《信号与系统》实验指导书
课程名称:信号与系统 课程属性：技术基础实验
教材名称：《信号与系统》（第2版） 学时：4
应开实验学期：3年级 1学期 适用专业：机械电子工程
先修课程：《电工技术》、《信号与系统》
一、教学目的
“信号与系统”是机械电子工程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。当前，科学技术的发展趋势既高度综合又高度分化，这要求高等院校培养的大学生，既要求坚实的理论基础，又要求有严格的工程技术培训，不断提高实验研究能力、分析计算机能力、总结归纳能力和解决各种实实际际问题的能力。
二、教学基本要求
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，为此在学习本课程时，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，做好本课程的实验，是学好本课程的重要教学辅助环节。
三、教材及参考书目
《信号与系统》（第二版） 郑君里等主编 高等教育出版社 2000年5月出版
《信号与系统》（第二版） 陈后金等编著 清华大学出版社 北京交通大学出版社 2005年8月出版
四、其它说明
1、实验以两人为一小组，提供每小组一台电脑操作
第一部分 验证性实验
一、 信号波形仿真实验
1.1.1内容提要
1.掌握信号定义及两种描述方法；
2.掌握信号波形的物理意义，连续信号经过抽样输出离散信号的过程； 3.掌握采样定理的意义，抽样周期的选择条件； 4.掌握用MATLAB语言进行信号描述的方法。
1.1.2基本要求
对信号时域波形在MATLAB语言环境中的基本编程方法能够理解，熟练使用，为以下
的实验打下基础。
1.1.3实验原理及方法
1 信号的定义与描述
信号是指消息的表现形式与传送载体，可以广义地定义为随一些参数变化的某种物理量。在数学上，信号可以表示为一个或多个变量的函数。描述信号的基本方法是学出它的数学表达式，此表达式是时间的函数，绘出函数的图像称为信号的波形。因此，信号的两种直观的描述方法为表达式与波形。
2 时域抽样与抽样定理
在通信、控制和信号处理领域常需要用离散信号处理的方法对连续时间信号进行处理。为了用离散信号处理的方法处理连续时间信号，可对连续时间信号f(t)进行等间隔抽样，从而获得离散时间序列f(kT),T为抽样周期。
时域抽样定理：若带限实信号f(t)的最高角频率为wm,则信号f(t)可以用等间隔的抽样值唯一表示。而抽样间隔必须不大于1/（2fm）,或者说最低抽样频率为2fm。
1.1.4实验内容及步骤
在Matlab中信号与系统均用离散量表示。根据抽样定理，连续的时间量t与离散时间量n的关系为t?n/fs，其中fs为采样频率。
2x(t)?sin2t?cos3t，t?10s 对于信号
1）当fs?10/?时，在Matlab中画出信号x(t)的程序及波形如下：
2）分析x(t)的周期如下：
3）改变fs，再作(1)、(2)。
1.1.5实验前的准备
预习实验报告，复习教材相关章节
1.1.6实验报告要求
1）写明实验名称；
2）简述在Matlab环境下表述离散信号的方法；按要求完整书写你所编写的全部MATLAB程序；
3）绘出1）至3）所要求的信号波形曲线；
4）详细记录实验过程中的有关信号波形图（存于自带的U盘中），图形要有明确的标题。全部的MATLAB图形应该用打印机打印，然后贴在本实验报告中的相应位置，禁止复印件；
5）实事求是地回答相关问题，严禁抄袭。
二、 仿真得到一有规信号通过带通滤波器后的输出
1.2.1内容提要
1.掌握信号的频域分析方法、计算方法和特性曲线的绘制方法，信号的频域分布特点； 2.掌握信号通过带通滤波器的输出特点；
3.掌握用MATLAB语言进行信号频域分析的方法。
1.2.2基本要求
掌握LTI连续和离散时间系统的频域数学模型和频域数学模型的MATLAB描述方法，理解滤波和滤波器的概念，掌握利用MATLAB计算和绘制LTI系统频率响应特性曲线中的编程。
1.2.3实验原理及方法
1 系统的频域分析
设x(t)、y(t)分别为系统的时域激励信号和响应信号，h(t)是系统的单位冲激响应，它们三者之间的关系为：y(t)?x(t)*h(t)，由傅里叶变换的时域卷积定理可得到：
Y(j?)?X(j?)H(j?) 1.1
或者： H(j?)?Y(j?) 1.2 X(j?)H(j?)为系统的频域数学模型，它实际上就是系统的单位冲激响应h(t)的傅里叶变换。即
? H(j?)??h(t)e?j?tdt 1.3
??1.2.4实验内容及步骤
1）用“实验一”中仿真的信号，其中序列长度L?512；
2）用Matlab中的函数fft()，观察信号x(t)的幅频特性，程序及图形结果如下：
3）用Matlab中的函数fir1()，实现一频率范围(1/(10*?),10/?)的带通滤波器?，并通过fft()观察观察?的幅频特性、相频特性，程序及图形结果如下：
4）让信号通过滤波器，观察输出的时域波形和频域波形（可用时域卷积法，亦可用频域相乘法），波形如下：
1.2.5实验前的准备
预习实验报告，复习教材相关章节
1.2.6实验报告要求
1）写明实验名称；
2）绘出离散信号的时域波形和幅频特性图；按要求完整书写你所编写的全部MATLAB程