信号与测试技术实验报告-北航

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1、成绩北京航空航天大学信号与测试技术实验报告学院自动化科学与电气工程学院专业方向自动化班级110326学生姓名11031138余永超指导教师实验1基本信号分析1・实验目的(1)掌握基本信号的时域和频域分析方法(2)掌握信号的自相关和互相关分析，了解其应用2.实验内容(1)产生不同的周期信号，包括正弦信号、方波信号、锯齿波信号，在时域分析这些波形特征(幅值、频率(周期))。(2)在Matlab中产生随机噪声、阶跃信号(选作)、矩形脉冲(选作)。(3)对产生的信号进行Fourier变换，在频域分析信号的特征，并说明方波信号和锯齿波信号的信

2、号带宽；(进行傅里叶变换时注意采样频率)(4)产生复合信号：由3个不同频率、幅值的正弦信号叠加的信号，从图形上判断信号的特征；产生由正弦信号和随机信号叠加的混合信号，从图形上判断信号的特征；产生由正弦信号和方波叠加的信号，从图形上判断信号的特征。(5)对(4)中的3种复合信号进行FFT计算，从图上判断信号的特征。(6)产生一个基波信号，显示图形；按照方波的傅里叶级数展开的规律再叠加一个三次谐波，显示图形；再叠加一个五次谐波，显示图形；观察信号的变化。(7)产生一个周期信号，进行自相关运算，说明周期信号进行自相关运算后的信号与原信号相

3、比的特点。(8)对白噪声信号进行自相关运算，观察运算后信号特征，并叙述产生这种现象的原因。(9)对(7)中产生的周期信号叠加白噪声，进行自相关运算，观察信号特征，说明自相关后信号的特点。(10)产生两个同频率的周期信号，进行互相关运算，观察运算后的信号，说明互相关后信号的特点。(11)产生两个不同频率的周期信号，进行互相关运算，观察运算后的信号，说明互相关后信号的特点。3•数据处理与分析（1）幅值为1,频率为40Hz的正弦信号，上图为I］寸域图，下图为傅里叶变换获得的频谱图。从频谱图上读出最高峰值处的坐标可知，f=401Iz时频谱的

4、幅值最大，且频谱图中只有一个峰值。（2）频率为60IIz,幅值为1的方波信号，上图为时域图，下图为傅立叶变换获得的频谱图。从频谱图上读出最高峰值处的坐标可知，f二60Hz时频谱的幅值最大，随着频率的增大，频谱的幅值逐渐衰减。幅频谱包含基波和奇次谐波分量。(1)频率为50Hz,幅值为1的锯齿波信号图，上图为时域图，下图为傅立叶变换而获得的频谱图。从频谱图中读出最高峰值处的坐标可知，仁50Hz时频谱的幅值最大，在50Hz的整数倍频率上，频谱幅值都出现了峰值，随着频率的增大，峰值逐渐收敛至0.5OHZ键齿液时均曲线00010.020030

5、040050060070080090.1时间/s(2)平均振幅为0.1的随机噪声信号，上图为时域图，下图为傅立叶变换得出的频谱图，从频谱图可以看出，随机噪声信号的频谱无明显规律。(1)振幅为1的阶跃信号，上图为时域图，下图为傅立叶变换得出的频谱图，从频谱图可以看出频谱峰值出现在频率为零处，然后迅速衰减，最后为零。…阶跃倍号时域曲线IOE0.5•0I■■Q■■■I012345678时间/s(2)下图为单矩形脉冲和其傅里叶变换后的图形，从频谱图屮可以看出，矩形脉冲在频率为0时峰值最高。除此之外，频谱中还含有一些高频成分。(1)由频率分别

6、为20Hz、40Hz、60Hz,幅值分别为1,2,3的正弦信号组成的叠加信号，最后一幅图为叠加信号的频谱图，从图中读出最高峰值处的坐标，可知频谱图在40、60、80Hz处出现了峰值，U由于60脱正弦信号幅值最大，所以此处峰值最高。60脱后，峰值逐渐减小到零。6OH,正弦信号时域曲线吳加18号时域曲线频率/H2(2)频率为50Hz,幅值为1的正弦信号叠加平均幅值为0.1噪声信号：第三幅图为两信号叠加后的时域图，第四幅图为叠加信号傅立叶变换获得的频谱图。与没有叠加噪声信号的正弦波相比，时域波形变的有些杂乱，但依然保留正弦波的大致形状。从

7、频谱图中读出最高峰值处的坐标，对应频率为50Hz,除此之外，在其他频率点处也出现了一些较低的峰值。(1)频率为40Hz,幅值为1的正弦信号和频率为60Hz,幅值为2的方波信号进行叠加，第三幅图为叠加后时域信号，第四幅图为叠加信号傅里叶变换后频谱图。从时域图上可以看出，正弦波形叠加方波后图形有了明显的变化。从频谱图上读出最高峰值处的坐标，对应频率为60Hz,这是由于方波幅值大于正弦波幅值。除40IIz和60IIz处Z外,在其他频率点也出现了一些峰值。(2)将幅值为2,频率为20Hz的方波傅里叶展开后得到其基波与各次谐波的表达式。用基波

8、信号、三次、五次、七次、九次、十一次谐波信号逐渐叠加逼近方波信号。从下图中可看出，可以看出叠加的谐波信号越多，叠加后的波形越逼近于原方波信号。(1)产生一个周期信号一一频率为30Hz,幅值为3的正弦波信号，作出其自相关函数图像，可以看