西工大《信号与系统》实验报告

2024-01-13 来源：爱go旅游网

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西北工业大学

：：学号：信号与线性系统实验报告信号与线性系统实验报告

实验一常用信号的分类与观察

一、实验内容

观察常用信号的波形特点及其产生方法；使用示波器对常用波形测量参数；掌握JH5004

信号产生模块的操作；

对于一个系统特性的研究，其中重要的一个方面是研究它的输入输出关系，即在一特定输入信号下，系统对应的输出响应信号。因而对信号的研究是对系统研究的出发点，是对系统特性观察的基本手段与方法。在本实验中，将对常用信号和特性进行分析、研究。

信号可以表示为一个或多个变量的函数，在这里仅对一维信号进行研究，自变量为时间。常用的信号有：指数信号、正弦信号、指数衰减正弦信号、复指数信号、Sa（t）信号、钟形信号、脉冲信号等。

1、指数信号：指数信号可表示为f(t)同的形式，如下图所示：

Keat。对于不同的a取值，其波形表现为不

在JH5004“信号与系统”实验平台的信号产生模块可产生a<0，t>0的ke形。通过示波器测量输出信号波形，测量keatat函数的波

函数的a、K参数。

2、正弦信号：其表达式为f(t)Ksin(wt)，其信号的参数有：振幅K、角频率

w、与初始相位。其波形如下图所示：

通过示波器测量输出信号测量波形，测量正弦信号的振幅K、角频率w参数。 3、指数衰减正弦信号：其表达式为f(t)0atKe(t0)(t0)，其波形如下图：

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4、复指数信号：其表达式为

f(t)KestKe(jw)tKetcos(wt)jKetsin(wt)

一个复指数信号可分解为实、虚两部分。其中实部包含余弦衰减信号，虚部则为正弦衰减信号。指数因子实部表征了正弦与余弦函数振幅随时间变化的情况。一般0，正弦及余弦信号是衰减振荡。指数因子的虚部则表示正弦与余弦信号的角频率。对于一个复信号的表示一般通过两个信号联合表示：信号的实部通常称之为同相支路；信号的虚部通常称之为正交之路。利用复指数信号可使许多运算和分析得以简化。在信号分析理论中，复指数信号是一种非常重要的基本信号。

sint5、 Sa（t）信号：其表达式为Sa(t)。Sa（t）是一个偶函数，t=±π，±2π，…，

t±nπ时，函数值等于零。该函数在很多应用场合具有独特的应用。其信号如下图所示：

6、钟形信号（高斯函数）：其表过式为

f(t)Eet()2。其信号如下图所示：

7、脉冲信号：其表达式为

信号如下图所示：

f(t)u(t)u(tT)，其中u(t)为单位阶跃函数。其

主持人：参与人：

实验日期：

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U(t)t

二、实验过程

在下面实验中，按1.3节设置信号产生器的工作模式为11。 1、指数信号观察：

通过信号选择键1，按1.3节设置A组输出为指数信号（此时信号输出指示灯为000000）。用示波器测量“信号A组”的输出信号。

观察指数信号的波形，并测量分析其对应的a、K参数。 2、正弦信号观察：

通过信号选择键1，按1.3节设置A组输出为正弦信号（此时A组信号输出指示灯为000101）。用示波器测量“信号A组”的输出信号。

在示波器上观察正弦信号的波形，并测量分析其对应的振幅K、角频率 w。 3、指数衰减正弦信号观察（正频率信号）：

通过信号选择键1、按1.3节设置A组输出为指数衰减余弦信号（此时信号输出指示灯为000001），用示波器测量“信号A组”的输出信号。

通过信号选择键2、按1.3节设置B组输出为指数衰减正弦信号（此时信号输出指示灯为000010），用示波器测量“信号B组”的输出信号。

*分别用示波器的X、Y通道测量上述信号，并以X-Y方式进行观察，记录此时信号的波形，并注意此时李沙育图形的旋转方向。（该实验可选做）

分析对信号参数的测量结果。

4、 *指数衰减正弦信号观察（负频率信号）：（该实验可选做）通过信号选择键1、按1.3节设置A组输出为指数衰减余弦信号（此时信号输出指示灯为000011），用示波器测量“信号A组”的输出信号。

通过信号选择键2、按1.3节设置B组输出为指数衰减正弦信号（此时信号输出指示灯为000100），用示波器测量“信号B组”的输出信号。

分别用示波器的X、Y通道测量上述信号，并以X-Y方式进行观察，记录此时信号的波形，并注意此时李沙育图形的旋转方向。

将测量结果与实验3所测结果进行比较。 5、 Sa（t）信号观察：

通过信号选择键1，按1.3节设置A组输出为Sa(t)信号（此时信号输出指示灯为000111），用示波器测量“信号A组”的输出信号。并通过示波器分析信号的参数。

6、钟形信号（高斯函数）观察：

通过信号选择键1，按1.3节设置A组输出为钟形信号（此时信号输出指示灯为001000），用示波器测量“信号A组”的输出信号。并通过示波器分析信号的参数。

7、脉冲信号观察：

通过信号选择键1，按1.3节设置A组输出为正负脉冲信号（此时信号输出指示灯为001101），并分析其特点。

主持人：参与人：

实验日期：

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三、实验数据

1. 指数信号

通过信号选择键1，按1.3节设置A组输出为指数信号（此时信号输出指示灯为000000）。用示波器测量“信号A组”的输出信号。

2. 正弦信号

通过信号选择键1，按1.3节设置A组输出为正弦信号（此时A组信号输出指示灯为000101）。用示波器测量“信号A组”的输出信号。

3. 指数衰减正弦信号

通过信号选择键1、按1.3节设置A组输出为指数衰减余弦信号（此时信号输出指示灯为000001），用示波器测量“信号A组”的输出信号。

主持人：参与人：

实验日期：

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*分别用示波器的X、Y通道测量上述信号，并以X-Y方式进行观察，记录此时信号的波形，并注意此时李沙育图形的旋转方向。（该实验可选做）

