华工电信信号与系统实验报告二(杨萃老师)

信号与系统实验报告

实验一：

50Hz非正弦周期信号的合成与分解

一、实验目的

1、用同时分析法观测50Hz非正弦周期信号的频谱，并与其傅利叶级数

各项的频率与系数作比较。

2、观测基波和其谐波的合成。

二、实验预习要求

1、复习《信号与线性系统》中周期性信号傅利叶级数分解的内容

2、认真预习本实验内容，熟悉实验步骤

三、实验原理和电路说明

1、一个非正弦周期函数可以用一系列频率成整数倍的正弦函数来表示，其中与非正弦具有相同频率的成分称为基波或一次谐波，其它成分则根据其频率为基波频率的

2、

3、

4、…、n等倍数分别称二次、三次、四次、…、n次谐波，其幅度将随谐波次数的增加而减小，直至无穷小。

2、不同频率的谐波可以合成一个非正弦周期波，反过来一个非正弦波也可以分解为无限个不同频率的谐波成分。

图1-1 方波频谱图

3、一个非正弦周期函数可用傅里叶级数来表示，级数各项系数之间的关系可用一个频谱来表示，不同的非正弦周期函数具有不同的频谱图，各种不同波形及其傅氏级数表达式见表3-1，方波频谱图如图1-1表示。

表3-1 不同波形及其傅氏级数表达式

实验装置的结构如图1-2所示，图中LPF 为低通滤波器，可分解出非正弦周期函数的直流分量。BP 为调谐在基波和各次谐波上的带通

滤波器，加法器用于信号的合成。

图1-2 信号分解与合成实验装置结构框图

四、实验仪器

双踪同步示波器

五、实验内容与步骤

（一）准备工作

1、观察TKSS-C型信号与系统实验箱的构成，了解各部分的作用与功能。

2、了解双踪同步示波器的使用方法。

3、熟悉用双踪同步示波器测量信号频率和幅度的方法。

信号与系统实验总结

转眼间,信号与系统实验课已接近尾声。和蔼的老师，亲切的同组同学，每一个新奇的信号实验，都给刚入大二的我留下了许多深刻印象。这一学期，共做了“信号的分类与观察”、“非正弦信号的频谱分析”、“信号的抽样与恢复（PAM）”、和“模拟滤波器实验”共四个信号与系统实验。此学期的实验课程加深了我对信号与系统这门课的感性认知与体会，也增强了我的实际动手能力，有效地处理了实验过程中遇到的问题，收获颇丰。

众所周知，信号与系统这门课程对于电子信息科学与技术专业的我们是何等的重要。而每周一次的实验，培养了我分析问题和处理问题的能力，使抽象的概念和理论形象化、具体化、对增强学习的兴趣有了极大的好处，针对各个实验及实验中的具体问题，现总结如下：

一．信号的分类与观察

对于一个系统的特性进行研究，重要的一个方面是研究它的输入—输出关系，即在特定输入信号下，系统输出的响应信号。因而对信号进行研究是研究系统的出发点，是对系统特性观察的基本方法和手段。在这个实验中，对常用信号及其特性进行了分析、研究。由实验箱中元件产生正弦波、指数信号、指数衰减正弦信号三种波形，示波器观察，并根据数据求出函数表达式。

此次实验我最大的收获，就是了解了示波器的使用方法和各个按钮的作用。初步了解了信号与系统实验箱的各个模块作用。比如示波器上无法显示波形，先调节辉度按钮，如还未出现，调节垂直POSITION按钮，看波形是不是在屏幕之外，波形不稳，调节触发电平或TIME/DIV，等等。示波器在各种实验中都起到很重要的作用，所以了解它的原理和使用方法是必备的基础知识，为以后的实验打下了坚实的基础。

《信号与控制综合实验》

实验报告

(基本实验一:信号与系统基本实验)

