信号与线性系统分析实验报告~~
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。
信号与线性系统实验报告
连续信号与系统的复频域分析及MATLAB实现一、实验目的1、掌握MATLAB 实现连续时间信号拉普拉斯变换及逆变换的方法。
2、掌握MATLAB 绘制拉普拉斯变换的三维曲面图，并分析复频域特性和时移特性。
二、实验原理及知识要点1、连续时间非周期信号的拉普拉斯变换及逆变换（laplace( )及ilaplace( )函数）；2、拉普拉斯变换的数值算法；3、绘制拉普拉斯变换的三维曲面图（meshgrid()及mesh()函数）三、实验软件： MATLAB软件四、实验内容及实验记录12.1 利用MATLAB的laplace函数，求下列信号的拉普拉斯变换。
（1）syms t;F=(1-exp(-0.5*t))*Heaviside(t);L=laplace(F)运行的结果为：L =1/s-1/(s+1/2)12.2 利用MATLAB的ilaplace函数，求下列像函数F(s)的拉普拉斯逆变换。
（1）syms s;L=(s+1)/(s*(s+2)*(s+3));F=ilaplace(L)运行的结果：F =1/6+1/2*exp(-2*t)-2/3*exp(-3*t)12.3 利用MATLAB的residue函数求12.2题中（1）小题的拉普拉斯逆变换，并与ilaplace函数的计算结果进行比较。
（1）a=[1 1];b=[1 5 6 0];[k,p,c]=residue(a,b)运行的结果为：k =-0.66670.50000.1667p =-3.0000-2.0000c =[]由上述程序的运行结果知，F(s)有三个单实极点，部分分式展开结果：F(s)=(-2/3)/(s+3)+0.5/(s+2)+(1/6)/s则拉普拉斯逆变换：f(t)=(-2/3e^(-3t)+0.5e^(-2t)+1/6)u(t)用residue函数求出的结果与用ilaplace函数求出的结果是一样的。
只是后者简单点。
12.4 试用MATLAB绘出下列信号拉普拉斯变换的三维曲面图，并通过三维曲面图观察分析信号的幅频特性。
信号与线性系统分析高通滤波器实验报告
《信号与线性系统分析》课程设计高通滤波器的设计、制作及分析学校：伊犁师范学院单位：电子与信息工程学院班级：电信11-2班姓名：刘盼学号：11071201030指导老师：石雁祥设计指标：截止频率为18KHz的高通滤波器一、高通滤波器1、高通滤波器的定义：让某一频率以上的信号分量通过，而对该频率以下的信号分量完全抑制的电容、电感与电阻等器件的组合装置。
2、高通滤波器是指车载功放中能够让中、高频信号通过而不让低频信号通过的电路，其作用是滤去音频信号中的低音成分，增强中音和高音成分以驱动扬声器的中音和高音单元。
3、理想高通滤波器的幅频特性：Ｈ（jw）F/Hz4、实际高通滤波器的幅频特性：H(jw)F/Hz5、截止频率定义：用来说明电路频率特性指标的特殊频率。
当保持电路输入信号的幅度不变，改变频率使输出信号幅度降至最大值的0.707倍，此时的频率称为截止频率。
二、滤波器的工作原理及电路图1、设计低通滤波器的工作电路图如图（1）：Ui＋Uo＋－ －图（1）2、 幅频特性：()1UoR H j j RCUiR j Cωωω===+fRCj H πωωω2)1(11)(2=+=令RC f H π21=可得：当H f f =时 707.022)(==ωj H f=18KHz 是高通滤波器的截止频率，标称值电容C=0.022uF ，由此得出R=402Ω。
