信号与系统 实验

实验一信号与系统认知一、实验目的1、了解实验室的规章制度、强化安全教育、说明考核方法。

2、学习示波器、实验箱的使用、操作知识；3、学习常用连续周期信号的波形以及常用系统的作用。

二、实验仪器1、信号与系统实验箱（本次实验使用其自带的简易信号源，以及实验箱上的“信号通过系统”部分。

）2、示波器三、实验原理1、滤波器滤波器是一种常用的系统，它的作用为阻止某些频率信号通过，或只允许某些频率的信号通过。

滤波器主要有四种：这是四种滤波器的理想状态，实际上的滤波器只能接近这些效果，因此通常的滤波器有一些常用的参数：如带宽、矩形系数等。

通带范围：与滤波器最低衰减处比，衰减在3dB以下的频率范围。

2、线性系统线性系统是现实中广泛应用的一种系统，线性也是之后课程中默认为系统都具有的一种系统性质。

系统的线性表现在可加性与齐次性上。

齐次性：输入信号增加为原来的a倍时，输出信号也增加到原来的a倍。

四、预习要求1、复习安全操作的知识。

2、学习或复习示波器的使用方法。

3、复习典型周期信号的波形及其性质。

4、复习线性系统、滤波器的性质。

5、撰写预习报告。

五、实验内容及步骤1、讲授实验室的规章制度、强化安全教育、说明考核方法2、通过示波器，读出实验箱自带信号源各种信号的频率范围（1）测试信号源1的各种信号参数，并填入表1-1。

（2）测试信号源2的各种信号参数，并填入表1-2。

3、测量滤波器根据相应测量方法，用双踪示波器测出实验箱自带的滤波器在各频率点的输入输出幅度（先把双踪示波器两个接口都接到所测系统的输入端，调节到都可以读出输入幅度值，并把两侧幅度档位调为一致，记录下这个幅度值；之后，将示波器的一侧改接入所测系统的输出端，再调节用于输入的信号源，将信号频率其调至表1-3中标示的值，并使输入信号幅度保持原幅度值不变。

观察输出波形幅度的变化，并与原来的幅度作比较，记录变化后的幅度值。

），并将相应数据计入表1-3中。

4、测量线性系统（1）齐次性的验证自选一个输入信号，观察输出信号的波形并记录输入输出信号的参数，将输入信号的幅度增强为原信号的一定倍数后，再对输入输出输出参数进行记录，对比变化前后的输出。

西北工业大学
《信号与系统》实验报告
西北工业大学
.
上图分别是0<n<2N-1,M=4,5,7,10时，Xm[n]的图像。

由上图可看出，当M=4时，基波周期T=3；M=5时，基波周期T=12 M=10时，基波周期T=6；所以当M=4时，得到的最小整数周期为
Xm(n)=sin(2πMn/N)的频率w=2πM/N，由公式得周期T=2k k=1,2,...）。

当N/M为正整数时，最小周期T=N/M；当N/M为有理数时，都有最小周期T=N；当N/M为无理数时，该序列不是周期序列
b.
以上是代码，下图是运行结果
可得出结论：如果2*pi/w0不是有理数，则该信号不是周期的 1.3离散时间信号时间变量的变换
b. 代码如下：x=zeros(1,11); x(4)=2;
x(6)=1;
x(7)=-1;
x(8)=3;
n=-3:7;
n1=n-2;
n2=n+1;
n3=-n;
n4=-n+1;
y1=x；
X超前2得到y1,；x延时1得到y2；x倒置再延时1得到y3；x倒置再延时2得到y4.
发现了课本中的一个错误
和书上的图1.2是一致的。

b:正余弦函数分别定义如下：
T=4
a:。

信号与系统实验实验2常用离散时间信号的实现信号与系统是电子信息类专业的一门基础课程，是理论与实践相结合的一门课程。

离散时间信号与系统是信号与系统理论的一个重要分支，是实际工程应用中的基础。

本实验主要目的是通过实际操作，实现常用离散时间信号的生成和处理，加深对离散时间信号与系统的理解。

实验一：离散时间单位阶跃信号的生成和显示实验介绍：离散时间单位阶跃信号是离散时间系统的基本信号之一，表示时间从0开始，幅值从0突变到1的信号。

本实验通过编写Matlab程序，实现离散时间单位阶跃信号的生成和显示。

实验步骤：1. 打开Matlab软件，创建一个新的脚本文件。

2.在脚本文件中编写以下程序代码：```matlab%生成离散时间单位阶跃信号n=0:10;%离散时间序列u = ones(1,11); % 生成11个单位阶跃信号的幅值stem(n, u); % 显示离散时间单位阶跃信号title('Unit Step Signal'); % 设置图像标题```3.运行程序，得到离散时间单位阶跃信号的图像及其数值序列。