姓名

学号

专业班号

指导教师

日期

实验成绩

评阅人

实验评分表

目录

一、实验内容

（一）实验一常用信号的观察

实验任务与目的

总体方案设计

方案实现和具体设计

实验设计与实验结果

结果分析、讨论与思考题

（二）实验二零输入。零状态及完全响应

实验任务与目的

总体方案设计

方案实现和具体设计

实验设计与实验结果

结果分析、讨论与思考题

（三）实验五无源与有源滤波器

实验任务与目的

总体方案设计

方案实现和具体设计

实验设计与实验结果

结果分析、讨论与思考题

（四）实验六低通、高通、带通、带阻滤波器间的变换实验任务与目的

总体方案设计

方案实现和具体设计

实验设计与实验结果

结果分析、讨论与思考题

（五）实验七信号的采样与恢复实验实验任务与目的

总体方案设计

方案实现和具体设计

实验设计与实验结果

结果分析、讨论与思考题（六）实验八调制与解调实验

实验任务与目的

总体方案设计

方案实现和具体设计

实验设计与实验结果

结果分析、讨论与思考题

二、实验总结

三、实验心得与体会

四、参考文献

实验一常用信号的观察

一、实验任务与目的

1.了解常用的信号的波形和特点；

2.理解相应信号的参数。

3.学习函数发生器和示波器的使用。

4.学习示波器波形采样软件Wavestar的使用

二、实验内容

1．观察常用的信号，如：正弦波，三角波，锯齿波及一些组合函数的波形2．用示波器测量信号，读取信号的幅度和频率

三、实验结果

正弦波(sin)

直流波(DC) 脉冲波

方波（puls）

三角波（RAMP）

三角波(TRIA) …波

振荡波

四、结果及实验心得

信号与系统实验总结（2000字）

信号与系统实验心得体会

为期四周的信号与系统测试实验结束了，细细品味起来每一次在顺利完成实验任务的同时，又都伴随着开心与愉快的心情，赵老师的幽默给整个原本会乏味的实验课带来了许多生机与欢乐。

现对这四周的实验做一下总结: 统观来说，信号与系统是通信工程、电子工程、自动控制、空间技术等专业的一门重要的基础课，由于该课程核心的基本概念、基本理论和分析方法都很重要，为了使我们加深理解深入掌握基本理论和分析方法以及使抽象的概念和理论形象化，具体化，在信号与系统课开设不久后又开设了信号与系统实验课。

这四次实验的实验目的及具体内容如下：

实验一：信号的分类与观察。本次实验的目的是观察常用信号的波形特点及产生方法，学会使用示波器对常用信号波形的参数的测量。实验过程中我们对正弦信号、指数信号及指数衰减信号进行了观察和测量。示波器是测量信号参数的重要元件，之前各种试验中我们对示波器也有一定接触，而这次赵老师详细的讲解使我更清楚的掌握了示波器的使用，同时也为以后其它工具的使用有了理论基础。

第一次做信号与系统的实验，让我明白了实验前的准备工作相当重要，预习是必不可少的，虽然我们都要求写预习报告，但是预习的目的并不简简单单是完成报告，真正的良好预习效果是让我们明确实验目的与实验内容，掌握实验步骤来达到在实验中得心应手的目的。而实验后的数据处理也并不是一件很轻松地事，通过实际的实验结果与理论值相比较，误差分析与实验

总结，让我们及时明白实验中可能出现的错误以及减小实验误差的措施，减小了以后实验出现差错的可能性，提高了实验效率。第一次实验结束后，我比较形象直观的观察到了几种常见波形的特点并了解了计算它表达式的方法。更重要的是，知道了信号与系统实验的实验过程，为接下来的几次实验积累了更多经验。

信号与系统实验报告

一、实验目的

(1) 理解周期信号的傅里叶分解，掌握傅里叶系数的计算方法；(2)深刻理解和掌握非周期信号的傅里叶变换及其计算方法；(3) 熟悉傅里叶变换的性质，并能应用其性质实现信号的幅度调制；

