信号与系统实验教案

信 号 与 系 统

验指导书（Matlab

董海兵

湖南工学院电气与信息工程系

二〇一〇年三月一日

实）

前 言

《信号与系统》、《数字信号处理》是电子信息类专业的两门主要技术基础课程，是电子信息类专业本科生的必修课程，也是电子信息类专业硕士研究生入学必考课程。该课程的任务在于研究信号与系统理论的基本概念和基本分析方法，使学生初步认识如何建立信号与系统的数学模型，如何经适当的数学分析求解，并对所得结果给予物理解释，赋予物理意义。该课程的基本理论和方法大量用于计算机信息处理的各个领域，特别是通信、数字语音处理、数字图像处理、数字信号分析等领域应用更为广泛。通过实验，配合《信号与系统》和《数字信号处理》课程的教学、加强学生对信号与系统理论的感性认识、提高学生的综合能力具有重要的意义。

长期以来，《信号与系统》和《数字信号处理》课程一直采用黑板式的单一教学方式，学生仅依靠做习题来巩固和理解教学内容，对课程中大量的应用性较强的内容不能实际动手设计、调试、分析，严重影响和制约了教学效果。由于黑板式教学，课程中大量的信号分析结果缺乏可视化的直观表现，学生自己设计系统也不能直观地得到系统特性的可视化测试结果，学生将大量的时间和精力用于繁杂的手工数学运算，而未真正理解所得结果在信号处理中的实际意义。

近年来，计算机多媒体教序手段的运用逐步普及，大量优秀的科学计算和系统仿真软件不断涌现，为我们实现计算机辅助教学和学生上机实验提供了很好的平台。通过对这些软件的分析和对比，我们选择MATLAB语言作为辅助教学工具，借助MATLAB强大的计算能力和图形表现能力，将《信号与系统》和《数字信号处理》中的概念、方法和相应的结果，以图形的形式直观地展现给学生，大大的方便学生迅速掌握和理解教学内容。

为了使学生能够较好的使用MATLAB语言完成相应的实验任务，本指导书中详细地给出了与《信号与系统》相关的众多的MATLAB函数及其用法，同时给出了一些范例程序，说明针对某一具体问题进行编程的方法等。学生们在实验前，只要认真阅读、预习实验的相关内容，并在实验中，严格按照《实验指导书》中规定的实验内容和步骤进行实验，即可完成相应的实验报告。

《信号与系统实验指导书》中设计的实验项目包括：1、信号与系统的时域分析；2、

连续时间信号的频域分析；3、连续时间LTI系统的频域分析； 4、通信系统仿真；5、

连续时间LTI系统的复频域分析。

所有这些实验项目和所涉及到的实验内容基本上覆盖了信号与系统这门课程的大部分主要内容。和其他课程的实验指导书有所不同的是，本实验指导同时兼作《实验报告》之用，目的是希望将学生从不是特别必要的实验报告的文字撰写中解脱出来，从而将主要精力和时间用到对问题的分析、算法的确定和程序的编写之中。

本实验指导中所给出的全部范例程序，都在MATLAB6.5上运行，且是正确的。 由于时间仓促和编者水平有限，本实验指导在编写和编辑的过程中，不可避免地存在错误和不当之处，恳请老师和同学们批评指正。

湖南工学院电气与信息工程系

二〇一〇年三月一日

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目 录

实验一：连续时间信号与系统的时域分析-------------------------------------------------6

一、实验目的及要求---------------------------------------------------------------------------6 二、实验原理-----------------------------------------------------------------------------------6

1、信号的时域表示方法------------------------------------------------------------------6 2、用MATLAB仿真连续时间信号和离散时间信号----------------------------------7 3、LTI系统的时域描述-----------------------------------------------------------------11 三、实验步骤及内容--------------------------------------------------------------------------15 四、实验报告要求-----------------------------------------------------------------------------26

实验二：连续时间信号的频域分析---------------------------------------------------------27

一、实验目的及要求--------------------------------------------------------------------------27 二、实验原理----------------------------------------------------------------------------------27

1、连续时间周期信号的傅里叶级数CTFS---------------------------------------------27 2、连续时间信号的傅里叶变换CTFT--------------------------------------------------28 3、离散时间信号的傅里叶变换DTFT -------------------------------------------------28 4、连续时间周期信号的傅里叶级数CTFS的MATLAB实现------------------------29 5、用MATLAB实现CTFT及其逆变换的计算---------------------------------------33

三、实验步骤及内容----------------------------------------------------------------------34 四、实验报告要求-------------------------------------------------------------------------48 实验三：连续时间LTI系统的频域分析---------------------------------------------------49

一、实验目的及要求--------------------------------------------------------------------------49 二、实验原理----------------------------------------------------------------------------------49

1、连续时间LTI系统的频率响应-------------------------------------------------------49 2、LTI系统的群延时---------------------------------------------------------------------50 3、用MATLAB计算系统的频率响应--------------------------------------------------50

三、实验步骤及内容----------------------------------------------------------------------51 四、实验报告要求-------------------------------------------------------------------------58 实验四：通信系统仿真------------------------------------------------------------------------59

一、实验目的及要求--------------------------------------------------------------------------59 二、实验原理----------------------------------------------------------------------------------59

1、信号的抽样及抽样定理---------------------------------------------------------------59 2、信号抽样过程中的频谱混叠----------------------------------------------------------62

3

3、信号重建--------------------- ----------------------------------------------------------62 4、调制与解调----------------------------------------------------------------------------------64 5、通信系统中的调制与解调仿真---------------------------------------------------------66 三、实验步骤及内容----------------------------------------------------------------------- …… 此处隐藏：4991字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……