4.分析实验结果，比较离散时间单位阶跃信号与连续时间单位阶跃信号的区别。

实验二：离散时间指数信号的生成和显示实验介绍：离散时间指数信号是离散时间系统中常见的信号之一，表示时间以指数形式变化的信号。

本实验通过编写Matlab程序，实现离散时间指数信号的生成和显示。

实验步骤：1. 打开Matlab软件，创建一个新的脚本文件。

2.在脚本文件中编写以下程序代码：```matlab%生成离散时间指数信号n=0:10;%离散时间序列a=0.8;%指数信号的衰减系数x=a.^n;%生成离散时间指数信号的幅值stem(n, x); % 显示离散时间指数信号title('Exponential Signal'); % 设置图像标题```3.运行程序，得到离散时间指数信号的图像及其数值序列。

《信号与系统》课程实验报告《信号与系统》课程实验报告一图1-1 向量表示法仿真图形2．符号运算表示法若一个连续时间信号可用一个符号表达式来表示，则可用ezplot命令来画出该信号的时域波形。

上例可用下面的命令来实现（在命令窗口中输入，每行结束按回车键）。

t=-10:0.5:10;f=sym('sin((pi/4)*t)');ezplot(f,[-16,16]);仿真图形如下：图1-2 符号运算表示法仿真图形三、实验内容利用MATLAB实现信号的时域表示。

三、实验步骤该仿真提供了7种典型连续时间信号。

用鼠标点击图0-3目录界面中的“仿真一”按钮，进入图1-3。

图1-3 “信号的时域表示”仿真界面图1-3所示的是“信号的时域表示”仿真界面。

界面的主体分为两部分：1) 两个轴组成的坐标平面（横轴是时间，纵轴是信号值）；2) 界面右侧的控制框。

控制框里主要有波形选择按钮和“返回目录”按钮，点击各波形选择按钮可选择波形，点击“返回目录”按钮可直接回到目录界面。

图1-4 峰值为8V，频率为0.5Hz，相位为180°的正弦信号图1-4所示的是正弦波的参数设置及显示界面。

在这个界面内提供了三个滑动条，改变滑块的位置，滑块上方实时显示滑块位置代表的数值，对应正弦波的三个参数：幅度、频率、相位；坐标平面内实时地显示随参数变化后的波形。

在七种信号中，除抽样函数信号外，对其它六种波形均提供了参数设置。

矩形波信号、指数函数信号、斜坡信号、阶跃信号、锯齿波信号和抽样函数信号的波形分别如图1-5～图1-10所示。

图1-5 峰值为8V，频率为1Hz，占空比为50%的矩形波信号图1-6 衰减指数为2的指数函数信号图1-7 斜率=1的斜坡信号图1-8 幅度为5V，滞后时间为5秒的阶跃信号图1-9 峰值为8V，频率为0.5Hz的锯齿波信号图1-10 抽样函数信号仿真途中，通过对滑动块的控制修改信号的幅度、频率、相位，观察波形的变化。

信号与系统课内实验教学方式改革与实践1. 引言1.1 背景介绍信号与系统课程是电子信息类专业中的重要课程之一，其教学内容涉及信号的产生、传输、处理以及系统的分析和设计等方面。

传统的信号与系统课内实验教学方式主要以实验指导书为主，学生在实验室中按照指导书的步骤进行实验操作。

这种方式存在着一些问题，比如实验内容单一、缺乏趣味性、难以激发学生的学习兴趣等。

为了提高信号与系统课内实验教学的效果，需要对传统的教学方式进行改革和创新。

通过引入新的教学理念和方法，可以激发学生的学习积极性，提高他们的实验能力和创新意识。

在实践中，教师可以采用项目式教学、问题驱动教学等方式，让学生在实践中探索和实践，从而更好地掌握课程的核心知识和技能。

通过改革与实践，我们可以更好地培养学生的综合能力，增强他们的实践能力和创新能力，为他们未来的学习和工作打下良好的基础。

【2000字】1.2 问题提出传统的信号与系统课内实验教学方式存在一些问题，主要表现在实验内容和方法的单一性，无法激发学生的探究和创新精神；实验设备和环境落后，无法体现现代科技发展的特点；实验结果的呈现方式单一，难以吸引学生的注意力和兴趣。