4. 复指数信号

通过信号选择键1、按1.3节设置A组输出为指数衰减余弦信号（此时信号输出指示灯为000011），用示波器测量“信号A组”的输出信号。

5. Sa（t）信号

主持人：参与人：

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6. 钟形信号

7. 脉冲信号

通过信号选择键1，按1.3节设置A组输出为正负脉冲信号（此时信号输出指示灯为001101），并分析其特点。

四、实验结果分析及思考

1、分析指数信号、正弦信号、指数衰减正弦信号、复指数信号、Sa（t）信号、钟形信

号、脉冲信号的特点。答：

1、指数信号：指数信号可表示为f(t)Ke。对于不同的a取值，其波形表现为不同

主持人：参与人：

实验日期：

at 信号与线性系统实验报告

的形式.

2、正弦信号：其表达式为f(t)Ksin(wt)，其信号的参数有：振幅K、角频率 w、与初始相位。

通过示波器测量输出信号测量波形，测量正弦信号的振幅K、角频率w参数。 3、指数衰减正弦信号：其表达式为f(t)0atKe

(t0)，其波形如下图：

(t0)4、复指数信号：其表达式为

f(t)KestKe(jw)tKetcos(wt)jKetsin(wt)

sint5、Sa（t）信号：其表达式为Sa(t)。Sa（t）是一个偶函数，t=±π，±2π，…，

t±nπ时，函数值等于零。该函数在很多应用场合具有独特的应用。 6、钟形信号（高斯函数）：其表过式为7、脉冲信号：其表达式为

f(t)Eet()2。

f(t)u(t)u(tT)，其中u(t)为单位阶跃函数.

2、按1.3节设置输出为复指数正频率信号（A组输出与B组输出同时观察）与复指数

负频率信号（A组输出与B组输出同时观察），并说明这两类信号的特点。答：复指数正频率信号：震荡性，随着时间增加振幅增大。

指数负频率信号：震荡性，随着时间增加振幅衰减。 3、写出测量指数信号、正弦信号、指数衰减正弦信号、复指数信号、Sa（t）信号、钟

形信号、脉冲信号的波形参数；答：

指数信号波形参数：k=1 ;a=1 ; 0; -1; 正弦信号波形参数：k=1 ;w=1;; 指数衰减正弦信号参数：k=1;a=1; 复指数信号参数：k=1;a=1;w=1; Sa（t）信号波形参数：无；钟形信号波形参数：E=1；t=1; 脉冲信号波形参数：无；

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实验二信号的基本运算单元

一、实验内容

使用减法器、加法器、倍乘器、反相器、积分器、微分器等处理信号，分析他们的运算特性。

二、实验过程

在下面实验中，按1.3节设置信号产生器的工作模式为11。 1、加法器特性观察：

通过信号选择键1使对应的 “信号A组”的输出为270Hz信号（A组输出信号指示灯为000101），通过信号选择键2使对应的 “信号B组”的输出为2160Hz信号（B组输出信号指示灯为000110）。用短路连线器将模拟信号A、B组的输出信号送入加法器的X1、X2输入端，用示波器观察输出端Y的波形。

2、减法器特性观察：

通过信号选择键1使对应的“信号A组”的输出为全波检滤信号（A组输出信号指示灯为010000），通过信号选择键2使对应的“信号B组”为半波检波信号（B组输出信号指示灯为010001）。用短路连线器将模拟信号A、B组的输出信号送入减法器的X1、X2输入端，用示波器观察输出端Y的波形。

3、倍乘器特性观察：

通过信号选择键1使对应的 “信号A组”的输出信号为2160Hz的正弦信号（A组输出信号指示灯为000110）。用短路连线器将信号A组的输出信号送入倍乘器的X输入端，观察输出端Y的波形。

4、反相器特性观察：

通过信号选择键1使对应的 “信号A组”的输出信号为2160Hz的正弦信号（A组输出信号指示灯为000110）。用短路连线器将信号A组的输出信号送入反相器的X输入端，观察输出端Y的波形相位与输入波形的相位关系。

5、积分器特性观察：

通过信号选择键1使对应的“信号A组”的输出为连续正负脉冲对信号（A组输出信号指示灯为001101）。用短路连线器将信号A组的输出信号送入积分器的X输入端，观察输出端Y的波形与输入波形的关系。

6、微分器特性观察：

通过信号选择键使对应的“信号A组”的输出依次为连续正负脉冲信号（A组输出信号指示灯为001001）、间隔正负脉冲信号（A组输出信号指示灯为001101）、正负指数衰减冲击信号（A组输出信号指示灯为001110）、锯齿信号（A组输出信号指示灯为010010）。用短路连线器将信号A组的输出信号送入微分器的X输入端，观察输出端Y的波形与输入波形的关系。

