《信号与系统实验》是一门电子信息类的专业基础课,在南京航空航天大学面向电子信息、自动化、电气工程及自动化、测控技术与仪器、生物医学工程、民航电子电气工程等多个专业,30多个班级的本科生开设。
课程主要介绍信号与系统理论相关的实验方法,通过实验过程将理论知识与实际应用相结合,以便更好的理解相关理论知识。同时,通过实验,学会信号与系统分析中常用的示波器、信号发生器、频谱分析仪等常用仪器的使用,以及Matlab,Multisim等软件的使用方法。
通过本课程的学习,学生能够更好的理解信号与系统相关理论知识,并能将理论知识与实际应用相结合,掌握实验分析方法,提高实践能力。
课程考核方式由每次实验成绩及最终考试成绩组成。每次实验总成绩占40%,最终考试成绩占60%。每次实验成绩由单元测试及单元作业成绩组成。其中单元测试占50%,单元作业占50%。单元测试、单元作业、及最终考试成绩按百分制计分。最终评定成绩按优秀,合格、不合格计分。85-100 分为优秀,60-84为合格,59分及以下为不合格。
实验一、时域分析
1.实验内容
用信号发生器产生近似地冲激信号和阶跃信号,通过作用于线性时不变系统,研究冲激信号与阶跃信号的关系,冲激响应与阶跃响应的关系及用卷积积分法计算系统零状态响应的正确性的实验验证方法,掌握脉冲信号发生器与示波器的基本使用。
2.实验操作
3.单元作业(实验报告)
实验二、信号系统与MatLab
1.实验内容
学习用MATLAB表示信号的基本方法及信号常用分析函数、绘图函数等的调用,通过用MATLAB设计简单程序,实现对常用连续信号的可视化表示,加深对各种电信号的理解,掌握与信号与系统实验相关的MATLAB的基本使用方法。
2.实验操作
3.单元作业(实验报告)
实验三、信号系统与Multisim
1.实验内容
学习Multisim仿真软件进行电路仿真的基本方法,学习使用Multisim进行与信号分析相关的虚拟仪器的使用及分析方法(如信号的频谱分析,虚拟示波器、信号源、波特仪的使用等)。
2.实验操作
3.单元作业(实验报告)
实验四、卷积积分的数值计算
1.实验内容
用Matlab或其他编程语言编写卷积积分数值计算的程序。通过编程深入了解卷积积分的动态叠加积分过程,掌握进行数值卷积的基本算法。提高应用所学语言进行信号与系统分析的能力。
2.实验操作
3.单元作业(实验报告)
实验五、周期信号的频谱分析
1.实验内容
应用Multisim分析脉冲信号及各种周期信号的频谱特点,研究周期信号的周期、脉宽等参数变化所引起的频谱变化的规律。了解整流、滤波对信号频谱的影响,掌握应用Multisim对周期信号进行频谱分析的方法。学会利用示波器的FFT功能进行频谱分析的方法。
2.实验操作
3.单元作业(实验报告)
实验六、电信号的合成与分解
1.实验内容
应用MATLAB语言设计常用电信号合成的程序,分析在时域用正弦函数合成信号的过程,研究用傅立叶级数表示信号的正确性,掌握信号的时域特性与频域特性与之间的对应关系。
2.实验操作
3.单元作业(实验报告)
实验七、信号与系统实验中的常用仪器
1.实验内容
了解仪器基本原理,学习信号与系统实验中所用到的示波器、信号源、频谱仪等常用仪器的使用方法。能够正确、熟练使用这些仪器。学习了解虚拟仪器在信号与系统实验中的应用。
2.实验操作
3.单元作业(实验报告)
实验八、线性系统频率特性的测试
1.实验内容
应用Multisim测量系统的幅频特性和相频特性。掌握有关测量系统频率特性的方法,理解低通、高通、及带通滤波器的频率特性。
2.实验操作
3.单元作业(实验报告)
实验九、信号通过线性系统
1.实验内容
在测量系统频率特性的基础上,观察、测量信号通过系统后的波形。测量不同参数的信号通过低通滤波器系统后的波形变化,以及非正弦信号通过全通网络系统的波形失真,研究系统的频率特性对信号传输的影响。
2.实验操作
3.单元作业(实验报告)
实验十、采样定理实验
1.实验内容
测量常用信号在不同采样频率下进行采样与还原所得到的波形情况。通过实验研究、理解采样定理的条件,采样信号的频谱及信号还原方法。
2.实验操作
3.单元作业(实验报告)
学习该课程,需掌握理解信号与系统相关理论课的知识,或与理论课同步学习。该课程以实验操作为主,还要求学生有初步的使用电子测量仪器,仿真软件的能力以及编写程序的能力。
黄晓晴、王小扬. 信号与系统实践教程. 北京:机械工业出版社,2016.
邢丽冬 、潘双来. 信号与线性系统. 北京:清华大学出版社,2012.
管致中、夏恭恪、孟桥. 信号与线性系统. 北京:高等教育出版社,2011