这些问题使得学生对实验课程缺乏兴趣和动力，影响了他们的学习效果和科研能力的培养。

需要对信号与系统课内实验教学方式进行改革与创新，寻求更加有效的教学方法，激发学生的学习兴趣和积极性，提高实验教学的效果和质量。

1.3 研究意义信号与系统课内实验教学方式的改革与实践具有重要的研究意义。

传统的实验教学方式在一定程度上无法满足学生的需求，存在着教学内容与学生实际需求不匹配的问题。

随着科技的发展和社会的进步，新的教学方式和方法不断涌现，我们有必要探索更加有效的实验教学方式，以提高教学质量和教学效果。

信号与系统作为重要的基础课程，对学生后续学习和发展具有重要意义，因此改革实验教学方式对于培养学生的创新能力和实践能力具有积极的促进作用。

通过对信号与系统课内实验教学方式进行改革和实践，可以为其他相关课程的教学方式改革提供借鉴和参考，促进整个教学体系的不断完善和创新发展。

信号与系统实验教程（只有答案））（实验报告目录实验一信号与系统的时域分析 (2)三、实验内容及步骤 (2)实验二连续时间信号的频域分析 (14)三、实验内容及步骤 (14)实验三连续时间LTI系统的频域分析 (35)三、实验内容及步骤 (35)实验四通信系统仿真 (42)三、实验内容及步骤 (42)实验五连续时间LTI系统的复频域分析 (51)三、实验内容及步骤 (51)实验一信号与系统的时域分析三、实验内容及步骤实验前，必须首先阅读本实验原理，读懂所给出的全部范例程序。

实验开始时，先在计算机上运行这些范例程序，观察所得到的信号的波形图。

并结合范例程序应该完成的工作，进一步分析程序中各个语句的作用，从而真正理解这些程序。

实验前，一定要针对下面的实验项目做好相应的实验准备工作，包括事先编写好相应的实验程序等事项。

Q1-1：修改程序Program1_1，将dt改为0.2，再执行该程序，保存图形，看看所得图形的效果如何？dt = 0.01时的信号波形dt = 0.2时的信号波形这两幅图形有什么区别，哪一幅图形看起来与实际信号波形更像？答：Q1-2：修改程序Program1_1，并以Q1_2为文件名存盘，产生实指数信号x(t)=e-0.5t。

要求在图形中加上网格线，并使用函数axis()控制图形的时间范围在0~2秒之间。

然后执行该程序，保存所的图形。

修改Program1_1后得到的程序Q1_2如下：信号x(t)=e-0.5t的波形图clear, % Clear all variablesclose all, % Close all figure windowsdt = 0.2; % Specify the step of time variablet = -2:dt:2; % Specify the interval of timex = exp(-0.5*t); % Generate the signalplot(t,x)grid on;axis ([0 2 0 1 ])title('Sinusoidal signal x(t)')xlabel('Time t (sec)')Q1-3：修改程序Program1_1，并以Q1_3为文件名存盘，使之能够仿真从键盘上任意输入的一个连续时间信号，并利用该程序仿真信号x(t)=e-2t。

实验一 抽样定理与信号恢复一、实验目的1. 观察离散信号频谱，了解其频谱特点；2. 验证抽样定理并恢复原信号。

二、实验原理1. 离散信号不仅可从离散信号源获得，而且也可从连续信号抽样获得。

抽样信号 Fs （t ）=F （t ）·S （t ）。

其中F （t ）为连续信号（例如三角波），S （t ）是周期为Ts 的矩形窄脉冲。

Ts 又称抽样间隔，Fs=1Ts 称抽样频率，Fs （t ）为抽样信号波形。

F （t ）、S （t ）、Fs （t ）波形如图1-1。

t-4T S -T S 0T S 4T S8T S 12T S tt02/1τ1τ2/31τ2/1τ1τ2/31τ2/1τ-(a)(b)(c)图1-1 连续信号抽样过程将连续信号用周期性矩形脉冲抽样而得到抽样信号，可通过抽样器来实现，实验原理电路如图1-2所示。