三、实验数据

在下面实验中，按1.3节设置信号产生器的工作模式为11。 1、加法器特性观察：

通过信号选择键1使对应的 “信号A组”的输出为270Hz信号（A组输出信号指示灯

主持人：参与人：

实验日期：

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为000101），通过信号选择键2使对应的 “信号B组”的输出为2160Hz信号（B组输出信号指示灯为000110）。用短路连线器将模拟信号A、B组的输出信号送入加法器的X1、X2输入端，用示波器观察输出端Y的波形。

2、减法器特性观察：

3、倍乘器特性观察：

主持人：参与人：

实验日期：

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4、反相器特性观察：

5、积分器特性观察：

6、微分器特性观察：

通过信号选择键使对应的“信号A组”的输出依次为连续正负脉冲信号（A组输出信号指示灯为001001）、间隔正负脉冲信号（A组输出信号指示灯为001101）、正负指数衰减

主持人：参与人：

实验日期：

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冲击信号（A组输出信号指示灯为001110）、锯齿信号（A组输出信号指示灯为010010）。用短路连线器将信号A组的输出信号送入微分器的X输入端，观察输出端Y的波形与输入波形的关系。

主持人：参与人：

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四、实验结果分析及思考

1、画出最常用的信号运算单元：减法器、加法器、倍乘器、反相器、积分器、微分器

的电路结构；分析常用的信号运算单元：减法器、加法器、倍乘器、反相器、积分器、微分器的运算特点；答：

1、加法器：其电路构成如下图所示

在该电路中元件参数的取值为：R1R2R3R410K，其输出Y与输入x1、x2的关系为：

Yx1x2

2、减法器：其电路构成如下图所示

在该电路中元件参数的取值为：R1R2R3R410K，其输出Y与输入x1、x2的关系为：

Yx2x1

3、倍乘器：其电路构成如下图所示

主持人：参与人：

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信号与线性系统实验报告

在该电路中元件参数的取值为：R1R2R310K，其输出Y与输入x的关系为：

Y2x

4、反相器：其电路构成如下图所示

在该电路中元件参数的取值为：R1R210K，其输出Y与输入x的关系为：

Yx

5、积分器：其电路构成如下图所示

在该电路中元件参数的取值为：R10K、C0.1uF，其输出Y与输入x的关系为：

1Yx(t)dt RC6、微分器：其电路构成如下图所示

在该电路中元件参数的取值为：R1K、C0.01uF，其输出Y与输入x的关系为：

dx(t)YRC

dtt3.采用基本运算单元构建：x1x2(t)dt的电路。

主持人：参与人：

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答;

实验三信号的合成

一、实验内容

按下面公式调整五路信号的幅度，逐步加入合成信号，观察输出信号波形的变化。在“信号与系统”中，周期性的函数（波形）可以分解成其基频分量及其谐波分量（如下图所示，基频与谐波的幅度与信号的特性紧密相关。

从上图中可以看出，一般周期性的信号，其谐波幅度随着谐波次数的增加相应该频点信号幅度会减少。因而，对于一个周期性的信号，可以通过一组中心频率等于该信号各谐波频率的带通滤波器，获取该周期性信号在各频点信号幅度的大小。

同样，如果按某一特定信号在其基波及其谐波处的幅度与相位可以合成该信号。理论上需要谐波点数为无限，但由于谐波幅度随着谐波次数的增加信号幅度减少，因而只需取一定数目的谐波数即可。

二、实验过程

1、方波信号的合成：

（1）按下面公式调整五路信号的幅度：

1nf(t)sin()cos(nw0t)

2n1n（2）逐步加入合成信号，观察输出信号波形的变化；

主持人：参与人：

实验日期：

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2、周期锯齿信号的合成：

（1）按下面公式调整五路信号的幅度：

1f(t)(1)nsin(nw0t)

nn1（2）逐步加入合成信号，观察输出信号波形的变化；

3、周期半波信号合成（不含直流信号）：（1）按下面公式调整五路信号的幅度：

f(t)(1)nn11ncos()cos(nw0t) n212（2）逐步加入合成信号，观察输出信号波形的变化；

三、实验数据

1、方波信号的合成：

（1）按下面公式调整五路信号的幅度：

1nf(t)sin()cos(nw0t)

2n1n（2）逐步加入合成信号，观察输出信号波形的变化；

主持人：参与人：

实验日期：

信号与线性系统实验报告

2、周期锯齿信号的合成：

（3）按下面公式调整五路信号的幅度：

1f(t)(1)nsin(nw0t)

nn1（4）逐步加入合成信号，观察输出信号波形的变化；



主持人：参与人：

实验日期：

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3、周期半波信号合成（不含直流信号）：（3）按下面公式调整五路信号的幅度：

f(t)(1)nn11ncos()cos(nw0t) 2n12

（4）逐步加入合成信号，观察输出信号波形的变化；

四、实验结果分析及思考

1、周期性信号的频谱特性是什么？答：

主持人：参与人：

实验日期：

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(1) 离散性。指频谱由频率离散而不连续的谱线组成，这种频谱称为离散频谱或线谱。 (2) 谐波性。指各次谐波分量的频率都是基波频率的整数倍，而且相邻谐波的频率间隔是均匀的，即谱线在频率轴上的位置是的整数倍。 (3) 收敛性。指谱线幅度随而衰减到零。因此这种频谱具有收敛性或衰减性. 2、合成之后的信号与期望信号是否相同，是什么原因造成这些不同？答：不相同。实验信号只有三个谐波信号，理论信号的傅里叶级数即基波﹑二次谐波﹑三次谐波﹑四次谐波叠加﹑N次谐波，因此叠加的波形与理想信号会有差异。