(4) 理解连续时间系统的频域分析原理和方法，掌握连续系统的频率响应求解方

法，并画出相应的幅频、相频响应曲线。

二、实验原理、原理图及电路图

(1) 周期信号的傅里叶分解

设有连续时间周期信号

()f t ，它的周期为T ，角频率

22f

T

，且满足

狄里赫利条件，则该周期信号可以展开成傅里叶级数，即可表示为一系列不同频

率的正弦或复指数信号之和。傅里叶级数有三角形式和指数形式两种。

1）三角形式的傅里叶级数：

0121201

1

()

cos()

cos(2)

sin()

sin(2)

2cos()

sin()

2

n n n n a f t a t a t b t b t a a n t b n t 式中系数n a ，n b 称为傅里叶系数，可由下式求得：222

2

22()cos(),

()sin()T T T T n

n

a f t n t dt

b f t n t dt

T

T

2）指数形式的傅里叶级数：

()

jn t

n n

f t F e

式中系数n F 称为傅里叶复系数，可由下式求得：22

1()T jn t

T n

F f t e

dt

T

周期信号的傅里叶分解用Matlab进行计算时，本质上是对信号进行数值积分运算。Matlab中进行数值积分运算的函数有quad函数和int函数。其中int函数主要用于符号运算，而quad函数（包括quad8，quadl）可以直接对信号进行积分运算。因此利用Matlab进行周期信号的傅里叶分解可以直接对信号进行运算，也可以采用符号运算方法。quadl函数(quad系)的调用形式为：y＝quadl(‘func’,a,b)或y＝quadl(@myfun,a,b)。其中func是一个字符串，表示被积函数的.m文件名（函数名）；a、b分别表示定积分的下限和上限。第二种调用方

信号与系统实验报告

实验一二阶有源电路滤波系统设计以及频率响应特性分析一、实验目的

通过定性观察不同输入信号下的电路输出，理解输入信号的频谱分布与系统频率响应的相对关系对信号的影响；通过二阶系统频率响应特性的定量测试，考察系统参数对典型二阶系统滤波特性的影响。

二、实验设备

信号与系统实验电路模板、信号发生器、双综示波器、直流电源等。

三、实验内容与要求

1. 已知一有源二阶系统如下图：

①理论分析其作为微分电路、积分电路或比例

网络的条件：

②为验证等效微分电路，选择一组元件参数，

如R1＝1k、R2＝1k、C1＝0.1uF、C2＝0. 01uF，τ1= 0.0001s,τ2 = 0.00001s，用信号发生器产生频率为100Hz，占空比为1:1的周期方波信

号，实验观察记录输入、输出波形并做出适当解释；

③ 类比②，适当选择元件参数以及输入信号来验证等效积分电路和比例电路。要求画出所选元件参数下的电路频率特性、记录输入、输出波形并做出合理解释。 2、 二阶系统频率响应特性分析

① 从四种二阶有源滤波参考电路任选1-2种，自选参数，分析计算系统的幅频响应特性； ② 将正弦信号输入二阶系统，改变输入信号频率，用示波器观察并记录输出信号的波形、幅值，并与理论计算比较。说明二阶谐振系统的阻尼系数a 或品质因数Q 对系统频率特性以及系统稳定性的影响。 四．理论分析

1. 首先，在实际电路系统中并不存在理想的微分、积分或比例电路；只能是针对一定频率范围的信号，特定的电路系统呈现出相应的微分、积分或比例特性。以上电路的传递函数为