2. 连续周期信号经周期矩形脉冲抽样后，抽样信号的频谱()∑∞∞--∙=m s s m m SaTsA j )(22s F ωωπδτωτω 它包含了原信号频谱以及重复周期为fs （f s =πω2s 、幅度按ST A τSa （2τωs m ）规律变化的原信号频谱，即抽样信号的频谱是原信号频谱的周期性延拓。

因此，抽样信号占有的频带比原信号频带宽得多。

以三角波被矩形脉冲抽样为例。

三角波的频谱 F （j ω）=∑∞-∞=-K k k sa E )2()2(12τπωδππ抽样信号的频谱Fs （j ω）=式中 取三角波的有效带宽为31ω18f f s =作图，其抽样信号频谱如图1-3所示。

图1-2 信号抽样实验原理图)(2(212s m k s m k k Sa m Sa TS EA ωωωδπτωτπ--∙∙∑∞-∞=-∞=111112ττπω==f 或(b) 抽样信号频谙图1-3 抽样信号频谱图如果离散信号是由周期连续信号抽样而得，则其频谱的测量与周期连续信号方法相同，但应注意频谱的周期性延拓。

电子科技大学微电子与固体电子学院标准实验报告（实验）课程名称：信号与系统电子科技大学教务处制表电 子 科 技 大 学实 验 报 告学生姓名：秦潇峰 学 号：2903203008 指导教师：张鹰一、实验室名称：信号与系统实验室 二、实验项目名称：连续系统的幅频特性测量三、实验原理：设一个系统的传递函数为H(S)，输入冲激信号)(t δ的响应就是这个系统的冲激响应h(t)，H(S)与h(t)是一对变换，它能表征一个系统的性能。

任意一个时间连续信号可以表示成冲激信号的加权和移位之和。

⎰+∞∞--=ττδτd t x t x )()()(x(t)通过系统的响应y(t)是系统对加权和移位冲激信号)()(τδτ-t x 的响应的叠加。

)()(τδτ-t x 的响应为)()(ττ-t h x ，那么y(t)为：)(*)()()()(t h t x d t h x t y =-=⎰+∞∞-τττx(t)通过系统的响应y(t)就是x(t)与系统冲激响应h(t)的卷积。

低通滤波器U12的原理图如图3.1-1所示。

Input Output图3.1-1 二阶有源低通滤波器U12的电路原理图零频增益为：10=G 自然角频率为：s krad C C R R n /37.2612121==ω阻尼系数为：212.0)1(2211012211122=--+=C R CR G C R C R C R C R ξ 传递函数为：2220)(nn ns s G s G ωξωω++=归一化的传递函数为：1212.011)(22++=++=λλλλλξs s s s G s G微分方程描述的系统输入输出关系：)()()()(20222t x G t y t y dt d t y dtd n n n ωωξω=++ 单位冲激响应： )(]))2/(1[sin()2/(11)(22/20t u t e G t h n t n n ξωξωξω--=-阶跃响应：)(41sin )2/(12)(41cos )()(22/2022/00t u t e G t u t e G t u G t y n t n t n n ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=--ξωξξξωξωξω利用窄脉冲响应和宽脉冲响应可以近似冲激响应和阶跃响应。

信号与系统实验报告一、信号的时域基本运算1．连续时间信号的时域基本运算两实验之一实验分析：输出信号值就等于两输入信号相加（乘）。

由于b=2，故平移量为2时，实际是右移1，符合平移性质。

两实验之二心得体会：时域中的基本运算具有连续性，当输入信号为连续时，输出信号也为连续。

平移，伸缩变化都会导致输出结果相对应的平移伸缩。

2.离散时间信号的时域基本运算两实验之一实验分析：输出信号的值是对应输入信号在每个n值所对应的运算值，当进行拉伸变化后，n值数量不会变，但范围会拉伸所输入的拉伸系数。

两实验之二心得体会：离散时间信号可以看做对连续时间信号的采样，而得到的输出信号值，也可以看成是连续信号所得之后的采样值。

二、连续信号卷积与系统的时域分析1.连续信号卷积积分两实验之一实验分析：当两相互卷积函数为冲激函数时，所卷积得到的也是一个冲激函数，且该函数的冲激t值为函数x，函数y冲激t值之和。

两实验之二心得体会：连续卷积函数每个t值所对应的卷积和可以看成其中一个在k值取得的函数与另外一个函数相乘得到的一个分量函数，并一直移动k值直至最后，最后累和出来的最终函数便是所得到的卷积函数。

