信号硬件实验
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信号与系统实验指导书
电子科技大学通信学院
朱学勇 潘晔 刘斌 崔琳莉 黄扬洲 徐胜 信号与系统实验指导
- i - 目 录
第一部分 信号与系统实验总体介绍 .......................................................................... 1
第二部分 实验设备介绍 .............................................................................................. 2
2.1信号与系统实验板的介绍 .................................................................................. 2
2.2 PC机端信号与系统实验软件介绍 .................................................................... 4
2.3 实验系统快速入门 ............................................................................................. 6
第三部分 信号与系统硬件实验 .................................................................................. 8
实验项目一：线性时不变系统的脉冲响应 ............................................................. 8
实验项目二：连续周期信号的分解与合成 ........................................................... 12
实验项目三：连续系统的幅频特性 ....................................................................... 17
实验项目四：连续系统的转移函数模拟 ............................................................... 21
实验项目五：一阶、二阶模拟滤波器 ................................................................... 24
实验项目六：连续信号的采样和恢复 ................................................................... 30
第四部分 信号与系统软件实验 ................................................................................ 37
实验项目七：表示信号与系统的MATLAB函数、工具箱 ................................ 37
实验项目八：离散系统的冲激响应、卷积和 ....................................................... 43
实验项目九：离散信号的频谱 ............................................................................... 47
实验项目十：离散系统的频域分析 ....................................................................... 51
实验项目十一：离散系统的转移函数 ................................................................... 55
实验项目十二：PAM系统中的码间干扰 .............................................................. 59
实验项目十三：AM调制与解调 ........................................................................... 64 信号与系统实验指导
- 1 - 第一部分 信号与系统实验总体介绍
一、 信号与系统实验的任务
通过本课程的实验，应加深学生对信号与系统的分析方法的掌握和理解，切实增强学生理论联系实际的能力。
二、 信号与系统实验简介
本课程实验包含硬件、软件共十三个实验项目，其中十二和十三项为设计性项目，教师可以选择开出其中某些实验项目。单套实验设备包括：硬件：信号系统与DSP实验箱、微型计算机（PC）；软件：PC机端实验软件SSP.exe、基于MATLAB的仿真实验软件。
三、 信号与系统课程适用的专业
通信、电子信息类等专业。
四、 信号与系统实验涉及的核心知识点