信号与系统实验报告

实验一信号与系统的时域分析

一、实验目的

1、熟悉和掌握常用的用于信号与系统时域仿真分析的MA TLAB函数；

2、学会用MA TLAB进行信号基本运算的方法；

3、掌握连续时间和离散时间信号的MA TLAB产生，掌握用周期延拓的方法将一个非周期信号进行周期信号延拓形成一个周期信号的MATLAB编程。

二、实验内容

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时的程序

clear, % Clear all variables

close all, % Close all figure windows

dt = 0.01; % Specify the step of time variable

t = -2:dt:2; % Specify the interval of time

x = sin(2*pi*t); % Generate the signal

plot(t,x) % Open a figure window and draw the plot of x(t)

title('Sinusoidal signal x(t)')

xlabel('Time t (sec)')

dt = 0.2时的程序

clear, % Clear all variables

close all, % Close all figure windows

dt = 0.2; % Specify the step of time variable

实验二：信源编码实验

一、实验目的

1．通过通过抽样定理加深对抽样定理的理解；加深理解脉冲幅度调制的特点；学习PAM调制硬件实现电路，掌握调整测试方法。

2．通过PCM实验掌握PCM编译码原理与系统性能测试；熟悉PCM编译码专用集成芯片的功能和使用方法；学习PCM编译码器的硬件实现电路，掌握它的调整测试方法。

3．通过ADPCM实验加深对自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)工作原理的理解；了解大规模集成电路CP1306

．．．．．．的电路组成及工作过程；了解利用编写程序对其芯片CP1306的控制与输出处理过程。4．通过增量调制实验掌握增量调制编译码的基本原理，并理解实验电路的工作过程；了解不同速率的编译码，以及低速率编译码时的输出波形；学习增量调制编译码器的硬件实现电路，掌握它的调整测试方法。

二、实验仪器

1．PAM脉冲调幅模块，位号：H

2．时钟与基带数据发生模块，位号：G

3．数字示波器1台

4．小平口螺丝刀1只

5．信号连接线3根

6．PCM/ADPCM编译码模块，位号：H

7．增量调制编译码模块，位号：D

三、实验原理

（一）抽样定理及其应用实验

抽样定理告诉我们：如果对某一带宽有限的时间连续信号（模拟信号）进行抽样，且抽样速率达到一定数值时，那么根据这些抽样值就能准确地还原原信号。这就是说，若要传输模拟信号，不一定要传输模拟信号本身，可以只传输按抽样定理得到的抽样值。

通常，按照基带信号改变脉冲参量（幅度、宽度和位置）的不同，把脉冲调制分为脉幅调制（PAM）、脉宽调制（PDM）和脉位调制（PPM）。虽然这三种信号在时间上都是离散的，但受调参量是连续的，因此也都属于模拟调制。关于PDM和PPM，国外在上世纪70年代研究结果表明其实用性不强，而国内根本就没研究和使用过，所以这里我们就不做介绍。本实验平台仅介绍脉冲幅度调制，因为它是脉冲编码调制的基础。

PAM和PCM编译码器系统

一、实验目的

1.观察了解PAM信号形成的过程;验证抽样定理；了解混叠效应形成的原因；

2.验证PCM编译码原理;熟悉PCM抽样时钟、编码数据和输入/输出时钟之间的关系；了

解PCM专用大规模集成电路的工作原理和应用。

二、实验内容和步骤

1.PAM编译码器系统

1.1自然抽样脉冲序列测量

（1）准备工作;

（2）PAM脉冲抽样序列观察；

（3）PAM脉冲抽样序列重建信号观测。

1.2平顶抽样脉冲序列测量

（1）准备工作；

（2）PAM平顶抽样序列观察；

（3）平顶抽样重建信号观测.

1.3信号混叠观测

（1）准备工作

（2）用示波器观测重建信号输出的波形。

2.PCM编译码器系统

2.1PCM串行接口时序观察

（1）输出时钟和帧同步时隙信号的观察；

（2）抽样时钟信号与PCM编码数据测量；

2.2用示波器同时观察抽样时钟信号和编码输出数据信号端口(TP502），观测时以TP504同

步，分析掌握PCM编码输数据和抽样时钟信号（同步沿、脉冲宽度）及输出时钟的对应关系；

2.3PCM译码器输出模拟信号观测，定性观测解码信号与输入信号的关系:质量，电平，延

时.