3.RC电路时域积分两实验之一实验分析：全响应结果正好等于零状态响应与零输入响应之和。

两实验之二心得体会：具体学习了零状态，零输入，全响应过程的状态及变化，与之前所学的电路知识联系在一起了。

三、离散信号卷积与系统的时域分析1.离散信号卷积求和两实验之一实验分析：输出结果的n值是输入结果的k号与另一个n-k的累和两实验之二心得体会：直观地观察到卷积和的产生，可以看成连续卷积的采样形式，从这个方面去想，更能深入地理解卷积以及采样的知识。

2.离散差分方程求解两实验之一实验分析：其零状态响应序列为0 0 4 5 7.5，零输入响应序列为2 4 5 5.5 5.75，全状态响应序列为2 4 9 10.5 13.25，即全状态=零输入+零状态。

两实验之二心得体会：求差分方程时，可以根据全状态响应是由零输入输入以及零状态相加所得，分开来求，同时也加深了自己对差分方程的求解问题的理解。

合肥工业大学宣城校区《信号与系统》课程实验报告专业班级学生姓名《信号与系统》课程实验报告一实验名称一阶系统的阶跃响应姓名系院专业班级学号实验日期指导教师成绩一、实验目的1．熟悉一阶系统的无源和有源电路；2．研究一阶系统时间常数T的变化对系统性能的影响；3．研究一阶系统的零点对系统响应的影响。

二、实验原理1．无零点的一阶系统无零点一阶系统的有源和无源电路图如图2-1的(a)和(b)所示。

它们的传递函数均为：10.2s1G(s)＝+(a) 有源(b) 无源图2-1 无零点一阶系统有源、无源电路图2．有零点的一阶系统(|Z|<|P|)图2-2的(a)和(b)分别为有零点一阶系统的有源和无源电路图，它们的传递函数为：10.2s1)0.2(sG(s)++=，⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛++=S611S161G(s）(a) 有源(b) 无源图2-2 有零点(|Z|<|P|)一阶系统有源、无源电路图3．有零点的一阶系统(|Z|>|P|)图2-3的(a)和(b)分别为有零点一阶系统的有源和无源电路图，它们的传递函数为：1s10.1sG(s)＝++(a) 有源(b) 无源图2-3 有零点(|Z|>|P|)一阶系统有源、无源电路图三、实验步骤1．打开THKSS-A/B/C/D/E型信号与系统实验箱，将实验模块SS02插入实验箱的固定孔中，利用该模块上的单元组成图2-1(a)(或(b))所示的一阶系统模拟电路。

2．实验线路检查无误后，打开实验箱右侧总电源开关。

3．将“阶跃信号发生器”的输出拨到“正输出”，按下“阶跃按键”按钮，调节电位器RP1，使之输出电压幅值为1V，并将“阶跃信号发生器”的“输出”端与电路的输入端“Ui”相连，电路的输出端“Uo”接到双踪示波器的输入端，然后用示波器观测系统的阶跃响应，并由曲线实测一阶系统的时间常数T。

4．再依次利用实验模块上相关的单元分别组成图2-2(a)(或(b))、2-3(a)(或(b))所示的一阶系统模拟电路，重复实验步骤3，观察并记录实验曲线。

《信号与系统及实验》课程教学大纲一、课程概述1. 课程名称：《信号与系统及实验》2. 课程性质：必修课3. 学时安排：64学时（理论课32学时，实验课32学时）4. 授课对象：电子信息类相关专业本科生二、课程目标1. 理论掌握：通过本课程的学习，学生将掌握信号与系统的基本理论知识，包括信号的表示与处理、系统的特性与分析等方面的内容。

2. 实验能力：学生将具备进行相关实验的基本能力，能够独立完成信号与系统相关的实验设计、实施和数据分析。

3. 应用水平：学生将具备将所学知识应用于实际工程问题的能力，为日后的专业发展打下扎实的基础。

三、教学内容与教学安排1. 信号的基本概念与表示（4学时）2. 信号的操作与运算（4学时）3. 常用信号的分类与性质（4学时）4. 离散时间信号与系统（8学时）5. 连续时间信号与系统（8学时）6. 系统特性与分析方法（8学时）7. 信号与系统的转换（4学时）8. 信号处理器件与应用（4学时）9. 信号与系统实验（32学时）四、教材与参考书1. 主教材：《信号与系统》，作者：Alan V. Oppenheim，Alan S. Willsky，S. Hamid Nawab，出版社：Prentice Hall2. 参考书：- 《信号与系统分析》，作者：张三，出版社：清华大学出版社- 《信号与系统实验》，作者：李四，出版社：电子工业出版社五、考核方式与成绩评定1. 平时成绩（20）：包括课堂讨论、作业等2. 实验成绩（30）：包括实验报告、实验操作等3. 期中考试（20）4. 期末考试（30）六、教学保障1. 课程实验室：学校配备专门的信号与系统实验室，满足学生的实验需求。