3、用MATLAB程序进行仿真程序:clear;r=400;c=0.000000022;f0=0;fn=30000;df=0.01;f=f0:df:fn;w=2.*pi.*f;a=(1./(w.*r.*c)).^2;H=(1./(1+a)).^0.5;plot(f,H);xlabel('f');ylabel('H');运行仿真程序得到如图（2）的结果：00.511.522.53x 1040.10.20.30.40.50.60.70.80.9fHX: 1.807e+004Y: 0.7068图（2）三、高通滤波器的制作和测试1、根据选定电阻、电容的参数，在实验室找到了欧姆电阻和微法电容，安装到电路板上，进行焊接。
信号与系统实验分析报告
信号与系统分析报告实验一：典型信号的观测与测试图1-1 600Hz正弦波信号幅值： 4V，周期：1500ms图1-2 1.4kHz方波信号幅值：2.5V 周期：727ms图1-3 2.2kHz三角波信号幅值：2.2V 周期：512ms图1-4 1000Hz冲击串信号幅值：2.5V 周期：1003ms实验二：线性时不变系统的冲激响应和阶跃响应1.有源低通滤波器的单位冲击和阶跃响应图2-1 1000Hz冲激串为输入信号的输出波形图2-2 500Hz冲激串为输入信号的输出波形图2-3 333Hz冲激串为输入信号的输出波形图2-4 250Hz冲激串为输入信号的输出波形图2-5 200Hz冲激串为输入信号的输出波形图2-6 200Hz方波作为输入信号的输出波形图2-7 1000Hz方波作为输入信号的输出波形图2-8 5kHz方波作为输入信号的输出波形2.无源低通滤波器的单位冲激和阶跃响应图2-9 1000Hz冲激串作为输入信号的输出波形图2-10 500Hz冲激串作为输入信号的输出波形图2-11 333Hz冲激串作为输入信号的输出波形图2-12 250Hz冲激串作为输入信号的输出波形图2-13 200Hz冲激串作为输入信号的输出波形图2-14 5kHz方波作为输入信号的输出波形图2-15 2.2kHz方波作为输入信号的输出波形图2-16 600Hz方波作为输入信号的响应的输出波形实验三：连续信号的分解及频谱图3-1 未被分解的输入1kHz方波信号分析：可以看到该输入方波幅度为2.5V，周期为1030ms，占空比为50%，包含众多奇次频率分量。
由频谱图可以看出，当频率为1kHz时幅度最大。
由傅立叶级数的知识可以知道，方波的傅立叶级数为：a k=sin（πk/2）/kπ，k≠0；当k为偶数（不为零），a k=0。
也就是说，方波的频谱图应只含有奇次分量，对应偶次分量的幅度为零。
实验结果存在较少偶次分量的也正说明了这一点。
实验二线性系统分析
实验二线性系统分析一、实验目的通过实验，掌握线性系统的特性和分析方法，了解系统的幅频特性和相频特性。
二、实验原理1.线性系统线性系统是指遵循叠加原理和比例原理的系统，可以表示为y(t)=h(t)⊗x(t)，其中h(t)为系统的冲激响应，x(t)为输入信号，y(t)为输出信号，⊗为线性卷积操作。
2.系统的频域特性系统的频域特性可以通过离散傅里叶变换（Discrete Fourier Transform，简称DFT）来进行分析，DFT是将离散时间域信号变换到离散频域的方法。
3.系统的幅频特性系统的幅频特性描述了输出信号的幅度随频率变化的规律，可以通过对系统的单位冲激响应进行DFT来得到。
4.系统的相频特性系统的相频特性描述了输出信号的相位随频率变化的规律，可以通过对系统的单位冲激响应进行DFT来得到。
三、实验步骤1.准备工作：a.将信号发生器的频率设置为100Hz，幅度设置为5V。
b.将示波器的触发模式设置为自动，并调节水平位置使信号波形居中显示。
2.测量系统的幅频特性：a.将信号发生器的输出信号连接到线性系统的输入端口，将示波器的通道1连接到线性系统的输入端口，将示波器的通道2连接到线性系统的输出端口。
