PDF《系统缏》

1 信系统缏 实实实实验验验验指指指指导导导导书书书书王锯霞 编写用业电子信息 程业通信 程业网程业云南民族大学电气信息工程学院

2013 1

2 前前前前言言言言《信号与系统》是电子工程与信息类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,既要有坚实的理论基础,又要有严格的工程 技术训练,不断提高实验研究能力、分析计算能力、总结归纳能力和解决各种实 际问题的能力.21 世纪要求培养 创造型、开发型、应用型 人才,即要求培养 智力高、能力强、素质好的人才.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 、理论 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,以及使抽象的概念和理论形象化、具体化,对增强学习的兴趣有极 大的好处,做好本课程的实验,是学好本课程的重要教学辅助环节. 本实验指导书旨在配合信号与系统的理论教学,训练学生掌握信号与系统的 基本理论及其应用,以培养学生具有独立从事科学研究的能力.书中涵盖了信号 与系统中有关信号及系统的时域、频域、复频域及 z 域分析方法的核心内容 信 号的频谱分析,包括连续时间周期信号和非周期信号的频谱 信号的采样以及信 号的恢复 一阶和二阶系统时域和频域特 连续时间系统的 s 域分析,包括系 统函数的零极点分布,单位冲激响应和幅频响应的求解 离散时间系统的 z 域分 析,系统函数零极点分布,单位冲激响应和幅频响应的求解. 本实验指导书共有三章,

第一章介绍 LTE)XH)03A 信号与系统综合实验箱,它 是专门为《信号与系统》课程而设计的硬件实验设备,提供了信号的频域、时域 分析等实验手段.

第二章是信号与系统的硬件实验部分,由九个传统教学实验构 成,包括利用 LTE)XH)03A 实验箱进行阶跃响应与冲激响应的时域分析 信号的分 解与合成的分析与实验 抽样定理与信号恢复的分析与研究 连续时间系统的模 拟 无失真传输系统的模拟 二阶网络函数的模拟、信号的卷积等内容的学习与 实验.

第三章是信号与系统的软件实验部分,由六个仿真实验构成,包括几种常 见信号的仿真实现,LTI 系统的响应、连续时间信号的频域分析、系统的零极点及 频率响应特 、连续信号与系统的 S 域分析和离散信号与系统的 Z 变换分析. 本实验指导书可作为电子信息科学与技术、电气、通信工程等开设信号与系 统课程的本科生的实验教材,本书难免有不足之处,欢迎各位学者给予批评指正.

3 实验箱使用注意 实验箱使用注意 实验箱使用注意 实验箱使用注意 锯锯锯锯

1、实验前检查实验平台上芯片是否有缺失现象,各电源指示灯工 作是否正常

2、 在实验指导书中如无其他说明, 所有输入信号占空比默认为 50%

3、实验中输入信号的幅度和频率均为毫伏表和频率表上的数值

4、注意 IC 芯片的保护,请勿带电插拔芯片,实验中良导体不可放 置在实验平台上,以免引起短路

5、正确使用迭插头对旋转式插拔,请勿直接拽线

6、保持实验箱内干燥洁净,以保证器件的可使用 ,延长器件使 用寿命.

4 实验要求 实验要求 实验要求 实验要求锯 锯锯锯

1、实验预习 学生在进入实验之前要在实验报告上书写实验目的, 实验原理,实验内容及理论计算部分 看懂实验指导书上的例题.

2、实验过程 根据实验指导书的实验步骤实现实验内容的要求.

3、实验报告 将实验所得数据和图形详细记录下 ,按照规范的 实验报告的格式 请到电信学院实验中心网站下载实验报告格式电子 稿,具体地址 http://dxxy.ynni.edu.cn/sfzx/index.asp 完成 实验报告,实验所得图形要用坐标纸画出并粘贴在实验报告合适位置 每段程序及图形应标注出相应实验内容 根据实验结果回答思考 题. 注 要求实验报告书写整洁,在规定时间内完成并上交.根据实验 内容及报告完成情况给出实验成绩 优、良、中、差 ,迟交者适当降 低当次成绩,不交者当次成绩为 0,所有实验成绩经综合后将以 15% 的比例记入本课程期末综合成绩中.