主持人：

实验日期：

参与人：信号与线性系统实验报告

实验四线性时不变系统

一、实验内容

1、观察线性时不变系统的叠加性和均匀性，是不变特性，微分特性，因果性 2、掌握线性时不变系统的特性; 3、学会验证线性时不变系统的性质；

二、实验过程

1、叠加性与均匀性观察：

（1）按1.3节设置信号产生模块为模式3。

（2）按1.3节用按键1使对应的 “信号A组”的输出1-x2信号（信号A组

的信号输出指示灯为001011）；

（3）按1.3节用按键2使使对应的“信号B组”产生正负锯齿脉冲串信号

（信号B组的信号输出指示灯为010100）。

（4）用短路线将模拟信号A、B组的输出信号同时送入JH5004的“线性时

不变系统”的两个单元，分别记录观察所得到的系统响应；

（5）将上述响应通过示波器进行相加，观察响应相加之后的合成响应（如

示波器无此功能，或通过JH5004上的基本运算单元实现此功能，方法自拟）；

（6）将模拟信号A、B组的输出信号分别送入加JH5004的“基本运算单元”

的加法器，将相加之后的信号送入JH5004的“线性时不变系统”单元，记录观察所得到的系统响应；

（7）比较3、4两步所得到结果，并对之进行分析； 2、时不变特性观察：

（1）按1.3节设置信号产生模块为模式2。

（2）通过信号选择键1，使对应的 “信号A组”输出间隔正负脉冲信号（信

号A组的信号输出指示灯为001001）。

（3）将模拟A组的输出信号加到JH5004的“线性时不变系统”单元，记录

观察所得到的系统响应。观察不同延时的输入冲击串与输出信号延时的时间关系；

3、微分特性观察：

（1）通过信号选择键1使 “信号A组”输出正负指数脉冲信号（A组信号

输出指示灯为001110），通过信号选择键2使“信号B组”输出“正负指数脉冲积分信号”（B组信号输出指示灯为001111），这个信号是前一个信号的积分。

（2）将模拟A组的输出信号与模拟B组的输出信号加到JH5004的“线性时

不变系统”单元的两个相同系统上，用示波器分别记录所得到的系统响应，并比较这两个响应；

主持人：参与人：

实验日期：

信号与线性系统实验报告

4、因果性观察：

（1）通过信号选择键1，使对应的 “信号A组”输出正负锯齿信号（信号

A组的信号输出指示灯为010100）。

（2）将模拟A组的输出信号加到JH5004的“线性时不变系统”单元，记录

观察所得到的系统响应。观察输入信号时刻与对应输出信号时刻的相对时间关系；

三、实验数据

1、叠加性与均匀性观察：

（1）设置信号产生模块为模式3。

（2）用按键1使对应的 “信号A组”的输出1-x2信号（信号A组的信号

输

出

指

示

灯

为

001011

）

（3）按用按键2使使对应的“信号B组”产生正负锯齿脉冲串信号（信号

B组的信号输出指示灯为010100）。

（4）用短路线将模拟信号A、B组的输出信号同时送入JH5004的“线性时

不变系统”的两个单元，分别记录观察所得到的系统响应；

主持人：参与人：

实验日期：

信号与线性系统实验报告

2、主持人：

实验日期：

（5）将上述响应通过示波器进行相加，观察响应相加之后的合成响应（如

示波器无此功能，或通过JH5004上的基本运算单元实现此功能，方法自拟）；

用加法器实现这个功能

（6）将模拟信号A、B组的输出信号分别送入加JH5004的“基本运算单元”

