篇一：2009年信号与系统分析实验指导书(学生版)
实验一 信号的时域分析
1.1常见信号分类观察实验
1.1.1 实验目的
1.了解常用信号的波形特点
2.掌握信号发生器的虚拟仪器的使用方法
1.1.2 实验设备
PC机一台，TD-SAS系列教学实验系统一套。
1.1.3实验原理及内容
信号是随时间和空间变化的某种物理量，它一般是时间变量t的函数。信号随时间变量t变化的函数曲线成为信号的波形。
按照不同的分类原则，信号可分为：连续信号和离散信号；周期信号和非周期信号；实数信号和复数信号；能量信号和功率信号等。本实验中利用信号发生器我们可以观察工程实际和理论研究中经常用到的正弦波、方波、脉冲等信号。
1.1.4实验步骤
1.连续周期信号的产生与测量
1）在该TD-SAS实验系统软件界面中，单击“信号发生器”进入其界面。如图1-1-1所示，选择参数（CH1通道可以选择周期或非周期信号，CH2通道只能选择周期信号），点击确定。
图1-1-1 周期信号产生界面
2）在TD-SAS实验系统软件界面中，单击“示波器”进入其界面，界面如图1-1-2所示。用探笔测量实验箱上信号发生器单元的输出1和输出2端（分别对应信号发生器界面的CH1和CH2通道），点击“运行”测量信号。
图1-1-2 示波器界面
3）在示波器测量到信号后，点击“停止”，测量两路信号的各个参数，验证其频率、幅值等值并与所选参数匹配。将实验数据记录到表1-1-1中（具体操作方法参见TD-SAS实验系统软件的安装及操作部分）。
4）选取其他波形及相关参数进行测量并验证。
2.连续非周期信号的产生与测量
1）如图1-1-3所示，重新选择参数（当通道1选择位非周期信号时，通道2无输出），点击确定。
图1-1-3 脉冲信号产生界面
2）进入示波器界面，用探笔测量实验箱上信号发生器单元的输出1端 (非周期信号只能从实验箱信号发生器单元输出1端输出) ，点击“运行”。
3）在实验箱的信号发生器单元，按下单次按钮，便产生一个周期的所选波形（此信号在其余时间全部是零），即为一个非周期信号。当示波器捕捉到该信号后，点击“停止”对信号进行测量并将实验数据记录到表1-1-1中。
4）选取其他波形及相关参数进行测量。
3.离散周期信号的产生和测量
本实验中将任意周期信号通过脉冲采样电路，便可得到经过脉冲采样后的离散信号。
1) 在该TD-SAS实验系统软件界面中，进入信号发生器界面。选择CH1通道为频率10Hz、幅值3V的正弦波信号，CH2通道选择频率100Hz、幅值5V、占空比50%的脉冲信号作为脉冲采样的采样脉冲信号。
2) 将信号发生器的输出1接入脉冲采样与恢复单元的脉冲采样器的IN1端,输出2接入脉冲采样器的Pu端，用示波器测量OUT1端,观察经过采样后的离散信号并将实验数据记录到表1-1-1中。
3) 任意选择采样信号以及采样脉冲的相关参数，观察采样信号的变换。 实验数据记录表1-1-1
1.2信号的时域变换实验
1.2.1 实验目的
1.掌握信号在时域中各种变化的性质。 2.学习反转、时移、展缩变换的方法。
1.2.2 实验设备
PC机一台，TD-SAS系列教学实验系统一套。
1.2.3 实验原理及内容
信号在时域中的变换基本包括：
1．反转：信号的时域反转就是将信号f (t) 的波形以纵轴为对称轴为轴翻转180。其表达式为f(-t)。
2．时移：信号的时移就是将信号f(t)的波形沿时间轴t平移，但波形的形状不变。其表达式为f(t+t0)，t0为正时左移，t0为负时右移。
3．展缩：信号的展缩就是将信号f(t)在时间轴上展缩或压缩，但纵轴上的值不变。其表达式为f(at)，a>1时为压缩，a<1时为展宽。
本实验为软硬件结合完成，软件界面如图1-2-1所示（其中CH1通道为原始信号，CH2通道为变化后的信号）。实验中在软件界面选择不同的运算参数，由软件计算变化结果，最终将变化后的信号从实验箱信号发生器单元输出后的信号从实验箱信号发生器单元输出（输出1对应
CH1通道，输出2对应CH2通道）。