5 目目目目录录录录前锯锯锯言尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽←锯 实验箱使用注意 尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽↑锯 实验要求尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽→锯 目锯锯锯锯录尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽附锯

第一章锯锯信 系统综合实验概述 尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽7锯

第一节锯锯≡正E尼⑤字尼0↑∪ 信 系统模块 介绍尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽7锯第节锯锯实验模块介绍尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽奈锯 第 节锯锯仪器的简要介绍尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽1际锯 第 章锯锯基于 ≡正E尼⑤字尼0↑∪ 实验箱的信 系统实验 尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽←0锯 实验一 常用信 类察尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽←0锯 实验 跃响 激响 尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽←附锯 实验 连续时间系统的模拟 尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽←奈锯 实验四 无失真传输系统尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽↑附锯 实验五 源无源滤波器尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽↑奈锯 实验六 抽样定理 信 恢复 尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽附0锯 实验七 网 函数的模拟 尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽附7锯 实验八 信卷实验尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽际1锯 实验九 矩形脉 信的解合尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽际际锯 第 章锯基于 ≤at须ab 的信 系统实验 尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽7↑锯 实验一 常信的≤∪正≡∪∫ 表示 算 尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽7↑锯 实验 ≡正存 系统的响 尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽奇7锯6实验 连续时间信 的频域 析 尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽奈奇锯 实验四 系统的零极点 频率响 特性 尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽10附锯 实验五 连续信 系统的 止域析尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽110锯 实验六 离散信 系统的 Z 换析尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽11附锯 录一锯锯≤∪正≡∪∫ 境 尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽1←↑锯录锯锯≤∪正≡∪∫ 常用命 函数表 尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽1←7锯录锯锯锯基本 图命 尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽1↑0锯 录四锯锯锯多 式的求值纬求根和部 式展开 尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽1↑附锯 录五锯锯锯符 换尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽1↑7锯 录六锯锯锯信 系统 析常用函数 尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽1↑奈7

第一章

第一章

第一章

第一章锯锯 锯锯 锯锯 锯锯信 系统综合实验概述 信 系统综合实验概述 信 系统综合实验概述 信 系统综合实验概述锯

第一节

第一节

第一节

第一节锯锯≡正E 锯锯≡正E 锯锯≡正E 锯锯≡正E尼尼尼尼⑤字 ⑤字 ⑤字 ⑤字尼 尼尼尼0↑∪ 0↑∪ 0↑∪ 0↑∪ 信 系统模块 介绍 信 系统模块 介绍 信 系统模块 介绍 信 系统模块 介绍锯 锯锯锯锯≡正E尼⑤字尼0↑∪ 信 系统综合实验箱是根据多 开设的信 系统实验课程 ≡正E尼⑤字尼0←E 型实验箱 基础 经过 断改进而研制 的是 门 信 系统缏课程而设计的 供了信 的频域纬时域 析等实验手段 要能如锯利用该实验箱 进行 跃响 激响 的时域 析借于DS 技术实 信 频谱的 析研纬信 的解合的析实验 抽样定理 信恢复的 析研连续时间系统的模拟 一纬电路的暂态响 网 状态轨迹显示纬各种滤波器设计 实 等内容的学 实验锯 实验箱自带实验所需的电源纬信 发生器纬扫频信 源纬数 电压表纬数 频率计 中数 电压表和数 频率计均采用自行设计电路 而 是像传统实验 箱那样采用通用的表头 仪表部 充 本实验系统相配合锯 实验箱采用了 当止也 数信处理 技术 将模拟电路难 实 或实验结果 理想的信 解合纬信 卷 等实验得 准确地演示 并能生 地验 证理论结果 系统地了解并比较无源纬 源纬数 滤波器的性能 特性 学会 数 滤波器的设计 实 锯 实验箱配 当止也 标准的 J正∪G 插口 当止也 机 也归 机的通信接口 方便学 生在 们 供软件的基础 进行 开发 用仿真器或 用仿真器 完 一些 数信处理纬DS 用方面的实验如 各种数 滤波器设计纬频谱 析纬 卷纬A D 换纬D A 换纬DS 定时器的使用纬DS 基本I 口使 用等锯 考虑到实验内容的层 性 在数 信 处理部 直接固化了实验必 的程序 码 通过 码开 单片机 字也存 口 很方便的进行实验内容的选 锯 该实验系统由 模块 如图 1尼1 锯8锯图1尼1 实验箱整体架构锯 止1 电压表 直流信 源模块锯 止← 信源频率计模块锯 止↑ 抽样定理 滤波器模块锯 止→ 数信处理模块锯 止附 模块一锯 止际 模块 锯止7 相面析系统极点对频响的影响模块锯 止奇 调幅 频 复用模块锯 止奈 基本 算单元 连续系统模拟模块锯 各模块的的 体作用将在第 节中介绍锯 锯锯锯锯锯锯锯锯锯锯锯锯锯锯锯锯锯锯锯锯锯锯锯锯锯锯锯锯锯锯锯锯锯锯锯锯9第节第节第节第节锯锯 锯锯 锯锯 锯锯实验模块介绍 实验模块介绍 实验模块介绍 实验模块介绍锯 在

