《信號(hào)與系統(tǒng)分析》

1、信號(hào)與系統(tǒng)分析實(shí) 驗(yàn) 指 導(dǎo) 書(shū)李新利 編華北電力大學(xué)（北京）二零零五年六月前 言1 實(shí)驗(yàn)總體目標(biāo)通過(guò)實(shí)驗(yàn)，鞏固掌握課程的講授內(nèi)容，使學(xué)生對(duì)信號(hào)分析與線性系統(tǒng)分析的基本理論及分析方法有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)和更好地理解，使學(xué)生在分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力及實(shí)踐技能方面有所提高。2 適用專業(yè)自動(dòng)化專業(yè)本科生3 先修課程信號(hào)與系統(tǒng)分析4 實(shí)驗(yàn)課時(shí)分配實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)一 信號(hào)的時(shí)域與頻域分析2實(shí)驗(yàn)二 LTI系統(tǒng)的時(shí)域與頻域分析2實(shí)驗(yàn)三 信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境需要配置微機(jī)及MATLAB工具軟件。 實(shí)驗(yàn)總體要求1、掌握信號(hào)分解的基本思想及信號(hào)在時(shí)域、頻域和變換域進(jìn)行分解的基本理論及描述方法，用MATLAB編程

2、語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)基本信號(hào)的表示及可視化，計(jì)算和分析信號(hào)的頻譜；2、掌握在時(shí)域、頻域和變換域分析LTI系統(tǒng)的方法，及系統(tǒng)在時(shí)域、頻域和變換域的描述方法，用MATLAB編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)LTI系統(tǒng)的時(shí)域分析及頻率分析。3、掌握信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)，用MATLAB編程語(yǔ)言仿真分析信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)。 本實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)、難點(diǎn)及教學(xué)方法建議實(shí)驗(yàn)通過(guò)MATLAB編程語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)基本信號(hào)的表示及可視化，計(jì)算分析信號(hào)的頻譜，實(shí)現(xiàn)LTI系統(tǒng)的時(shí)域分析及頻率分析，并仿真分析信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)，使學(xué)生對(duì)信號(hào)分析與線性系統(tǒng)分析的基本理論及分析方法有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)和更好地理解。實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)及難點(diǎn)是：掌握基本信號(hào)的數(shù)學(xué)表示，信號(hào)的頻譜特點(diǎn)，計(jì)算LTI系

3、統(tǒng)的典型響應(yīng)，掌握信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)。在這樣的理論基礎(chǔ)上，學(xué)會(huì)用MATLAB編程語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)與系統(tǒng)響應(yīng)的可視化及對(duì)信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)進(jìn)行分析。教學(xué)建議：打好理論基礎(chǔ)，熟練編程語(yǔ)言。目 錄實(shí)驗(yàn)一信號(hào)的時(shí)域與頻域分析3實(shí)驗(yàn)二LTI系統(tǒng)的時(shí)域與頻域分析4實(shí)驗(yàn)三信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)5實(shí)驗(yàn)一、信號(hào)的時(shí)域與頻域分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉MATLAB平臺(tái)，高效的數(shù)值計(jì)算及符號(hào)計(jì)算功能；2、實(shí)現(xiàn)基本信號(hào)的表示及可視化計(jì)算；3、分析信號(hào)的頻譜。二、實(shí)驗(yàn)類型驗(yàn)證型三、實(shí)驗(yàn)儀器微機(jī)，MATLAB工具軟件。四、實(shí)驗(yàn)原理MATLAB是功能強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件，它提供了計(jì)算周期連續(xù)函數(shù)和周期離散序列的頻譜的一系列函數(shù)。對(duì)于周期連續(xù)函