2.4PCM频率响应测量:调整测试信号频率,定性观察解码恢复出的模拟信号电平，观测输出

信号电平相对变化随输入信号频率变化的相对关系；

2.5PCM动态范围测量：将测试信号频率固定在1000Hz,改变测试信号电平,定性观测解码恢

复出的模拟信号的质量。

三、实验数据处理与分析

1.PAM编译码器系统

（1）观察得到的抽样脉冲序列和正弦波输入信号如下所示：

上图中上方波形为输入的正弦波信号，下方为得到的抽样脉冲序列,可见抽样序列和正弦波信号基本同步。

实验二 常见信号的产生，傅立叶分析和综合

实验目的：

1、 熟悉信号发生器、频谱分析仪、滤波器的使用方法;

2、 产生几种常见信号，观察其频谱

3、 观察傅立叶综合的效果及吉布斯现象

实验内容：

1、 两个正弦信号的相加

观察两个信号相加的结果。

在做信号相加时，可以改变信号的相位，看看相位对信号的影响，如：

())2sin(111απ+=t f t f ()()2222sin απ+=t f t f kHz f kHz f 3,221== 固定01=α，

改变2α分别为0，30，45，90，180，简单画出两信号相加的波形。注意自己用运算放大器构造加法电路，实验报告自己补仿真电路图

2α＝0相加的波形

2α＝30相加的波形

2α＝45相加的波形

2α＝90相加的波形

2α＝180相加的波形

2、由函数发生器产生矩形脉冲序列，以及窄脉冲序列，观察其信号波形以及频

谱，注意在此处要根据需要调整频谱分析仪的观察频带范围。仿真电路图自己设计。

分析谱线个数与周期和占空比之间的关系：

3、信号的综合（自己用运算放大器构造加法电路，实验报告自己补仿真电路图，

注意根据公式计算每个频率分量以及其幅值）

按照教材对称方波的傅立叶综合，根据公式计算其频率和幅值。用加法器将3个、5个、7个、9个不同频率的正弦信号相加后信号的波形

1个频率叠加波形

3个频率叠加波形

7个频率叠加波形

9个频率叠加波形

南开大学信息技术科学学院LTE-TX-02E型通信原理实验指导书

目录

目录 ......................................................................................... I 第一章信号源实验. (1)

实验一CPLD可编程数字信号发生器实验 (1)

实验二模拟信号源实验 (6)

第二章语音编码技术 (12)

实验三抽样定理和PAM调制解调实验 (12)

实验四脉冲编码调制解调实验 (20)

第三章数字调制技术 (34)

实验五振幅键控（ASK）调制与解调实验 (34)

实验六移频键控FSK调制与解调实验 (40)

实验七移相键控（PSK/DPSK）调制与解调实验 (46)

第四章数字基带传输技术 (54)

实验八码型变换实验 (54)

第五章同步技术 (61)

实验九载波同步提取实验 (61)

实验十位同步提取实验 (67)

实验十一帧同步提取实验 (76)

第六章时分复用技术 (85)

实验十二两路PCM时分复用实验 (85)

实验十三两路PCM解复用实验 (91)

第七章系统实验 (94)

实验十四载波传输系统实验 (94)

实验十五数字基带传输系统实验 (96)

南开大学信息技术科学学院LTE-TX-02E型通信原理实验指导书

第一章信号源实验

实验一CPLD可编程数字信号发生器实验

一、实验目的

1、熟悉各种时钟信号的特点及波形。

2、熟悉各种数字信号的特点及波形。

二、实验内容

1、熟悉CPLD可编程信号发生器各测量点波形。

2、测量并分析各测量点波形及数据。

第2讲基于Matlab的信号处理实例实验内容（1）

(1) 读取给定的3D加速度信号文件，绘出信号波形；

程序源代码：

function sy2

fid = fopen('run 100m_TROUSERS POCKET_1_陈佳_1.txt','r');

a=fscanf(fid,'%d,%d,%d\n');