本实验的原始信号f(t)可以是信号发生器产生的任意波形，其幅值可以选择，但是其频率为固定的32Hz，并且为单次信号。连续非周期信号变换后的信号f(at+b)的参数a、b可以在一定范围内任意选择，此信号也是单次信号。
1.2.4 实验步骤
1.在软件界面中选择CH1通道，f(t)为幅值3V的正弦信号，CH2通道信号为f（（1/2）t），点击确定，如图1-2-1所示。
图 1-2-1
2.在没有进行测量之前，通过理论计算，在表1-2-1中画出理论的输出波形。 表1-2-1
3.用示波器测量实验箱上信号发生器单元的输出1和2端。首先在示波器界面点击运行，之后点击单次按钮使产生单次信号，在示波器捕捉到两路信号后，点击示波器界面的“停止”按钮。对两路信号进行测量，将测量到的输出波形与理论进行比较，验证实验的正确性（测量前调整示波器界面参数：时间/格8ms；电压/格CH1通道和CH2通道均为2V）。
4．重新进入示波变换界面，选择CH2通道为f (t+16)，CH1参数不变。按照上述步骤进行实验。通过理论计算将输出波形画在表1-2-2中。 表1-2-2
5．重新进入波形变换界面，选择CH2通道为f (-4t-20),CH1参数不变。按照上述步骤进行实验。通过理论计算将输出波形画在表1-2-3中。 表
1-2-3
6.有兴趣的同学可以用其他的任意波形和参数进行实验。
1.3 信号的基本运算实验
1.3.1 实验目的
1．了解基本运算单元的构成。 2．掌握信号时域运算的运算法则。
1.3.2 实验设备
PC机一台，TD-SAS系列教学实验系统一套。
1.3.3 实验原理及内容
信号在时域中的运算有相加、相减、相乘、数乘、微分、积分等。实验箱为本实验提供了3个运放和所需要的元件，通过自己连接电路，构成不同的运算器，最终完成实验。
1．相加：信号在时域中相加时，其横坐标（时间轴）不变，仅是将横坐标所对应的值相加。实验中加法器的电路如图1-3-1所示，此为两输入加法器。
篇二：信号与系统实验指导书(2014年修订)
信号与系统实验指导书
课程名称：信号与系统
实验学时：8
适用专业: 电子信息工程、自动化
编写单位: 电子信息、自动化教研室
2014年2月修订
一、本实验课的性质、任务与目的
本实验课以计算机为工具，以易学易用的MATLAB语言为实现手段。通过编程仿真，强调信号与系统知识的数学概念、物理概念与工程概念的并重结合。
通过实验，帮助学生理解和掌握信号的生成与变换计算、频域和复频域分析信号与系统的基本原理方法，使学生对信号与系统的基本理论和方法有一个比较深入的了解。从而进一步提高学生应用信号与系统的知识去分析问题、解决问题及实践的能力。为数字信号处理、高频电子线路、通信原理等后续课程的学习打下必要的基础。
二、本实验课的基本理论
信号与系统是信息工程、通信工程、自动化等专业的一门专业理论基础课。本实验课程涉及信号与系统中关于时域信号分析、傅立叶变换、拉普拉斯变换、连续系统的时域分析、频域和复频域分析等主要的基础理论知识。
三、实验方式与基本要求
1.学生在学习有关用于信号与系统分析的MATLAB命令程序基础上，首先对指导书中的有关实验内容进行验证性仿真，然后编程完成实验题，并得到相关实验结果。学生按要求完成实验报告，实验报告主要包含完成习题所编制的程序和运行的数据结果及结论。
2. 学会借助MATLAB语言，计算机仿真实现对连续时间信号、离散时间信号的生成与变换计算及实现对信号与系统的频域与复频域分析。
四 实验目录
实验－ 时域连续信号的描述及计算 ………………………………………………3 实验二 时域离散时间信号的描述及计算 …………………………………………11 实验三 频域分析连续时间信号与系统………………………..…………………18 实验四 数字方法实现连续时间系统分析…………………………………………….26
五参考文献
[1] 陈怀琛等. MATLAB及在电子信息课程中的应用(第二版).北京: 电子工业出版社,2004.