2. 实验设备：提供符合课程要求的实验设备和器材，保证实验教学的质量和安全。

3. 教师队伍：授课教师均具备相关领域的丰富教学与工程实践经验，保证教学质量。

七、教学展望《信号与系统及实验》课程作为电子信息类专业的重要基础课程，旨在培养学生的工程实践能力和创新思维，为学生的专业发展打下扎实的基础。

《信号与系统实验》指导书电工电子技术教研室李金田主编2007年8月前言“信号与系统”是无线电技术、自动控制、通信工程、生物医学电子工程、信号图象处理、空间技术等专业的一门重要的专业基础课，也是国内各院校相应专业的主干课程。

由于该课程核心的基本概念、基本理论和分析方法都非常重要，而且系统性、理论性很强。

在学习本课程时，开设必要的实验，对学生加深理解深入掌握基本理论和分析方法，培养学生分析问题和解决问题的能力，以及使抽象的概念和理论形象化、具体化，对增强学习的兴趣有极大的好处，做好本课程的实验，是学好本课程的重要教学辅助环节。

在做完每个实验后，请务必写出详细的实验报告，包括实验方法、实验过程与结果、心得和体会等。

目录实验一、基本运算单元 (1)非正弦周期信号的分解与合成（用同时分析法） (8)实验二、50HZ实验三、无源和有源滤波器（LPF、HPF、BPF、BEF） (12)实验四、二阶网络函数的模拟 (17)实验五、系统时域响应的模拟解 (21)实验六、二阶网络状态轨迹的显示 (25)实验七、信号的采样与恢复(采样定理) (29)实验八、八阶巴特沃斯高通滤波器 (33)附录1：THKSS-A型信号与系统实验箱使用说明书 (35)附录2：THKSS-B型信号与系统实验箱使用说明书 (38)附录3：THKSS-C型信号与系统实验箱使用说明书 (43)附录4：扫频电源操作使用说明 (48)+--=u u u A 0∞实验一 基本运算单元一、实验目的1、熟悉由运算放大器为核心元件组成的基本运算单元。

2、掌握基本运算单元特性的测试方法。

二、实验设备与仪器1、信号与系统实验箱THKSS-A 型或THKSS-B 型或THKSS-C 型。

2、双踪示波器。

三、实验原理1、运算放大器运算放大器实际就是高增益直流放大器，当它与反馈网络连接后，就可实现对输入信号的求和、积分、微分、比例放大等多种数学运算，运算放大器因此而得名。

哈尔滨理工大学实验报告课程名称：信号与系统实验实验名称：无源和有源滤波器设计班级学号姓名指导教师2020 年6 月7 日教务处印制一、实验预习（准备）报告1、实验目的1.了解 RC 无源和有源滤波器的种类、基本结构及其特性；2.分析和对比无源和有源滤波器的滤波特性；3.掌握滤波器的设计方法并完成设计和仿真。

2、实验相关原理及内容1、滤波器是对输入信号的频率具有选择性的一个二端口网络，它允许某些频率（通常是某个频带范围）的信号通过，而其它频率的信号受到衰减或抑制，这些网络可以由RLC 元件或RC 元件构成的无源滤波器，也可以由RC 元件和有源器件构成的有源滤波器。

2、根据幅频特性所表示的通过或阻止信号频率范围的不同，滤波器可分为低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、带通滤波器（BPF）和带阻滤波器（BEF）四种。

把能够通过的信号频率范围定义为通带，把阻止通过或衰减的信号频率范围定义为阻带。

而通带与阻带的分界点的频率ωc 称为截止频率或称转折频率。

图1-1 中的|H(jω)|为通带的电压放大倍数，ω0为中心频率，ωcL和ωcH分别为低端和高端截止频率。

图1-1 各种滤波器的理想频幅特性3、图 1－2 所示，滤波器的频率特性 H（jω）（又称为传递函数），它用下式表示H(jω)=u2=A(ω)∠θ(ω)u1（3－1）式中 A（ω）为滤波器的幅频特性，θ(ω)为滤波器的相频特性。

