《信号与系统分析》

1、信号与系统分析实 验 指 导 书李新利 编华北电力大学（北京）二零零五年六月前 言1 实验总体目标通过实验，巩固掌握课程的讲授内容，使学生对信号分析与线性系统分析的基本理论及分析方法有一个感性认识和更好地理解，使学生在分析问题与解决问题的能力及实践技能方面有所提高。2 适用专业自动化专业本科生3 先修课程信号与系统分析4 实验课时分配实验项目学时实验一 信号的时域与频域分析2实验二 LTI系统的时域与频域分析2实验三 信号的调制与解调2 实验环境需要配置微机及MATLAB工具软件。 实验总体要求1、掌握信号分解的基本思想及信号在时域、频域和变换域进行分解的基本理论及描述方法，用MATLAB编程

2、语言实现基本信号的表示及可视化，计算和分析信号的频谱；2、掌握在时域、频域和变换域分析LTI系统的方法，及系统在时域、频域和变换域的描述方法，用MATLAB编程语言实现LTI系统的时域分析及频率分析。3、掌握信号的调制与解调，用MATLAB编程语言仿真分析信号的调制与解调。 本实验的重点、难点及教学方法建议实验通过MATLAB编程语言来实现基本信号的表示及可视化，计算分析信号的频谱，实现LTI系统的时域分析及频率分析，并仿真分析信号的调制与解调，使学生对信号分析与线性系统分析的基本理论及分析方法有一个感性认识和更好地理解。实验的重点及难点是：掌握基本信号的数学表示，信号的频谱特点，计算LTI系

3、统的典型响应，掌握信号的调制与解调。在这样的理论基础上，学会用MATLAB编程语言来实现对信号与系统响应的可视化及对信号的调制与解调进行分析。教学建议：打好理论基础，熟练编程语言。目 录实验一信号的时域与频域分析3实验二LTI系统的时域与频域分析4实验三信号的调制与解调5实验一、信号的时域与频域分析一、实验目的1、熟悉MATLAB平台，高效的数值计算及符号计算功能；2、实现基本信号的表示及可视化计算；3、分析信号的频谱。二、实验类型验证型三、实验仪器微机，MATLAB工具软件。四、实验原理MATLAB是功能强大的数学软件，它提供了计算周期连续函数和周期离散序列的频谱的一系列函数。对于周期连续函

4、数，可由直接得出的表达式，然后运用abs（）和angle（）求出的幅度谱和相位谱，并用plot函数将结果可视化。对于周期离散序列，可设定DFS和IDFS的求和范围，利用Ffft（f）来计算N个DFS系数，fIfft（F）来计算由DFS系数Fm反变换序列的时域信号fk.五、实验内容和要求1、基本信号的表示及可视化 如：2、信号的频域分析已知周期方波信号，当， ，时，画出其幅度谱和相位谱，观察不同周期下，的频谱图有何区别。六、注意事项七、思考题1对于周期信号，当周期越大时，其谱线是变密还是变疏？主瓣宽度如何改变？2的三角函数的傅立叶变换与指数傅立叶变换，其傅立叶系数有何区别？频谱图有何区别？实验二

5、、LTI系统的时域与频域分析一、实验目的利用MATLAB编程语言实现对LTI系统的时域频域响应分析。二、实验类型验证型三、实验仪器微机，MATLAB工具软件。四、实验原理N阶连续时间LTI系统可用n阶常系数微分方程描述，而离散时间LTI系统可由线性常系数差分方程来描述。当已知激励信号和系统的初始条件时，求解微分方程，可得到系统的输出响应，含零输入响应和零状态响应，其中零状态响应可用卷积积分来求取。而系统的冲激响应既是求解零状态响应的重要参数，又是描述系统时域特性的重要参数。MATLAB中有相应的函数来求解各种响应。五、实验内容和要求1、一个连续时间LTI系统如下所示： 求（1）系统的单位冲激响

6、应与阶跃响应； （2）当输入为时的零状态响应。2、求RLC理想低通的输出，对此系统画出其BODE图。LRC已知。六、注意事项七、思考题1由程序运行结果观察低通滤波器有什么特性？ 实验三、信号的调制与解调一、实验目的仿真分析信号的调制与解调。二、实验类型设计型三、实验仪器微机，MATLAB工具软件。四、实验原理在通信系统中调制与解调是一种基本的技术。调制是指用一个信号去控制另一个信号的某一个参量的过程。被控制的信号称为载波 (Carrier Wave )。控制信号称为调制信号 ( Modulation Signal )，也称为基带信号。在通信系统中广泛采用调制技术是因为:（1）任何信道都有它自己

7、的传输特性；（2）信道的带宽往往比一路信号的带宽要大得多；（3）若信号以电磁波形式发送到信道，当发射天线的尺寸大约为信号波长的1/10或更大一些时，天线的辐射效率最高。通常采用的调制方式：根据被控制的参量分为AM-Amplitude Modulation，FM-Frequency Modulation，PM-Phase Modulation。在正弦幅度调制中，又有带载波和抑制载波的，在抑制载波的正弦幅度调制中有双边带、单边带、 残留边带：对正弦载波的情况，若调制信号是脉冲信号，则称为： ASK-幅度键控(Amplitude Shift Keying)，FSK-频率键控(Frequency Shift Keying)，PSK-相位键控(Phas