[2] 吴湘淇等.信号、系统与信号处理的软硬件实现.北京: 电子工业出版社,2002.
[3]楼顺天等. 基于MATLAB的系统分析与设计----信号处理.西安:西安电子科技大学出版社,1998
实验一
实验名称：时域连续信号的描述及计算 课时数：2
实验目的：
通过利用MATLAB语言软件实现连续信号的描述和运算练习，熟悉掌握实现基本连续信号时域运算的方法。
实验内容：
（1）对常见连续时间信号的描述及运算内容进行验证性操作练习，掌握用于实现正弦连续信号、方波信号、阶跃信号、白噪声、矩形脉冲等常见信号的基础程序方法，熟悉和掌握对连续信号进行移位、翻转、尺度变换等时域运算的程序方法。
（2）编程完成练习题
需要完成的练习题 (写出满足实现题目要求的MATLAB语言程序或命令)
1、 结合例1—3、在时间?1?t?5内，编程实现信号x(t)??2u(t?1)，并绘出结果图。
2、 结合例1—9，在时间0?t?30内，编程实现信号x(t)?e?0.1tsin(t)，并绘出结果图。
3、 在时间?1?t?3内，编程实现信号x(t)?[u(t)?u(t?2)]cos10t，并绘出结果图。
4、 结合例1—7，用tripluls函数生成右图所示的三角波，并进一步作如下信号变换，并绘
出结果图。
1）x(?2t?1)
2）x(3t)?x(3t?2)
23
实验报告要求：
（1） 简要说明实验中用于实现周期方波、白噪声、矩形脉冲、三角波信号的基本功能。
(2) 简要说明实验中用于实现信号微分、积分等时域运算的基本功能。
(3) 独立完成实验练习题，写出满足实现题目要求的MATLAB语言程序或命令，给出相对应的结果图。
准备知识
一、常用连续时间信号
1、正弦信号
A*cos(w0*t+phi) 产生一个频率为w0，相位为phi的余弦信号x(t)?Acos(?0t??)。 A*sin(w0*t+phi) 产生一个频率为w0，相位为phi的正弦信号x(t)?Asin(?0t??)。
[例1—1]
在时间t?[0,1]范围内产生一个幅度为2，频率为4Hz，初相位为?/6的正弦信号。 clear all;
clc
%正弦信号 x(t)=A*sin(w0*t+phi)
A=2; %信号幅度
f0=4; %信号频率
phi=pi/6; %信号初相位
w0=2*pi*f0; %信号角频率
t=0:0.01:1;%连续时间离散化
x=A*sin(w0*t+phi); %求出正弦信号
plot(t,x); %画出信号波形
ylabel('x(t)');xlabel('Time(s)');
title('sinusoidal signal');
图1.1 正弦信号
2、周期方波信号
square(w0*t) 产生基本频率为w0（周期为T?2?/w0)的周期方波。
square(w0*t，DUTY) 产生基本频率为w0（周期为T?2?/w0)、占空比DUTY=?