第一节中 经简单介绍了 实验系统的 奈 个模块在本节中 将对实验箱 的奈个单元模块做进一 的介绍锯 止1 止1 止1 止1 电压表 直流信 源模块 电压表 直流信 源模块 电压表 直流信 源模块 电压表 直流信 源模块锯 锯锯锯模块 于实验箱的 角 模块 要 个部 电压表和直流信 源 电压表 测量直流信 的幅 交流信 的峰峰值 中直流信 的测量幅 范围尼10步~10V 交流信 峰峰值的测量范围是 0~←0步 测量交流信 的频率 范围是 100字涉~←00≠字涉 锯直流信 源 输出尼附步锯~锯为附步 幅 连续 调直流信 直流信 的输出点 也1纬也← 模块 相 器件的简要介绍 锯止1 模块的供电开 锯 止← 选 测量的外部信 交流信 或直流信 锯 也1纬也← 直流信

1 和←的输出端口锯 也↑ 电压表的输入端口 外部信 输入 锯 ④1纬④← 直流信 电压的 制旋钮锯 止← 止← 止← 止← 信源频率计模块 信源频率计模块 信源频率计模块 信源频率计模块锯 锯锯锯信源供种波形的模拟信 弦波纬 角波纬方波 种 波形的频率 通过RO≡1来调节 弦波频率的 调范围 10字涉~←≤字涉 角波和方波频率的 调范围 10字涉锯~100≠字涉模拟信 输出幅 由模拟输 出幅 调节旋钮 制 调范围 0步~附步 模式 换开 选 频率计 模式时 频率计 测量外部信 的频率 模式 换开 选 信 源模 式时 频率计测量的模拟信 源内部 生模拟信 的频率频率计的测量范围 1字涉~奈奈≤字涉 模块 相 器件的简要介绍 锯也1 频率计输入端口 锯也← 模拟信 输出端口锯 也↑ 际→≠ 载波输出端口锯 也→ ←附际≠ 载波输出端口锯 也附 时钟信 源输出端口锯 ④1 模拟信 输出幅 调节旋钮锯 止1 模块的供电开 锯

10 止← 模式 换开 开 选 信 源模式 开选频率计 模式 锯 止↑ 扫频开 开向时开始扫频 开向时停扫频 锯止→ 波形 换开 弦波纬 角波纬方波 种波形 供 换选 中 一种波形 该波形相 的指示灯会亮在方波模式 会 到方波占空比的 调节 体方法如

1 按开 止→ 将波形 换到方波 ← 在方波模式 按RO≡11钟频率计 数码管会显示平消 ↑ 数码管显示平消 和数 时 通过调节RO≡1来调节方波的占空比 调范围是 际阴―奈↑阴 锯 止附 扫频设置按钮 止↑ O≥时 通过 止附 在扫频 限纬 限和 辨率 种参数之间 换对种参数进行设置 限指示灯亮时 通过RO≡1旋钮改 扫 频率 点 最高频率 调节的频率值在频率表的 数码管 显示 限指示灯亮时 通过RO≡1旋钮改 扫 频率的起 始点 最 频率 调节的频率值在频率表的数码管 显示 辨率指示灯 亮时 完 限频率到 限频率扫 的 的设置在 款实验箱 扫 的调节的方法如

1 按 扫频设置 辨率指示灯亮时 频率计中 数码管的右方的≤字涉 字涉的指示灯会熄灭 ← 调节RO≡1来设置 限 频率和 限频率之间的频点数一........