的加法器，将相加之后的信号送入JH5004的“线性时不变系统”单元，记录观察所得到的系统响应；

（7）比较3、4两步所得到结果，并对之进行分析；

观察三四的图像可知模拟信号经过时不变系统以后，系统响应的波形并未发生改变，但频率增加。

时不变特性观察：

（4）按1.3节设置信号产生模块为模式2。

（5）通过信号选择键1，使对应的 “信号A组”输出间隔正负脉冲信号（信

号A组的信号输出指示灯为001001）。

参与人：

信号与线性系统实验报告

3、

主持人：

实验日期：

（6）将模拟A组的输出信号加到JH5004的“线性时不变系统”单元，记录

观察所得到的系统响应。观察不同延时的输入冲击串与输出信号延时的时间关系；

微分特性观察：

（3）通过信号选择键1使 “信号A组”输出正负指数脉冲信号（A组信号

输出指示灯为001110），通过信号选择键2使“信号B组”输出“正负指数脉冲积分信号”（B组信号输出指示灯为001111），这个信号是前一个信号的积分。

（4）将模拟A组的输出信号与模拟B组的输出信号加到JH5004的“线性时

不变系统”单元的两个相同系统上，用示波器分别记录所得到的系统响应，并比较这两个响应；

参与人：

信号与线性系统实验报告

4、因果性观察：

通过信号选择键1，使对应的 “信号A组”输出正负锯齿信号（信号A组的信号输出指示灯为010100）。

将模拟A组的输出信号加到JH5004的“线性时不变系统”单元，记录观察所得到的系统响应。观察输入信号时刻与对应输出信号时刻的相对时间关系；

主持人：参与人：

实验日期：

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四、实验结果分析及思考

1、对实验测量结果进行分析。

答：通过实验，可以观察并分析得，线性时不变系统具有如下性质：（1）（2）（3）

叠加性：若激励e1(t)与e2(t)产生的响应分别为r1(t)， r2(t)，则激励e1(t)+e2(t)产生的响应即为r1(t)+r2(t)。

均匀性：若激励e(t)产生的响应为f(t)，则激励ke(t)产生的响应为kf(t)。时不变性：若激励e(t)产生的响应为y(t)，则激励r(t-t0)产生的响应即为r(t-t0)，此性质称为不变性，也称定常性或延迟性。它说明，当激励e(t)延迟时间t0时，其响应r(t)也延迟时间t0，且波形不变。

（4）（5）

微分性：若激励e(t)产生的响应为r(t)，则激励e'(t)产生的响应即r’(t),此性质即为微分性。

积分性：若激励e(t)产生的响应为r(t)，则激励e(t)的积分产生的响应即为r(t)的积分。此性质称为积分性。

（6）

因果性：因果系统是指系统在时刻t0的响应只与tt0和tt0时刻的输入有关。也就是说，激励是产生响应的原因，响应是激励引起的后果，这种特性称为因果性。

2、利用JH5004的一个输出信号，并结合以前所学的基本运算模块的特性，设计验一

个证线性时不变系统的微分特性的实验方案。

答：实验方案通过信号选择键1使 “信号A组”输出“正负指数脉冲积分信号”，加到JH5004的“线性时不变系统”单元上，将输出信号加到微分器的输入端，用示波器分别记录所得到的系统响应，记为人r’1(t)。

再将“信号A组”输出“正负指数脉冲积分信号”先通过微分器，再将输出信号JH5004的“线性时不变系统”单元上，用示波器观察的到的系统响应，记为r2’(t)。

比较r1(t)和r2(t)，观察它是否相等。

随后将信号A组输出信号换成正弦信号，负指数信号，钟形信号等重复上述步骤，得出结论。

主持人：参与人：

实验日期：

信号与线性系统实验报告

通过信号选择键2使“信号B组”输出“正负指数脉冲积分信号”（B组信号输出指示灯为001111），这个信号是前一个信号的积分。

将模拟A组的输出信号与模拟B组的输出信号加到JH5004的“线性时不变系统”单元的两个相同系统上，用示波器分别记录所得到的系统响应，并比较这两个响应；

实验五零输入响应与零状态响应分析

一、实验内容

观察并掌握电路的的零状态响应与零输入响应；

电路的响应一般可分解为零输入响应和零状态响应。首先先考察一个实例：在下图中由RC组成一电路，电容两端有起始电压vc(0)，激励源为e(t)。

则系统响应——电容两端电压：

tRC(t)1RCvv(0)ee()d RC0t1vc(t)e上式中第一项称之为零输入响应，与输人激励无关，零输入响应e始电压值开始，以指数规律进行衰减。

tRCvv(0)是以初

第二项与起始储能无关，只与输入激励有关，被称为零状态响应。在不同的输入信号下，电路会表征出不同的响应。

二、实验过程

1、系统的零输入响应特性观察：

（1）通过信号选择键选择信号发生器为模式2，对应的脉冲信号发生器产

生周期为35ms的方波信号。用短路线将脉冲信号输出端与“零输入响应与零状态响应”单元的X1端口相连，用脉冲信号作同步，观察输出信号的波形。

（2）同上步，将信号产生模块中脉冲信号输入到X2、X3端口，用脉冲信号

作同步，分别观察输出信号的波形。

注：对于周期较长的脉冲方波信号，可以近似认为在脉冲信号高电平的后沿，电路的电容已完成充电。当进入脉冲信号的低电平阶段时，相当于此时激励去掉。电路在该点之后将产生零输入响应。因而对零输入响应的观察应在脉冲信号的低电平期间。

2、系统的零状态响应特性观察：

主持人：参与人：

实验日期：

信号与线性系统实验报告

（1）通过信号选择键选择信号发生器为模式2，对应的脉冲信号发生器产

生周期为35ms的方波信号。用短路线将脉冲信号输出端与“零输入响应与零状态响应”单元的X1端口相连，用脉冲信号作同步，观察输出信号的波形。

（2）同上步，将信号产生模块中脉冲信号输入到X2、X3端口，用脉冲信号

作同步，分别观察输出信号的波形。

注：对于周期较长的脉冲方波信号，可以近似认为在脉冲信号低电平期间，电路的电容已完成放电。当进入脉冲信号的高电平阶段时，相当于此时激励加上。电路在该点之后将产生零状态响应。因而对零状态响应的观察应在脉冲信号的高电平期间。

