信号与系统实验指导.docx

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1、信号与系统实验指导书信息与控制工程学院电子信息工程系.前言一、实验目的和基本要求《信号与系统实验》是和《信号与系统》课程同步开设的非独立设课实验，是理论教学的深化和补充。通过实验，使学生巩固和加深对自动控制原理理论知识的理解，进一步培养学生独立分析问题和解决问题的能力，同时注意培养学生综合设计能力、创新能力和实事求是、严谨认真的科学作风以及良好的实验习惯，为今后工作学习打下良好的基础。通过实验学生应达到以下基本要求：（1）通过实验验证《信号与系统》课程的基本理论，并进一步巩固和加深对基本知识的理解。（2）能根据实验指导以及相关

2、资料，综合运用所学知识，深入钻研有关问题，学会自己独立设计实验，分析问题、解决问题，培养一定的实验研究能力和创新能力。（3）能正确使用实验设备，掌握实验原理，熟练运用计算机处理问题。（4）能独立撰写实验报告，准确分析实验结果，及时发现及解决实验中的问题。二、实验项目汇总序号实验项目名称学时实验实验每组类型要求学生1信号的频谱分析2验证必修12信号的时域抽样2验证必修13LTI系统的特性2验证必修14系统仿真2验证选修15滤波器基础2综合选修1三、实验报告与考核方式要求学生每人独立完成实验，实验结束后按照学院标准格式，自行完成实

3、验报告并上交。按照学院教务处对学生实验考核有关文件精神以及实验过程考勤、操作技能、实验结果和实验报告综合考核。实验成绩占该课程平时成绩的1/3计入总成绩。'..实验一：信号的频谱分析信号的频谱分析就是将信号的时域表征经过傅里叶变换后转换为频域表征,从而获得信号在频域的分布特性，使我们从频域的角度对信号的特性获得更加深入的了解。频谱分析又称为傅里叶分析，它为我们提供了一种非常方便的信号的表示与分析方法，是信号与系统分析中一种非常有用的工具，在信号与系统的分析与研究中，起着极为重要的作用。信号的时域特性经傅立叶变换后就得到信号的频

4、域特性，它可以用频谱图来表示。我们应建立一种概念：用信号的频谱图可以完全表征信号。为了更好地了解与掌握傅立叶分析法，我们给出了以下的实验内容。一、实验简介在实验主页面上用鼠标单击信号分析就出现一个如下的实验子页面：图1信号分析实验的子页面在这一实验中选择信号的频谱分析就出现一个实验菜单：连续时间周期信号连续时间非周期信号离散时间周期信号离散时间非周期信号选择前面四项中的一项，计算机屏幕上就立即给出了“频谱分析”的演示窗口（见图）。演示窗口由图形子窗口与文本子窗口组成，图形子窗口的上面图形为信号的时域波形，下面的图形为相应信号的

5、频谱分析结果即频谱图；文本子窗口中包含了信号框、参数选择框、信息框及关闭框。图形子窗口中的时域波形可以通过用鼠标左键拖动波形的移动或通过参数选择框参数的选择来改变。信号框提供了要进行频谱分析的输入信号源。信息框简述了有关实验内容的基本概念、基本性质及实验步骤。选择关闭框就退出当前的演示窗口回到“信号分析”实验的主页面。在演示窗口中,学生可以通过选择不同的参数，观察同一信号在不同参数下的频谱变化规律。'..图2“频谱分析”的演示窗口选择实验仿真选项，就进入了信号频谱分析的仿真系统（见下图），利用图中的频谱分析仪就可观察任意信号的

6、频谱。图3频谱分析的仿真系统二、实验内容（1）连续时间周期信号的频谱在频谱分析实验下，用鼠标左键双击连续时间周期信号或单击运行图标就进入此类信号的频谱分析演示窗口。信号框给出了图示的正弦波、方波、锯齿波三种周期信号，此外学生还可以自己定义任意的周期信号。用鼠标左键对信号框图标加以选择就可以选定其中一种信号，进行频谱分析，图形子窗口就显示出该信号的时域波形与频谱图。'..图4当选择正弦波与锯齿波时，文本子窗口中有一信号频率选项，用鼠标左键选中该选项再通过键盘输入就可以改变选定信号的频率大小。在选择周期性方波时，文本子窗口上除了有

7、信号频率选项外，还给出了占空比选项，用鼠标左键选中该选项再通过键盘输入就可以改变周期性方波的占空比。时域波形的改变还可以通过用鼠标左键拖住波形上某一点的方法来实现。当信号的频率、幅度及占空比改变时，信号的时域波形及频谱图也随之改变。根据实验要求改变上述参数，来观察时域波形与频谱图的变化情况，并对时域与频域之间的变化关系给予解释。（2）连续时间非周期信号的频谱在频谱分析实验下，用鼠标左键双击连续时间非周期信号或单击运行图标进入此类信号的频谱分析演示窗口。信号框给出了图示的SINC函数、矩形脉冲两种非周期信号。当选择其中一种时，图

8、形子窗口中将出现该信号的时域波形与频谱图。在文本子窗口中有一信号的带限宽度(W)选择项，用鼠标左键选中该选项再通过键盘输入就可以改变带限宽度。时域波形的改变还可以通过用鼠标左键拖住波形上某一点的方法来实现。当信号的带限宽度与幅度改变时，信号的时域波形与频谱图也随之改变。学生可