T*100
的周期方波。?为一个周期中信号为正的时间长度。当?/t?0.5，DUTY=50，square(w0*t，
50)= square(w0*t)。
[例1—2]
在时间t?[0,2.5]范围内产生一个幅度为1，基频为3Hz，占空比为20%的周期方波。 A=1; % 幅度
f0=3;
t=0:0.001:2.5; % 连续时间离散化，
w0=2*f0*pi;
duty=20; % 占空比为20%
y=A*square(w0*t,duty);
plot(t,y);
axis([0,2.5,-1.5,1.5]);
ylabel('x(t)');xlabel('Time(s)');
title('square wave')
图1.2 周期方波信号
3、单位阶跃信号u(t)
[例1—3]
在时间t?[?2,6]范围内产生阶跃信号2u(t)。
t=-2:0.02:6;
x=2*(t>=0);
stairs(t,x);
axis([-2,6,0,2.5]);
ylabel('x(t)'); xlabel('Time(s)');
title('step signal');
图1.3 阶跃信号
4、单位冲激信号?(t)
[例1—4]
在时间t?[?2,6]范围内产生一个冲激信号2?(t?2)。
t=-2:0.02:6;
x=2*((t-2)==0);
篇三：信号与系统实验指导书2014
信号与系统实验指导书
赵 磊 编写
昆明理工大学理学院电子信息实验室
2013年12月
目录
第一部分 上机实验 ................................................................................ １ 实验一 连续时间信号的时域分析 .......................................................... １ 实验二 连续时间信号的卷积 .................................................................. ６ 实验三 连续时间周期信号的傅里叶级数 .............................................. ９ 实验四 连续时间系统的时域及频域分析 .......................................... １３ 第二部分 实验箱实验 ..................................(本文来自：Www.dXF5.com 东星资源 网:图书信号与系统分析实验指导书下载)...................................... １７ 硬件资源 ................................................................................................ １７ 软件启动与使用说明 ............................................................................ ２０ 实验一 一阶电路的零输入响应、零状态响应及完全响应 .............. ２３ 实验二 信号的分解与合成 .................................................................. ２５ 实验三 抽样定理 .................................................................................. ２９ 实验四 滤波器 ...................................................................................... ３４
第一部分 上机实验
实验一 连续时间信号的时域分析
一、实验目的：
1、熟悉表示连续时间信号的MATLAB函数；
2、掌握用MATLAB描绘二维图像的方法。
3、掌握用MATLAB对连续信号进行基本的运算和时域变换的方法。
二、实验原理：
（一）连续时间信号的时域表示
信号是消息的载体，是消息的一种表现形式。信号可以是多种多样的，通常表现为随时间变化的某些物理量，一般用x(t)或x(n)来表示。信号按照自变量的取值是否连续可分为连续时间信号和离散时间信号。
连续时间信号是指自变量的取值范围是连续的，且对于一切自变量的取值，除了有若干不连续点以外，信号都有确定的值与之对应。严格来说，MATLAB并不能处理连续信号，而是用等时间间隔点的样值来近似地表示连续信号。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连续信号。在MATLAB中通常用向量来表示连续时间信号，向量需要与时间变量相对应。