它们都可以通过实验的方法来测量图 1-2 滤波器。

图 1-2 滤波器模型图四种滤波器的实验线路如图 1-3 所示：图 1-3 各种滤波器的实验线路图3、实验方法及步骤设计1、滤波器的输入端接正弦信号发生器或扫频电源，滤波器的输出端接示波器或交流数字毫伏表，2、测试无源和有源低通滤波器的幅频特性。

3、无源和有源低通滤波器的仿真设计与幅频特性测试。

（1）测试RC 无源低通滤波器的幅频特性。

用图1-1（a）所示的电路，测试RC 无源低通滤波器的特性。

信号与系统实验
信号与系统实验是指通过实验手段来研究和验证信号与系统的原理、性质、特性以及处理方法等内容。

它是信号与系统学科教学中非常重要的一部分，可以帮助学生深入理解信号与系统的原理和方法，并提高他们的实验能力和创新能力。

信号与系统实验通常包括以下几个方面：
1. 基本信号的产生和分析：产生基本信号（如正弦波、方波、锯齿波等）并对其进行分析，如频域特性、时域特性等。

2. 线性系统的模拟和测量：通过外部输入信号以及系统的输出信号来验证系统的线性性质，并测量系统的频率响应、阻抗等参数。

3. 卷积的实验验证：通过卷积的实验验证卷积的性质，并研究其应用于信号处理的例子。

4. 连续时间信号的采样和重构：通过模拟信号采样和重构实验来验证采样定理，以及研究采样率等相关内容。

5. FFT算法的实现和应用：通过实现快速傅里叶变换算法，研究其原理和应用于频域分析的例子。

综上所述，信号与系统实验对于学生理解和掌握信号与系统原理和应用方法具有重要的意义，通过实验可以更加深入地了解和掌握信号与系统的基本概念、算法以及应用技术。

信号与系统实验指导书实验一：信号与系统实验指导书实验目的：本实验旨在通过对信号与系统的实际应用，加深对信号与系统理论知识的理解和掌握程度。

具体实验目标如下：1. 学习使用示波器和信号发生器进行信号的产生与观测；2. 熟悉信号与系统实验中常用的信号类型，如正弦信号、方波信号等；3. 掌握信号的频谱分析方法，如傅里叶变换和功率谱估计；4. 理解系统的时域和频域特性，如冲激响应、单位脉冲响应和传递函数。

实验器材：1. 示波器（型号：XXXX）2. 信号发生器（型号：XXXX）3. 实验信号源（型号：XXXX）4. 电缆、连接线等实验辅助器材实验步骤：注意：在进行实验之前，请确保所有仪器设备连接正确，且电源线接地良好。

第一步：信号发生与观测1. 将信号发生器的输出端与示波器的输入端连接，在信号发生器上选择合适的信号类型和频率进行输出。

2. 调节示波器的触发模式和水平控制，使得信号在示波器屏幕上显示清晰。

3. 改变信号发生器的输出参数，观察示波器上信号的变化，并记录观测结果。

第二步：信号频谱分析1. 使用信号发生器产生一个频率为f的正弦信号，并将信号输入示波器。

2. 切换示波器的测量模式为频谱分析模式，选择傅里叶变换作为频谱分析方法。

3. 记录示波器上显示的频谱图像，并分析频谱图像中各谐波分量的相对强度和频率。

第三步：系统时域特性测量1. 使用信号发生器产生一个单位冲激信号，并将信号输入系统。

2. 通过示波器观测系统的响应信号，并记录系统对单位冲激信号的响应情况。

3. 切换示波器的触发模式，选择单次触发模式，以便更好地观察系统的响应。

第四步：系统频域特性测量1. 使用信号发生器产生一个频率为f的正弦信号，并将信号输入系统。

2. 通过示波器观测系统的输出信号，并记录观测结果。

3. 将示波器的触发模式设置为频谱分析模式，进行系统输出信号的频谱分析。

4. 根据频谱分析结果，分析系统在不同频率下的增益特性和相位特性。

信号与系统的实际例子
以下是 7 条关于“信号与系统”的实际例子：
1. 你知道手机通信吧？那就是一个超级典型的信号与系统的实际例子呀！你想想看，你的声音转化为电信号，然后通过各种复杂的系统传输、处理，最后在对方的手机上又变成声音让对方听到，这多么神奇啊！这不就像魔法一样把你的话语从一个地方“嗖”地变到另一个地方嘛！
2. 嘿，那电视的信号传输也是呢！电视台发出信号，经过一系列的系统，才能在你家电视上呈现出清晰的画面。

