信号与系统实验

第1章 电信号的分解与合成 1

1.1 实验目的 1

1.2 实验仪器设备元器件 1

1.3 实验原理及说明 1

1.3.1 电信号的傅里叶级数 1

1.3.2 电信号频谱分量的观测 2

1.4 实验内容及步骤 4

1.4.1 波形的分解 4

1.4.2 波形的合成 4

1.5 实验注意事项 5

1.6 实验预习 5

1.7 实验总结 5

第2章 系统响应的观测 6

2.1 实验目的 6

2.2 实验仪器设备元器件 6

2.3 实验原理及说明 6

2.4 实验内容及步骤 8

2.4.1 观察一阶线性系统的零输入、零状态和完全响应 8

2.4.2 测量线性时不变系统的冲激响应和阶跃响应 8

2.4.3 观察一阶线性系统中，时间常数对系统响应的影响 9

2.5 实验注意事项 10

2.6 实验预习 10

2.7 实验总结 10

第3章 时域采样与恢复 11

3.1 实验目的 11

3.2 实验仪器设备元器件 11

3.3 实验原理及说明 11

3.4 实验内容及步骤 14

3.4.1 基本要求 14

3.4.2 设计性要求 14

3.5 实验注意事项 14

3.6 实验预习 15

3.7 实验总结 15

第4章 无源低通、高通滤波器设计与特性测试 16

4.1 实验目的 16

4.2 实验仪器设备元器件 16

4.3 实验原理及说明 16

4.3.1 定义 16

4.3.2 分类 16

4.3.3 幅频特性 17

4.3.4 RC无源低通滤波器频率特性 17

4.3.5 RC无源高通滤波器特性 18

4.4 实验内容及步骤 19

4.4.1 基本要求 19

4.4.2 设计性要求 20

4.5 实验注意事项 20

4.6 实验预习 20

4.7 实验总结 20

第5章 无源带通、带阻滤波器设计与特性测试 21

5.1 实验目的 21

5.2 实验仪器设备元器件 21

5.3 实验原理及说明 21

5.3.1 理想带通、带阻滤波器的频率特性 21

5.3.2 无源带通滤波器电路及其频率特性 21

5.3.3 无源带阻滤波器电路及其频率特性 23

5.4 实验内容及步骤 25

5.4.1 基本要求 25

5.4.2 设计性要求 25

5.5 实验注意事项 26

5.6 实验预习 26

5.7 实验总结 26

第6章 有源低通、高通滤波器设计与特性测试 27

6.1 实验目的 27

6.2 实验仪器设备元器件 27

6.3 实验原理及说明 27

6.3.1 二阶RC有源低通滤波器的电路 27

6.3.2 二阶RC有源高通滤波器的频率特性 29

6.4 实验内容及步骤 29

6.4.1 基本要求 29

6.4.2 设计性要求 30

6.5 实验注意事项 31

6.6 实验预习 31

6.7 实验总结 31

第7章 有源带通、带阻滤波器设计与特性测试 32

7.1 实验目的 32

7.2 实验仪器设备元器件 32

7.3 实验原理及说明 32

7.3.1 理想的带通、带阻滤波器的频率特性 32

7.3.2 有源带通滤波器电路及其频率特性 32

7.3.3 有源带阻滤波器电路及其频率特性 34

7.4 实验内容及步骤 34

7.4.1 基本要求 34

7.4.2 设计性要求 35

7.5 实验注意事项 36

7.6 实验预习 36

7.7 实验总结 36

第8章 状态轨迹的显示 37

8.1 实验目的 37

8.2 实验仪器设备元器件 37

8.3 实验原理及说明 37

8.4 实验内容及步骤 39

8.5 实验注意事项 39

8.6 实验预习 40

8.7 实验总结 40

第9章 基本运算单元电路实现 41

9.1 实验目的 41

9.2 实验仪器设备元器件 41

9.3 实验原理及说明 41

9.4 实验内容及步骤 44

9.4.1 基本要求 44

9.4.2 设计性要求 45

9.5 实验注意事项 46

9.6 实验预习 46

9.7 实验总结 46

9.8 运算放大器uA741和LM358引脚定义 46

第10章 连续时间系统的模拟 47

10.1 实验目的 47

10.2 实验仪器设备元器件 47

10.3 实验原理及说明 47

10.4 实验内容及步骤 50

10.4.1 基本要求 50

10.4.2 设计性要求 51

10.5 实验注意事项 51

10.6 实验预习 51

10.7 实验总结 51

第11章 MATLAB在信号与系统中的基本使用 52

11.1 实验目的 52

11.2 实验原理 52

11.3 MATLAB函数 54

11.4 实验内容与方法 55

11.5 实验要求 57

第12章 连续时间系统的频域分析 58

12.1 实验目的 58

12.2 实验原理 58

12.3 MATLAB函数 60

12.4 实验内容与方法 60

12.5 实验要求 63

第13章 连续时间系统的复频域分析 64

13.1 实验目的 64

13.2 实验原理 64

13.2.1 从傅里叶变换到拉普拉斯变换 64

13.2.2 单边拉普拉斯变换 64

13.2.3 常见函数的拉普拉斯变换 65

13.2.4 拉普拉斯变换性质 65

13.2.5 微分方程的变换解 67

13.2.6 系统函数 67

13.3 MATLAB函数 67

13.4 实验内容与方法 68

13.5 实验要求 70

第14章 离散时间系统的时域分析 71

14.1 实验目的 71

14.2 实验原理 71

14.2.1 差分方程的经典解 71

14.2.2 零输入响应和零状态响应 72

14.2.3 卷积和 72

14.2.4 差分方程的变换解 73

14.3 MATLAB函数 73

14.4 实验内容与方法 74

14.5 实验要求 77

第15章 离散时间系统的z域分析 78

15.1 实验目的 78

15.2 实验原理 78

15.2.1 从拉普拉斯变换到z变换 78

15.2.2 收敛域 78

15.2.3 z变换的性质 79

15.2.4 系统稳定性的判断 80

15.3 MATLAB函数 81

15.4 实验内容与方法 82

15.5 实验要求 85

第16章 FIR数字滤波器的设计 86

16.1 实验目的 86

16.2 实验原理 86

16.2.1 窗函数法 86

16.2.2 典型窗口函数介绍 87

16.2.3 频率抽样法 88

16.2.4 切比雪夫最佳一致逼近法 88

16.3 MATLAB函数 88

16.4 实验内容与方法 89

16.5 实验要求 92

第17章 IIR数字滤波器的设计 93

17.1 实验目的 93

17.2 实验原理 93

17.2.1 IIR滤波器与FIR滤波器的对比 93

17.2.2 IIR滤波器设计 94

17.2.3 IIR滤波器实现方法 94

17.3 MATLAB函数 95

17.4 实验内容与方法 97

17.5 实验要求 101

第18章 音频信号的噪声去除 102

18.1 实验目的 102

18.2 实验内容 102

18.3 MATLAB实验流程简图 102

18.4 实验任务 103

18.5 实验要求 104

18.6 相关MATLAB函数 104

附录A 实验测试基本知识 105

附录B MATLAB简介 120

附录C 如何建立并运行MATLAB程序文件 123

附录D MATLAB预定义变量与常用函数 126

参考文献 128