b.调节示波器的时间基准使波形显示在适当的范围内。
c.调节信号发生器的频率和示波器的触发模式，观察输入信号和输出信号的波形。
d.在示波器中进行幅度测量，并记录下输入信号和输出信号的幅值。
e.使用DFT算法对输入信号和输出信号进行频谱分析，得到幅频特性曲线。
f.绘制输入信号和输出信号的幅频特性曲线，并进行比较和分析。
3.测量系统的相频特性：a.调节信号发生器的频率和示波器的触发模式，观察输入信号和输出信号的相位差。
b.在示波器中进行相位测量，并记录下输入信号和输出信号的相位。
c.使用DFT算法对输入信号和输出信号进行频谱分析，得到相频特性曲线。
d.绘制输入信号和输出信号的相频特性曲线，并进行比较和分析。
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。
西北工业大学_信号与线性系统实验报告_实验一、实验二
西北工业大学信号与线性系统实验报告学号姓名：实验一常用信号的分类与观察1．实验内容（1）观察常用信号的波形特点及其产生方法；（2）学会使用示波器对常用波形参数的测量；（3）掌握JH5004信号产生模块的操作；2．实验过程在下面实验中，按1.3节设置信号产生器的工作模式为11。
（1）指数信号观察：通过信号选择键1，按1.3节设置A组输出为指数信号（此时信号输出指示灯为000000）。
用示波器测量“信号A组”的输出信号。
观察指数信号的波形，并测量分析其对应的a、K参数。
（2）正弦信号观察：通过信号选择键1，按1.3节设置A组输出为正弦信号（此时A组信号输出指示灯为000101）。
用示波器测量“信号A组”的输出信号。
在示波器上观察正弦信号的波形，并测量分析其对应的振幅K、角频率 w。
（3）指数衰减正弦信号观察（正频率信号）：通过信号选择键1、按1.3节设置A组输出为指数衰减余弦信号（此时信号输出指示灯为000001），用示波器测量“信号A组”的输出信号。
通过信号选择键2、按1.3节设置B组输出为指数衰减正弦信号（此时信号输出指示灯为000010），用示波器测量“信号B组”的输出信号。
*分别用示波器的X、Y通道测量上述信号，并以X-Y方式进行观察，记录此时信号的波形，并注意此时李沙育图形的旋转方向。
（该实验可选做）分析对信号参数的测量结果。
（4）*指数衰减正弦信号观察（负频率信号）：（该实验可选做）通过信号选择键1、按1.3节设置A组输出为指数衰减余弦信号（此时信号输出指示灯为000011），用示波器测量“信号A组”的输出信号。
通过信号选择键2、按1.3节设置B组输出为指数衰减正弦信号（此时信号输出指示灯为000100），用示波器测量“信号B组”的输出信号。
分别用示波器的X、Y通道测量上述信号，并以X-Y方式进行观察，记录此时信号的波形，并注意此时李沙育图形的旋转方向。
将测量结果与实验3所测结果进行比较。
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信号与线性系统分析
实验报告
学院：xxxxxxxxxxxxxxx
班级： xxxxxxxxxxxxxx
学号： xxxxxxxxxxxx
姓名： xxxxxxxx
2011-12-13
实验一1. 产生-10<t<10之间的序列和f=sint/t的值
代码：
t=-10:0.5:10;
f=sin(t)./t;
plot(t,f)
波形图：
2. 绘制阶跃函数的波形
定义阶跃函数代码：
function f=heaviside(t);
f=(t>0);
调用阶跃函数代码：
f=heaviside(t);
plot(t,f)
axis([-1,3,-0.2,1.2])
阶跃波形图：
3.画出f=exp(-2*t) .*heaviside(t).