三、实验数据

1、系统的零输入响应特性观察：

（1）通过信号选择键选择信号发生器为模式2，对应的脉冲信号发生器产

生周期为35ms的方波信号。用短路线将脉冲信号输出端与“零输入响应与零状态响应”单元的X1端口相连，用脉冲信号作同步，观察输出信号的波形。

（2）同上步，将信号产生模块中脉冲信号输入到X2、X3端口，用脉冲信号

作同步，分别观察输出信号的波形。

主持人：参与人：

实验日期：

信号与线性系统实验报告

2、系统的零状态响应特性观察：

（1）通过信号选择键选择信号发生器为模式2，对应的脉冲信号发生器产

生周期为35ms的方波信号。用短路线将脉冲信号输出端与“零输入响应与零状态响应”单元的X1端口相连，用脉冲信号作同步，观察输出信号的波形。

（2）同上步，将信号产生模块中脉冲信号输入到X2、X3端口，用脉冲信号

作同步，分别观察输出信号的波形。

主持人：参与人：

实验日期：

信号与线性系统实验报告

四、实验结果分析及思考

1、叙述如何观察系统的零输入响应？

答：从激励的方波信号的一个下降沿起，到下一个方波信号的上升沿，观察这个区间的响应波形。如果这段时间的响应是以指数形式衰减的，则说明它是零输入响应。 2、理论分析相应连续信号在该电路下的零状态，并与实际实验结果进行对照比较。答：理论上，零状态响应以UUS(1etRC实验结果波形图符合该规律。)的规律变化，

主持人：参与人：

实验日期：

信号与线性系统实验报告

实验六二阶串联、并联谐振系统

一、实验内容

1、掌握二阶串联、并联谐振电路的基本构成； 2、掌握二阶串联、并联谐振电路的S平面分析方法； 3、掌握二阶串联、并联谐振电路特征参数的物理含义；

在电路中电容、电感两类储能元件可构成二阶串联、并联系统，如下图所示。

在无线电技术中，常利用它们的这一特性构成带通、带阻等滤波网络。二阶谐振网络是构成滤波器的基础，在实际电路中使用十分广泛。

并联谐振网络的三个物理参数为：

G2C 1w0并联谐振电路的参数LCwCQ0Gaw0是谐振频率，a是衰减因子，其值愈大表示电路的能量损耗愈大，与之相对应品质因数Q愈高表示电路的损耗愈小。

并联电路的频响特性为下图所示：

并联谐振电路的通带带宽为：

Bf2f1f0 Q从上式中可以看出，并联谐振电路的通带带宽与电路的损耗密切相关，R越大，通带越窄；反之通带越宽。

主持人：参与人：

实验日期：

信号与线性系统实验报告

二、实验过程

1、串联谐振电路频响特性的观察：

（1）调整低频信号源产生一正弦输出信号，信号电平为2Vpp，信号的频率

范围为0Hz～500KHz。

（2）将低频信号产生的输出信号加到串联谐振单元的X输入端，同时用示

波器测量输入、输出信号的波形；

（3）改变信号源的输出频率，观察输出信号幅度的变化，并将各频率的幅

度记录下来；

（4）画出该串联电路的频响特性。

（5）利用二次开发模块提供的元件，改变串联回路的电阻R2，重复上述实

验，并分析实验结果；

2、并联谐振电路频响特性的观察：

（1）调整低频信号源产生一正弦输出信号，信号电平为2Vpp，信号的频率

范围为0Hz～500KHz。

（2）将低频信号产生的输出信号加到并联谐振单元的X输入端，同时用示

波器测量输入、输出信的波形；

（3）改变信号源的输出频率，观察输出信号幅度的变化，并将各频率的幅

度记录下来；

（4）画出该并联电路的频响特性。

（5）利用二次开发模块提供的元件，改变并联回路的电阻R2，重复上述实

验，并分析实验结果；

三、实验数据

1、串联谐振电路频响特性的观察：

（1）调整低频信号源产生一正弦输出信号，信号电平为2Vpp，信号的频率

范围为0Hz～500KHz。

（2）将低频信号产生的输出信号加到串联谐振单元的X输入端，同时用示

波器测量输入、输出信号的波形；

（3）改变信号源的输出频率，观察输出信号幅度的变化，并将各频率的幅

度记录下来；

主持人：参与人：

实验日期：

信号与线性系统实验报告

2、并联谐振电路频响特性的观察：

（1）调整低频信号源产生一正弦输出信号，信号电平为2Vpp，信号的频

率范围为0Hz～500KHz。

（2）将低频信号产生的输出信号加到并联谐振单元的X输入端，同时用示

波器测量输入、输出信的波形；

（3）改变信号源的输出频率，观察输出信号幅度的变化，并将各频率的幅

度记录下来；

四、实验结果分析及思考

1、分析电阻对串联谐振电路参数影响？

对幅频特性有影响， R越大，幅频越大，

主持人：参与人：

实验日期：

信号与线性系统实验报告

还对电路的Q值有影响，Q=WL/R 2、分析电阻对并联谐振电路参数影响？

对幅频特性有影响， R越大，幅频越大、小，

还对电路的Q值有影响，Q=WL/R

3、分析串联谐振电路与并联谐振电路性能上有哪些不同？

答：

一..并联谐振电路:当外来频率加于一并联谐振电路时,它有以下特性:

1.当外加频率等于其谐振频率时并联谐振电路阻抗呈纯电阻性，且有最大值；当外加频率等于其谐振频率时串联谐振电路阻抗呈纯电阻性，且有最少值。

2.当外加频率高于其谐振频率时，并联谐振电路阻抗呈容性，相当于一个电容；当外加频率高于其谐振频率时，串联谐振电路阻抗呈感性，相当于一个电感线圈.