4、數(shù)，可由直接得出的表達(dá)式，然后運(yùn)用abs（）和angle（）求出的幅度譜和相位譜，并用plot函數(shù)將結(jié)果可視化。對(duì)于周期離散序列，可設(shè)定DFS和IDFS的求和范圍，利用Ffft（f）來(lái)計(jì)算N個(gè)DFS系數(shù)，fIfft（F）來(lái)計(jì)算由DFS系數(shù)Fm反變換序列的時(shí)域信號(hào)fk.五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求1、基本信號(hào)的表示及可視化 如：2、信號(hào)的頻域分析已知周期方波信號(hào)，當(dāng)， ，時(shí)，畫(huà)出其幅度譜和相位譜，觀察不同周期下，的頻譜圖有何區(qū)別。六、注意事項(xiàng)七、思考題1對(duì)于周期信號(hào)，當(dāng)周期越大時(shí)，其譜線是變密還是變疏？主瓣寬度如何改變？2的三角函數(shù)的傅立葉變換與指數(shù)傅立葉變換，其傅立葉系數(shù)有何區(qū)別？頻譜圖有何區(qū)別？實(shí)驗(yàn)二

5、、LTI系統(tǒng)的時(shí)域與頻域分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康睦肕ATLAB編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)對(duì)LTI系統(tǒng)的時(shí)域頻域響應(yīng)分析。二、實(shí)驗(yàn)類型驗(yàn)證型三、實(shí)驗(yàn)儀器微機(jī)，MATLAB工具軟件。四、實(shí)驗(yàn)原理N階連續(xù)時(shí)間LTI系統(tǒng)可用n階常系數(shù)微分方程描述，而離散時(shí)間LTI系統(tǒng)可由線性常系數(shù)差分方程來(lái)描述。當(dāng)已知激勵(lì)信號(hào)和系統(tǒng)的初始條件時(shí)，求解微分方程，可得到系統(tǒng)的輸出響應(yīng)，含零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)，其中零狀態(tài)響應(yīng)可用卷積積分來(lái)求取。而系統(tǒng)的沖激響應(yīng)既是求解零狀態(tài)響應(yīng)的重要參數(shù)，又是描述系統(tǒng)時(shí)域特性的重要參數(shù)。MATLAB中有相應(yīng)的函數(shù)來(lái)求解各種響應(yīng)。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求1、一個(gè)連續(xù)時(shí)間LTI系統(tǒng)如下所示： 求（1）系統(tǒng)的單位沖激響

6、應(yīng)與階躍響應(yīng)； （2）當(dāng)輸入為時(shí)的零狀態(tài)響應(yīng)。2、求RLC理想低通的輸出，對(duì)此系統(tǒng)畫(huà)出其BODE圖。LRC已知。六、注意事項(xiàng)七、思考題1由程序運(yùn)行結(jié)果觀察低通濾波器有什么特性？ 實(shí)驗(yàn)三、信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆抡娣治鲂盘?hào)的調(diào)制與解調(diào)。二、實(shí)驗(yàn)類型設(shè)計(jì)型三、實(shí)驗(yàn)儀器微機(jī)，MATLAB工具軟件。四、實(shí)驗(yàn)原理在通信系統(tǒng)中調(diào)制與解調(diào)是一種基本的技術(shù)。調(diào)制是指用一個(gè)信號(hào)去控制另一個(gè)信號(hào)的某一個(gè)參量的過(guò)程。被控制的信號(hào)稱為載波 (Carrier Wave )。控制信號(hào)稱為調(diào)制信號(hào) ( Modulation Signal )，也稱為基帶信號(hào)。在通信系統(tǒng)中廣泛采用調(diào)制技術(shù)是因?yàn)?（1）任何信道都有它自己

7、的傳輸特性；（2）信道的帶寬往往比一路信號(hào)的帶寬要大得多；（3）若信號(hào)以電磁波形式發(fā)送到信道，當(dāng)發(fā)射天線的尺寸大約為信號(hào)波長(zhǎng)的1/10或更大一些時(shí)，天線的輻射效率最高。通常采用的調(diào)制方式：根據(jù)被控制的參量分為AM-Amplitude Modulation，F(xiàn)M-Frequency Modulation，PM-Phase Modulation。在正弦幅度調(diào)制中，又有帶載波和抑制載波的，在抑制載波的正弦幅度調(diào)制中有雙邊帶、單邊帶、 殘留邊帶：對(duì)正弦載波的情況，若調(diào)制信號(hào)是脈沖信號(hào)，則稱為： ASK-幅度鍵控(Amplitude Shift Keying)，F(xiàn)SK-頻率鍵控(Frequency Shift Keying)，PSK-相位鍵控(Phas