对于连续时间信号x(t)，可用x、t两个行向量来表示。其中向量t是形如t = t1:p:t2的MATLAB命令定义的时间范围向量，t1为信号起始时间，t2为终止时间，p为时间间隔。向量x为连续信号x(t)在向量t所定义的时间点上的样sin(t)值。如产生连续信号x(t)?Sa(t)?可用如下命令实现： t
t =-10:1.5:10;
x=sin(t)./ t;
在命令窗口（Command Window）中可得到程序执行的结果即x、t的具体值。注意：在MATLAB程序调试过程中，有时程序执行不出结果或虽然出结果但存在一些问题，MATLAB 都会在Command窗口中给出错误说明，掌握利用Command窗口中的说明检查程序的方法。
用上述向量对连续信号进行表示后，就可以用plot命令绘制信号的时域波形。命令如下：
plot(t,x)
title(‘x(t)=Sa(t)’)
xlabel(‘t’)
axis([-10,10,-0.2,1.2])
绘制的信号波形如图一所示，当把t改为：t =-10:0.5:10;则可得到图二。因为plot命令将点与点之间用直线连接，当点与点之间距离很小时，绘出的图形就成了光滑的曲线。但图二在t=0时，曲线是间断的。
图一 图二
应用plot函数时应确保自变量t和函数值x的个数相等；函数axis([x1,x2,y1,y2])用来对横纵坐标进行限定，以完善图形，其中x1和x2分别为横坐标的起始和截止位置，y1和y2分别为纵坐标的起始和截止位置； xlabel(‘’)、ylabel(‘’)和title(‘’)用于为该图添加横、纵坐标说明和标题；有时在一个程序中需要将几个图形绘制在一个窗口，利用subplot(m,n,k)函数可以将当前窗口分成m行n列个子窗口，并在第k个子窗口绘图，窗口的排列顺序为从左至右，从上至下分别为1,2,?m*n。
以上为几个常用绘图函数的基本用法，有关各函数的其他参数可参考MATLAB的帮助文件。
在《信号与系统》课程中，单位冲激信号?(t) 和单位阶跃信号u(t)是两个最基本的信号。它们的定义如下：
??
???(t)dt?1 1.1
1.2 ?(t)?0,?1,u(t)???0,t?0t?0t?0
下面给出产生单位冲激信号和单位阶跃信号的两个函数，供参考。
产生单位冲激信号的程序为：
function x=delta(t1,t2,t0)
dt=0.01; %信号的时间间隔
t=t1:dt:t2;%信号时间样本点向量
n=length(t); %时间样本点向量长度
x=zeros(1,n);%各样本点函数值赋值为零
x(1,(t0-t1)/dt+1)=1/dt; %在时间t=-t0处，样本点赋值为1/dt
stairs(t,x);
产生单位阶跃信号的程序为：
function x=ut(t)
x=(t>0); %t>0时x为1，否则为0
在调用该函数表示信号时，需要先定义向量t，如t=-1:0.01:3。
对于其他常用信号，可以直接调用MATLAB中的内部函数进行定义，例如：正弦信号：sin( )，余弦信号：cos( )，指数信号：exp( )，符号函数：sign( )；周期方波：square( )，周期锯齿波：sawtooth( )。复指数信号是时间t的复函数，需要用模和相角或实部和虚部来表示复指数信号随时间变化的规律，对应的函数分别为abs( )，angle( )，real( )，imag( )。
各函数的参数及定义方法可参考MATLAB的帮助文件。
（二）连续时间信号的基本运算和时域变换
1、加法：x1(t)+x2(t)
信号的加法运算为对应位置处量值的相加，在MATLAB中可用运算符“+”实现，但要求参与运算的两信号向量的长度必须相等。如果长度不等或者长度相等但采样位置不同，则不能直接应用该运算符，此时需要先给定参数使序列具有相同的位置向量和长度。下面给出sigadd函数 实现任意两信号的加法运算。
function [y,t] = sigadd(x1,t1,x2,t2)
t = min(min(t1),min(t2)):max(max(t1),max(t2));%结果的时间向量
y1 = zeros(1,length(t)); y2 = y1; %初始化
y1(find((t>=min(t1))&(t<=max(t1))==1))=x1; %在公共区间定义y1
y2(find((t>=min(t2))&(t<=max(t2))==1))=x2; %在公共区间定义y2
y = y1+y2;
其中x1和x2为参与加法运算的两信号，t1和t2分别为x1和x2的时间向量。
2、乘法：x1(t)·x2(t)
序列的乘法运算为对应位置处量值的相乘，在MATLAB中由数组运算符