fclose(fid);

len=length(a)/3;

k=1;

for i=1:len

x(i)=a(k);

y(i)=a(k+1);

z(i)=a(k+2);

k=k+3;

end

subplot(3,1,1);

plot(x(1:700),'g','LineWidth',3);

grid on; %标示格子

xlabel('n'),ylabel('x');%标示坐标

legend('x(i)'); %标示名称

subplot(3,1,2);

plot(y(300:700),'m','LineWidth',3)

grid on; %标示格子

xlabel('n'),ylabel('y');%标示坐标

legend('y(i)'); %标示名称

subplot(3,1,3);

plot(z(300:700),'b','LineWidth',3);

grid on; %标示格子

xlabel('n'),ylabel('z');%标示坐标

legend('z(i)'); %标示名称

执行结果如下所示：

100

200

300

400500600700

050100150200

n

x

x(i)

50

100

150

200

250300350400450

50100150200250

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：

1

0.2s

1

G(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：

1

0.2s

1)

0.2(s

G(s)

+

+

=，

⎪⎪

⎪

⎪

⎭

⎫

⎝

⎛

+

+

=

S

6

1

1

S

1

6

1

G(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：

1

s

1

0.1s

G(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。

信号实验报告

实验名称：信号实验报告

实验目的：通过观察和分析不同类型的信号，了解信号的特点和应用，进一步深入理解信号处理的原理和方法。

实验设备：信号发生器、示波器、电阻、电容、电感等元器件。

实验步骤：

1.实验一：矩形波信号

在实验室中连接信号发生器和示波器，调节信号发生器的频率和幅度，观察示波器上矩形波信号的波形和特点。记录信号的频率、幅度、周期等参数，并重复实验以观察不同频率下信号的变化。

2.实验二：正弦波信号

利用信号发生器产生正弦波信号，并通过示波器观察、测量信号的频率、幅度、周期及相位等参数。根据测量结果，绘制出信号的波形和频谱图，并分析可得出正弦波信号的频率分布和能量分布。

3.实验三：脉冲信号

通过调整信号发生器的参数，产生脉冲信号，并利用示波器观察信号的波形和特点。记录信号的脉宽、占空比等参数，并分析它们对信号的影响。

4.实验四：调制信号

利用信号发电器生成调制信号，并通过示波器观察信号的波形和特点。调整调制信号的幅度、频率等参数，观察和分析调制信号的调制类型和特点，例如调幅、调频和调相。

实验结果与分析：

通过实验观察和测量，我们可以得出以下结论：

1.矩形波信号具有方波形状，周期性明显，频率较高时上升/下降时间短，幅度取值有限。矩形波信号在通信、控制系统中常被用作时钟信号和数字信息传输。

2.正弦波信号具有连续的周期性变化，是一种基本的周期信号。正弦波信号的频率决定了信号的周期，而幅度决定了信号的振幅。正弦波信号在电信号传输、音频处理等领域中广泛应用。

3.脉冲信号是一种宽度较窄但幅度较高的信号，具有短暂的冲击性质。脉冲信号的脉宽决定了信号的持续时间，而占空比（脉宽与周期比值）决定了信号的高低电平比例。脉冲信号在通信、计算机网络、脉冲调制等领域有广泛的应用。

信号与系统实验报告

信号与系统

试验报告

通信三班

20211828

张殿洋

西南交通大学信息科学与技术学院

实验

一 ........................................................................... ............... 3 一、实验目

的 (3)

二、实验要

求 (3)

三、实验原

理 (3)

四、MATLAB程序 ...............................................................

5 五、程序运行结果

图 ............................................................ 8 六、分析比较与总结 .......................................................... 10 实验

二 ........................................................................... ............. 11 一、实验目

的 (11)

二、实验要

求 (11)

三、实验原

理 (11)

四、MATLAB程序 .............................................................

13 五、程序运行结果

图 .......................................................... 17 六、分析比较与总结 . (20)