信号与系统实验手册

信 号 与 系 统

实 验 指 导 手 册

通信教研室 编

河南师范大学计算机与信息技术学院

二Ｏ一Ｏ年三月

目 录

实验1 实验仪表使用练习........................................................................................... 1 实验2 基于MATLAB的信号时域表示 .................................................................... 2 实验3 阶跃响应与冲激响应....................................................................................... 3 实验4 用MATLAB实现连续信号卷积 .................................................................... 6 实验5 信号卷积实验................................................................................................... 7 实验6 矩形脉冲信号的分解..................................................................................... 11 实验7 矩形脉冲信号的合成..................................................................................... 15 实验8 谐波幅度对波形合成的影响......................................................................... 17 实验9 谐波相位对波形合成的影响......................................................................... 20 实验10 抽样定理与信号恢复................................................................................... 21 实验11 数字滤波器的设计 ....................................................................................... 28 实验12 用MATLAB进行信号频谱分析 ................................................................ 29

实验1 实验仪表使用练习

一、实验目的

1.了解课程中所使用的RZ8663信号与系统模块组成，及各部件的基本功能。 2.了解示波器在信号检测方面的使用方法，及频率计的使用方法。

二、实验内容

熟悉信号与系统实验中所使用到的实验模块功能，熟练使用示波器观察信号波形。

三、实验步骤

① 打开RZ8663实验箱，观察其模块组成，了解各模块功能。 ② 给示波器加上电源，对自检信号进行校正。

③ J702置于“三角”，选择输出信号为“三角波”，拨动开关K701选择“函数”。 ④ 默认输出信号频率为2KHz，按下S702使输出频率为500Hz。 ⑤ 示波器的CH1接于TP702，观察信号源输出信号的波形。

⑥ 调整信号源输出信号的频谱及信号类型，重新在示波器上观察信号波形。

四、实验报告要求

1.描绘频率为500Hz，2KHz下正弦波和三角波的波形，标明信号幅度A、周期T。 2.调整信号源，观察占空比为1/2的方波信号并画出其波形。

五、实验设备

1. 双踪示波器 1台 2. 信号系统实验箱 1台 3. 导线若干

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实验2 基于MATLAB的信号时域表示

一、实验目的

利用 MATLAB 实现信号的时域表示以及图形表示。

二、实验内容

连续信号的MATLAB描述：列出单位冲激函数、单位阶跃函数、复指数函数的MATLAB表达式。

三、实验步骤

1.建模： (1).单位冲激函数

?(t)无法直接用MATLAB描述，可以把它看作是宽度为?（程序中用dt表示），幅度为1/?的矩形脉冲，即

???(t?t1)?1/?,x1(t)???0,elset1?t?t1??

表示在t=t1处的冲激。

(2).单位阶跃函数

在t=t1处跃升的阶跃可写为u(t-t1)定义为：

?u(t?t1)?1,x2(t)???0,elset1?t

(3).复指数函数

x3(t)=exp{(u+j?)t}

若?=0，它是实指数函数；若u=0，则为虚指数函数，其实部为余弦函数，虚部为正弦函数。本例u=-0.5, ?=10。

2.用MATLAB编写程序实现上述函数。 3.运行程序，观看相应函数的曲线图。

四、实验报告要求

1.预习实验原理

2.对实验内容编写程序(M文件) 3.绘出前两种函数的曲线图

五、实验设备

1.装MATLAB软件的计算机 1台

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实验3 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

实验如图1所示为RLC串联电路的数字滤波器阶跃响应与冲激响应的电路连接图，图1(a)为阶跃响应电路连接示意图；图1(b)为冲激响应电路连接示意图。

图1 (a) 阶跃响应电路连接示意图 P914 P915 TP906 1 信号源 方波信号 W902 10KΩ L1 10mH C2 0.1μ

其响应有以下三种状态： （1）当电阻R＞2 （2）当电阻R = 2 （3）当电阻R＜2

L 时，称过阻尼状态； C

L 时，称临界状态； C

L 时，称欠阻尼状态。 C

信号源 C1 方波信号 R1 1KΩ P912 产生冲激信号 TP913 1 TP906 1 L1 10mH W902 10KΩ C2 0.1μ

图1 (b) 冲激响应电路连接示意图

现将阶跃响应的动态指标定义如下：

上升时间tr：y(t)从0到第一次达到稳态值y(∞)所需的时间。 峰值时间tp：y(t)从0上升到ymax所需的时间。

调节时间ts：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。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/zpuf.html