3.当外加频率低于谐振频率时,这时并联谐振电路呈感性,相当于一个电感线圈；当外加频率低于谐振频率时,这时串联谐振电路呈容性,相当于一个电容

所以当串联或并联谐振电路不是调节在信号频率点时,信号通过它将会产生相移.(即相位失真)

主持人：参与人：

实验日期：

信号与线性系统实验报告

实验七信号的抽样与恢复（ＰＡＭ）

一、实验内容

1、验证抽样定理

2、观察了解PAM信号形成的过程；

利用抽样脉冲把一个连续信号变为离散时间样值的过程称为抽样，抽样后的信号称为脉冲调幅（PAM）信号。在满足抽样定理的条件下，抽样信号保留了原信号的全部信息，并且从抽样信号中可以无失真地恢复出原始信号。

抽样定理在通信系统、信息传输理论方面占有十分重要的地位。数字通信系统是以此定理作为理论基础。抽样过程是模拟信号数字化的第一步，抽样性能的优劣关系到通信设备整个系统的性能指标。

抽样定理指出，一个频带受限信号m(t)，如果它的最高频率为fh，则可以唯一地由频率等于或大于2fh的样值序列所决定。抽样信号的时域与频域变化过程如下图所示。

二、实验过程

按1.3节的方法设置JH5004信号产生模块为模式1，在该模式下在正弦信号16KHz、32KHZ输出端产生相应的信号输出，同时在信号A组产生1KHz信号，在信号B组产生125KHZ信号输出，以及PAM所需的抽样时钟。

1、采样冲击串的测量：在JH5004的“PAM抽样定理”模块的D(t)输入端测量采样冲

击串，测量采样信号的频率。

2、模拟信号的加入：用短路线将“信号A组”输出1KHz正弦信号与“PAM抽样定理”

模块的信号输入X端相连。

3、信号采样的PAM序列观察：在“PAM抽样定理”模块的输出端可测量到输入信号

的采样序列，用示波器比较采样序列与原始信号的关系、及采样序列与采样冲击串之间的关系。

4、 PAM信号的恢复：用短路线将“PAM抽样定理”模块输出端的采样序列与“无源

与有源滤波器” 单元的“八阶切比雪夫低通滤波器”的输入端相连。在滤波器的输出端可测量出恢复出的模拟信号，用示波器比较恢复出的信号与原始信号的关系与差别。

5、用短路器连接“PAM抽样定理”模块的A与C端，重复上述实验。

主持人：参与人：

实验日期：

信号与线性系统实验报告

三、实验数据

1、采样冲击串的测量：在JH5004的“PAM抽样定理”模块的D(t)输入端测量采样冲

击串，测量采样信号的频率。

2、模拟信号的加入：用短路线将“信号A组”输出1KHz正弦信号与“PAM抽样定理”

模块的信号输入X端相连。

3、信号采样的PAM序列观察：在“PAM抽样定理”模块的输出端可测量到输入信号

的采样序列，用示波器比较采样序列与原始信号的关系、及采样序列与采样冲击串之间的关系。

主持人：参与人：

实验日期：

信号与线性系统实验报告

4、 PAM信号的恢复：用短路线将“PAM抽样定理”模块输出端的采样序列与“无源

四、实验结果分析及思考

1、在实验电路中，采样冲击串不是理想的冲击函数，通过这样的冲击序列所采样的采

样信号谱的形状是怎样的？

答：冲击序列的采样信号频谱是一个个等距的窄矩形。 2、用短路器连接“PAM抽样定理”模块的A与C端，由外部信号源产生一65KHz的

正弦信号送入“PAM抽样定理”模块中，再将采样序列送入低通滤波器，用示波器测量恢复出来的信号是什么？为什么？

答：恢复出来的是原信号，因为、待取样信号必须是时限信号且取样频率需要大于等于原信号的2倍。由抽样定理的性质可知，可以无失真的恢复原始信号。

实验八一阶网络特性测量

一、实验内容

测量一阶网络波特图和一阶网络单位阶跃响应，掌握一阶网络的系统响应特性。在电路系统中，一阶系统是构成复杂系统的基本单元。学习一阶系统的特点有助于对一般系统特性的了解。

一阶系统的传输函数一般可以写成：

H(s)H01 s1。该系统的频响特性为： 因果系统是稳定的要求：0，不失一般性可设H0主持人：参与人：

实验日期：

信号与线性系统实验报告

H()1j1

从其频响函数中可以看出系统响应呈低通方式，其3dB带宽点图：

1。系统的波特图如下

一阶低通系统的单位冲击响应与单位阶跃响应如下图：

二、实验过程

一阶网络波特图的测量：

（1）首先用低频信号源产生一正弦信号，输出信号幅度为2Vpp。加入到“一

阶网络”模块的X输入端。

（2）用示波器测量一阶网络的输出信号Y(t)。

（3）然后从低频开始不断增加信号源的输出频率（1KHz一个步进），并保持

其输出幅度不变，测量相应频点一阶网络的输出信号，并记录下输出信号的幅度、输入信号与输出信号的相位差。以频率与输出幅度（可换算成相对0点的相对电平值，其单位为dB）为变量画出一曲线，同时以频率与输入输出信号相位差为变量画出一曲线。这两条曲线即为一阶网络的波特图。