这就好像是一场接力赛，信号就是那个接力棒，各个系统就是运动员，一起努力把精彩的节目送到你眼前，是不是很厉害？
3. 咱家里的音响系统不也是吗？音频信号在里面转来转去，经过放大啥的处理，最后让我们能享受到超棒的音乐。

这就像是一个音乐的加工厂，把原始的信号加工成让人陶醉的旋律，哇哦！
4. 交通信号灯你熟悉吧！它也是信号与系统的表现呀！红绿灯交替的信号，指挥着车辆和行人有序通行，这不就像一个无声的指挥官在有条不紊地调度着一切，要是没有它，那交通得多混乱呀！
5. 医院里的医疗设备，好多也是靠信号与系统工作的哟！比如心电图仪，它捕捉人体的电信号，转化成图像，让医生能了解你的心脏状况。

这多重要啊，简直是在为我们的健康保驾护航呢！
6. 网络的传输不也是这样嘛！各种数据信号在网络系统中跑来跑去，让我们能随时聊天、看视频啥的。

这就像是信息的高速公路，让一切变得那么便捷，你说妙不妙！
7. 你看那卫星导航系统，车子里常用的那个。

它接收卫星的信号，然后通过复杂的系统给我们指引方向。

这就像是一个超级智能的向导，无论我们在哪里，都能找到正确的路，这也太牛了吧！
我觉得信号与系统真的是无处不在，而且超级重要，没有它们我们的生活得缺少多少精彩和便利呀！。

信号与系统实验教学大纲一、实验目的本实验旨在帮助学生深入了解信号与系统的基本概念和原理，并通过实际操作加深对信号与系统的理解和应用能力。

具体目的包括：1. 掌握信号与系统的基本概念和定义；2. 理解常见信号的分类和特性；3. 熟悉信号与系统的数学表示方法；4. 学习使用仪器和工具进行信号与系统的实际测量与分析；5. 培养学生的实验设计和解决问题的能力。

二、实验内容1. 基本信号的生成与分析实验1.1 正弦信号的产生和观测1.2 方波信号的产生和观测1.3 单位阶跃信号和单位冲激信号的产生和观测2. 信号与系统的线性特性实验2.1 线性系统的特性分析2.2 线性时不变（LTI）系统的特性分析2.3 线性时变系统的特性分析3. 时域和频域分析实验3.1 时域分析方法的学习与应用3.2 傅里叶变换及其性质的学习与应用3.3 频谱分析实验4. 常用滤波器的设计与应用实验4.1 低通滤波器的设计与应用4.2 高通滤波器的设计与应用4.3 带通滤波器的设计与应用4.4 带阻滤波器的设计与应用5. 采样和量化实验5.1 采样定理及抽样方式的实验验证5.2 量化误差的分析与实验验证三、实验要求1. 掌握实验的基本原理和方法，理解实验的实际应用场景；2. 完成实验报告的撰写和实验数据的分析；3. 在实验过程中严格遵守实验守则，注意实验安全；4. 鼓励学生进行探索和创新，提出自己的实验设计方案。

四、实验器材和软件1. 示波器2. 函数发生器3. 信号源4. 滤波器5. 计算机及相关软件（如MATLAB等）五、实验评分实验报告和实验操作将共同作为评分的主要依据，其中实验报告占60%的权重，实验操作占40%的权重。

实验报告的评分标准包括实验目的的明确性、实验内容的完整性、实验数据的准确性以及实验结论的合理性。

实验操作的评分标准包括实验装置的正确搭建、实验数据的准确采集和实验操作的规范性。

六、参考资料1. 《信号与系统实验教程》2. 《信号与系统实验导论》3. 《信号与系统实验教程及案例》4. 《MATLAB在信号与系统实验中的应用》5. 《信号与系统实验方法与技巧》本大纲根据信号与系统实验教学的实际需求和课程目标制定，重点培养学生的实际动手能力和问题解决能力。