线性时不变系统的冲激响应、连续信号的分解及频谱、系统的频率响应特性、采样及恢复、表示信号与系统的MATLAB函数、工具箱、离散系统的冲激响应、卷积和、离散信号的频谱、离散系统的转移函数，零、极点分布等。
五、 信号与系统实验的重点与难点
连续信号与系统时域、频域分析，离散系统的冲激响应、卷积和，离散系统的转移函数，零、极点分布等。
六、 考核方式
实验报告。
七、 总学时
本实验指导书的实验项目（设计性项目除外），共需要21学时。可供教师选择开出其中某些实验项目以适应不同的学时数要求。
八、 教材名称及教材性质
A.V.Oppenheim,A.S.Willsky,S.H.Nawab,Signals&Systems,Prentice-Hall,1999
九、 参考资料
1. 蒋绍敏，信号与系统实验，电子科技大学通信学院，2000年7月
2. 梁虹等，信号与系统分析及MATLAB实现，电子工业出版社，2002年2月
3. S.K.Mitra著，孙洪，于翔宇等译，数字信号处理试验指导书（MATLAB版），电子工业出版社，2005年1月
信号与系统实验指导
- 2 - 第二部分 实验设备介绍
信号与系统硬件实验的设备包括：信号与系统实验板、数字信号处理实验箱、PC机端信号与系统实验软件、＋5V电源和计算机串口连接线。数字信号处理实验箱以DSP为核心，控制液晶屏、键盘，通过串口与PC机通信。数字信号处理实验箱如图2.1所示。
图2.1 数字信号处理实验箱
2.1信号与系统实验板的介绍
信号与系统实验板如图2.2所示，经数据线与数字信号处理实验箱相连，在数字信号处理实验箱的控制下实现相应的功能。信号与系统实验板的各模块用线框隔开，并对每一模块作了汉字标注，使人一目了然。各模块的分布如图2.3所示。信号与系统实验板主要分为数字部分、模拟部分和接口区。模拟部分包括13个模块，具体功能已在图2.3中标出。数字部分主要完成两个功能：一是为模拟部分提供多种信号源；二是采集模拟部分处理后的信号，转换成数字信号，然后交给DSP进行处理，最终通过串口送PC显示。
“接口区”有6个实验插孔，它们分别是：输入信号1、输入信号2、输出信号、采样信号和两个备用插孔；各模块都有输入和输出插孔，所有的插孔都作了汉字标注。插孔间的连接采用连接线，具体的连接方法将在第三部分的实验中介绍。 信号与系统实验指导
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图2.2 信号与系统实验板 信号与系统实验指导
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图2.3 信号与系统实验板模块分布图
本实验系统的主要指标为：
1）信号源：
能够产生四种信号源：窄脉冲信号、方波信号、正弦波信号和锯齿波信号，并且频率能够变化。
窄脉冲信号可选择的频率为：100Hz，200Hz，250Hz，333Hz，500Hz，1KHz；
正弦波信号可选择的频率为：100Hz，200Hz，600Hz，1KHz，1.4KHz，1.8KHz，2.2KHz，2.6KHz，3.0KHz，3.4KHz，3.8KHz，4.2KHz，4.6KHz，5KHz，5.9KHz；
锯齿波信号可选择的频率为：100Hz，200Hz，600Hz，1KHz，1.4KHz，1.8KHz，2.2KHz，2.6KHz，3.0KHz，3.4KHz，3.8KHz，4.2KHz，4.6KHz，5KHz；
方波信号可选择的频率与锯齿波相同，占空比有：12.5%，25%，50%和75%。
2）信号采集：
输出信号：ADC采样率100kHz，精度8-bit。
3）采样信号：提供5KHz与10KHz两种频率的采样脉冲。 信号与系统实验指导
- 5 - 2.2 PC机端信号与系统实验软件介绍
PC机端信号与系统实验软件是SSP.exe, 主要完成波形与频谱显示。操作简便，界面友好，结果直观，具有可视化调整X轴和Y轴的分辨率以及动态光标度数的功能，便于定量观察信号在不同尺度下的精确结果。实验软件的运行界面如图2.4所示。在主菜单栏点击“实验选择”按钮，可以弹出不同实验选项，点击后可进入不同的实验，如图2.5所示。
图2.4 PC机端信号与系统实验软件界面
图2.5 “实验选择”菜单 点击“实验选择”，可进入不同实验 点击可调整X轴的分辨率
点击可调整Y轴的分辨率
定量结果数据显示 信号与系统实验指导
- 6 - 2.3 实验系统快速入门
下面以观察正弦波为例，来说明该系统的操作过程。
1、 启动信号与系统实验仪：
a) 使用串口电缆连接好计算机串口和实验箱的串口，打开实验箱电源；
b) 根据液晶显示屏的提示，按任意键进入；
c) 按“1”进入“信号与系统实验”；
d) 按“3”选择“正弦波”；
e) 按“＋、－”设置正弦波的频率为“1.0kHz”。
2、 运行PC机端软件SSP.EXE，在下拉菜单“实验选择”中选择“实验二”。
3、 用连接线连接“输入信号1”和“输出信号”，如图2.6所示。
接口区输入信号1输入信号2输出信号采样信号备用备用
图2.6 直接观察输入信号的连线示意图
4、 点击PC机端软件SSP.EXE界面上的按钮，可观察到如图2.7所示波形（频谱默认以线性尺度显示）。
图2.7 1kHz正弦波（线性谱）