1、一阶网络单位阶跃响应测量：

（1）按1.3节使JH5004信号产生模块处于模式2，在该模式下，脉冲信号输

出端产生一周期为45ms的方波信号。

（2）将脉冲信号加入到“一阶网络”模块的X1输入端。用示波器测量一阶

网络的单位阶跃响应。

主持人：参与人：

实验日期：

信号与线性系统实验报告

2、用二次开发模块的元件，改变一阶网络的元件参数，重复上述实验。实验思考

三、实验数据

1、一阶网络波特图的测量：

（1）首先用低频信号源产生一正弦信号，输出信号幅度为2Vpp。加入到“一阶网络”

模块的X输入端。

（2）用示波器测量一阶网络的输出信号Y(t)。

（3）然后从低频开始不断增加信号源的输出频率（1KHz一个步进），并保持

2、一阶网络单位阶跃响应测量：

（3）按1.3节使JH5004信号产生模块处于模式2，在该模式下，脉冲信号输

出端产生一周期为45ms的方波信号。

（4）将脉冲信号加入到“一阶网络”模块的X1输入端。用示波器测量一阶

网络的单位阶跃响应。

主持人：参与人：

实验日期：

信号与线性系统实验报告

3、用二次开发模块的元件，改变一阶网络的元件参数，重复上述实验。

我们增加R，发现曲线频率增大

四、实验结果分析及思考

1、一阶网络波特图实测曲线与理论曲线的对比分析；一.一阶网络波特图实测曲线与理论曲线的对比分析；



理论

实测

主持人：参与人：

实验日期：

信号与线性系统实验报告

2、一阶网络极点参数的改变方法。

答：调节输入信号频率、调节输入信号幅度。

主持人：参与人：

实验日期：

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实验九二阶网络特性测量

一、实验内容

1、测量二阶网络波特图‘掌握二阶网络的构成方法；掌握二阶网络的系统响应特性；在电路系统中，二阶系统是一阶系统的扩展，与一阶系统一样是构成复杂系统的基本单元。一般二阶系统的构成电路如下图：

二阶系统的传输函数一般可以写成：

2nH(s)2 2s2nsn其中：n1RL、

2CLC22nnH() 22(j)2njn(jC1)(jC2)二阶网络的频响函数可以进一步化解成：

C1nn21 C1nn21

在二阶系统中，为二阶系统的阻尼系数。当01时系统处于欠阻尼振荡，其单位冲击响应是一个振荡的过程。当1时系统处于过阻尼振荡，其单位冲击响应是一个衰减过程。当1时系统处于临界阻尼状态。

二阶网络在不同阻尼状态下的单位冲击响应与单位阶跃响应曲线如下图所示：

主持人：参与人：

实验日期：

信号与线性系统实验报告

二阶系统的波特图如下图：



二、实验过程

1、二阶网络波特图的测量：

（1）首先用低频信号源产生一正弦信号，输出信号幅度为2Vpp。加入到“二

阶网络”模块的X输入端。

（2）用示波器测量二阶网络的输出信号Y(t)。

（3）然后不断增加信号源的输出频率（1KHz一个步进），并保持其输出幅度

不变，测量相应频点二阶网络的输出信号，并记录下输出信号的幅度、输出信号与输入信号的相位差。以频率与输出幅度（可换算成相对0点的相对电平值，其单位为dB）为变量画出一曲线，同时以将频率与输出输入信号相位差为变量画出一曲线。这两条曲线即为二阶网络的波特图。

2、二阶网络单位阶跃响应测量：通过信号选择键1、按1.3节设置JH5004信号产生模

块使产生脉冲输出信号。将从JH5004的信号发生器模块的脉冲信号输出端产生一

主持人：参与人：

实验日期：

信号与线性系统实验报告

单位阶跃信号，加入到“二阶网络”模块的X输入端。用示波器测量二阶网络的单位阶跃响应。

3、用二次开发模块的元件，改变一阶网络的阻尼数，重复上述实验。

三、实验数据

1、二阶网络波特图的测量：

（1）首先用低频信号源产生一正弦信号，输出信号幅度为2Vpp。加入到“二阶网络”

模块的X输入端。

（2）用示波器测量二阶网络的输出信号Y(t)。

（3）然后不断增加信号源的输出频率（1KHz一个步进），并保持其输出幅度

主持人：参与人：

实验日期：

信号与线性系统实验报告

2、二阶网络单位阶跃响应测量：通过信号选择键1、按1.3节设置JH5004信号产生模

块使产生脉冲输出信号。将从JH5004的信号发生器模块的脉冲信号输出端产生一单位阶跃信号，加入到“二阶网络”模块的X输入端。用示波器测量二阶网络的单位阶跃响应。

四、实验结果分析及思考

二阶网络波特图实测曲线与理论曲线的对比分析；

理论波特图：

实际波特图：

主持人：参与人：

实验日期：

信号与线性系统实验报告

差别不大，有小地方不同是误差引起

1、对二阶网络响应进行控制的方法。答：改变二阶网络的阻尼系数和固有振荡角频率。

主持人：参与人：

实验日期：

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西工大《信号与系统》实验报告