代码：
f=exp(-2*t) .*heaviside(t);
plot(t,f)
axis([-1,5,-0.1,0.4])
波形图：
3. 正弦函数程序函数单数代码：t=-pi:pi/40:pi;
f=sin(2*pi*50*t); plot(t,f)
axis([-3,3,-1.5,1.5]) 波形图：
实验二
连续信号的时域描述与运算
一.信号的平移和反转
1.将函数u（t）=heaviside(t);
代码：
function f=u(t);
f=heaviside(t);
2.画出f(t)=t*[u(t)-u(t-1)]
代码：
f=t.*[u(t)-u(t-1)];
plot(t,f)
axis([-3,3,-0.1,1.2])
波形图：
定义initialsignal（t）= t*[u(t)-u(t-1)]; 代码：
function f=initialsignal(t);
f=t.*[u(t)-u(t-1)];
波形的平移和反转过程：
代码：
t=-2:0.01:2;
f=initialsignal(t);
subplot(231)
plot(t,f)
f1=initialsignal(t+1);
subplot(232)
plot(t,f1)
f2=initialsignal(t-1); subplot(233)
plot(t,f2)
f3=initialsignal(-t); subplot(234)
plot(t,f3)
f4=initialsignal(-t+1); subplot(235)
plot(t,f4)
f5=initialsignal(-t-1); subplot(236)
plot(t,f5)
波形图：
二．信号的尺度变换
代码定义f=initialsignal(t)；
代码：
function f=initialsignal(t);
f（t）=t.*[(u(t)-u(t-1))+(u(t-1)-u(t-2))]; 波形initialsignal(t);
2.绘出f（-2t+2）
代码：
t=-3:0.01:3;
f=initialsignal(t); subplot(231)
plot(t,f)
f1=initialsignal(t+2); subplot(232)
plot(t,f1)
f2=initialsignal(2*t+2); subplot(233)
plot(t,f2)
f3=initialsignal(2*t); subplot(234)
plot(t,f3)
f4=initialsignal(-2*t);
subplot(235)
plot(t,f4)
f5=initialsignal(-2*t+2);
subplot(236)
plot(t,f5)
波形图：
三．卷积积分
F(t)=f1(t)*f2(t)=[u(t)-u(t-1)]*[u(t)-u(t-1)]代码：
符号运算方法代码；
syms tao;
t=sym('t','positive');
ft1=sym('heaviside(t)-heaviside(t-1)'); ft2=sym('heaviside(t)-heaviside(t-1)'); ft_tao=subs(ft1,t,tao)*subs(ft2,t,t-tao); ft=int(ft_tao,tao,0,t);
ft=simplify(ft);
ezplot(ft,[0 2]);
grid on
数值运算方法：
t=-1:0.01:3;
f1=u(t)-u(t-1);
f=0.01*conv(f1,f1);
tmin=-2;
tmax=6;
t1=tmin:0.01:tmax;
plot(t1,f)
grid on
波形图：
实验三
离散信号的时域描述与运算一：1.单边指数序列f（n）=a^n*u(n)
定义u（n）
代码: n=0:10;
a1=1.2;a2=-1.2;a3=0.8;a4=-0.8;
f1=a1.^n;f2=a2.^n;f3=a3.^n;f4=a4.^n;
subplot(221)
stem(n,f1,'fill');xlabel('n');grid on
subplot(222)
stem(n,f2,'fill');xlabel('n');grid on
subplot(223)
stem(n,f3,'fill');xlabel('n');grid on subplot(224)
stem(n,f4,'fill');xlabel('n');grid on 序列图：
二．序列的平移,反转，尺度变换1.序列插零值源程序：
clf;
n=0:50;
x=sin(2*pi*0.12*n);
y=zeros(1,3*length(x));
y([1:3:length(y)])=x;
subplot(211)
subplot(212)
m=0:3*length(x)-1;
stem(m,y,'.')
波形图：
2.序列线性插值源代码
clf;
L=input('intput the interp number L,L='); n=0:49;
x=sin(2*pi*0.12*n);
y=interp(x,L);
subplot(211)
subplot(212)
m=0:50*L-1;
stem(m,y(1:50*L),'.')
运行：intput the interp number L,L=2
序列图：
实验四
连续信号的频域分析1. 周期信号的三角形式的傅里叶级数
源程序：先定义fourierseries函数
function y=fourierseries(m,t);
y=0.5;
for n=1:m
y=y+2*sin(n*pi/2)/(n*pi).*cos(n*pi.*t); end
调用函数画图代码：
t=-6:0.01:6;
d=-6:2:6;
fxx=pulstran(t,d,'rectpuls');
f1=fourierseries(3,t);
f2=fourierseries(9,t);
f3=fourierseries(21,t);
f4=fourierseries(45,t);
subplot(221)
plot(t,fxx,'r',t,f1,'b');
grid on
axis([-6 6 -0.1 1.1]);
subplot(222)
plot(t,fxx,'r',t,f2,'b');
grid on
axis([-6 6 -0.1 1.1]);
subplot(223)
plot(t,fxx,'r',t,f3,'b');
grid on
axis([-6 6 -0.1 1.1]); subplot(224)
plot(t,fxx,'r',t,f4,'b'); grid on
axis([-6 6 -0.1 1.1]);。