当电阻R = 2 LC时，称临界状态；3、当电阻R＜2 LC时，称欠阻尼状态。
冲激信号是阶跃信号的导数，所以对线性时不变系统冲激响应也是阶跃响应的导数。
为了便于用示波器观察响应波形，实验用中用周期方波代替阶跃信号。
而用周期方波通过微分电路后得到的尖顶脉冲代替冲激信号。
三、实验内容与步骤1、阶跃响应波形观察与参数测量设激励信号为方波，其幅度为1.5V有效值，频率为1KHz。
①从SG403输入信号。
②调整激励信号源为方波，调节W401频率旋钮，使f=1KHz，信号幅度为1.5V。
③示波器CH1接于TP404，调整W401，使电路分别工作在欠阻尼、临界和过阻尼三种状态，并将实验数据填入表格4—1中。
注：描绘波形要使三种状态的X轴坐标（扫描时间）一致。
2、冲激响应的波形观察冲激信号是由阶跃信号经过微分电路而得到。
①将信号发生器输出端与SG401相连。
（频率与幅度不变1KHz,1.5V,方波）；②示波器接于TP402，观察经微分后响应波形（等效为冲激激励信号）；③连接SG402与SG403④示波器接于TP404⑤观察TP404端三种状态波形，并填于表4—2中。
1、描绘同样时间轴阶跃响应与冲激响应的输入、输出电压波形时，要标明信号幅度A 、周期T 、方波脉宽T 1以及微分电路的τ值。
2、分析实验结果，说明电路参数变化对状态的影响。
五、实验设备1、双踪示波器 1台2、信号系统实验箱 1台注1：阶跃响应的动态指标现将阶跃响应的动态指标定义如下：上升时间t r ：y （t ）从0.1到第一次达到0.9所需的时间。
峰值时间t p ：y （t ）从0上升到y max 所需的时间。
调节时间t s ：y （t ）的振荡包络线进入到稳态值的±5%误差范围所需的时间。
最大超调量δ：二阶系统的微分方程常有如下的形式：y ″(t)+2ξωo y'(t)+ω2 0y(t) = ω2 0f(t) （1—1）式中：ξ为阻尼系数，ωo 为无阻尼振荡角频率。
当ξ＞1时为过阻尼，ξ=1时为临界阻尼，0＜ξ＜1时为欠阻尼，ξ=0时为无阻尼。
在工程上，系统在欠阻尼状态下的阶跃响应最为有用。
在工程测量和理论分析中规定了响应的若干指标，如上升时间、调节时间、超调量等。
这里简要说明欠阻尼情况下的重要结论。
式（1—1）的特征方程为λ2+ 2ξωo λ+ω2 0 = 0在0＜ξ＜的情况下，其特征根为λ1，2= -ξωo +j ωd式中ωd = ωo 1-ξ2设输入f(t) = ε(t) ，则阶跃响应图1-2 阶跃响应%100)()(max⨯∞∞-=y y y p δs (t) =ω2 0ε(t)*(t e 1λ *t e 2λ)ε(t)=1-（1—2）式中φ = arctg 1—ξ2ξ根据上述定义，各动态指标既可以直接用示波器测量，也可以依据系统参数计算。