text: 用同时分析法观测方波信号的频谱
  河北科技大学信息科学与工程学院 2005.3 前言"信号与系统"是无线电技术、自动控制、生物医学电子工程、信号图象处理、空间技术等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量。
  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，而且系统性理论性很强，为此 在学习本课程事，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。
  实验一方波信号的分解与合成 一、实验目的 1.观察方波信号的分解。
  2.用同时分析法观测方波信号的频谱，并与方波的傅利叶系数各项的频率与系数作比较。
  4.观测基波和其谐波的合成。
  而非周期信号包含了从零到无穷大的所有频率成份，每一频率成份的幅度均趋向无穷小，但其相对大小是不同的。
  但在实际应用中，经常采用有限项级数来代替无限项级数。
  图表示了采用有限项级数时对方波的逼近情况，这样可以直观的观察到级数中各种频率分量对波形的影响。
  (此后应保持调函数发生器的输出不变)记录波形及幅值。
  3.将示波器分别接至其他带通滤波器的输出端，依次观测各次谐波的波形、频率和幅度，并将它们记录在表格中。
  频率 50 Hz 100 Hz 150 Hz 200 Hz 250 Hz 幅度 4.将方波分解所得的基波和三次谐波分量接至加法器的相应输入端，用示波器观测加法器的输出波形，并记录所得波形。
  5.再将五次谐波分量接至加法器的相应输入端，用示波器观测加法器的输出波形，并记录所得 波形。
  五、实验报告要求 1.根据实验测量数据，绘制方波及其基波和各次谐波的波形，(注意标明波形的频率和幅度)。
  作图时，应将这些波形绘制在同一坐标纸上，以便比较各波形的频率与幅度。
  再绘制以频率为横坐标以相应的幅度为纵坐标的幅频特性图。
  2.将基波和三次谐波及其二者的合成波形一同绘制在同一坐标纸上，并把在实验内容及步骤4 中所记录的合成波形也绘制在同一坐标纸上。
  3.将基波、三次谐波、五次谐波及其三者的合成波形一同绘制在同一坐标纸上，并把在实验内容及步骤5 中所记录的合成波形也绘制在同一坐标纸上。
  六、回答思考题 1.理论计算一下实验所用方波信号的傅利叶级数展开,并画出其单边幅频特性图，并与上面在 实验中所得到的幅频特性图作一比较。
  2.简述信号频谱的概念，根据实验内容，你认为信号频谱是可测的吗
  如可测，请说明测量频 谱的一种方法及重要意义。
  3.写出实验心得及意见。
  实验二基于MATLAB 的连续时间系统的频率响应分析 学会用MATLAB语言编写计算系统的频率响应 二、Matlab 语言简介 MATLAB(MATtrix LABoratory)是当今国际上最流行的控制系统计算机辅助设计的软件工具， MATLAB 软件包括基本部分和专业扩展两部分。
  它是用MATLAB 的基本 语句编成的各种子程序集，用于解决某一方面的专门问题，或实现某一类的新算法。
  目前已有控制 系统、信号处理、图像处理、系统辨识、模糊集合、神经元网络、及小波分析等工具箱。
  MATLAB 语言的特点是使用方便，运算效率高，语言规则简单，不需编译，扩展功能强大，绘图非常简易， 因此，它已成为国内外大学教学和科学研究中最常用的工具。
  MATLAB 语言的难点是函数较多，仅 基本部分就由700 个，其中最常用的二三百个，要尽量多记少查，才能提高编程效率。
  (一)MATLAB 的工作原理: MATLAB 是以复数矩阵作为基本编程单元的一种程序设计语言，它的工作方式有两种，一种是 交互式的指令行操作方式，即通过执行"窗口命令"实现其运算和绘图功能。
  "窗口命令"是在 MATLAB 的命令窗口，(MATLAB 的工作空间)输入的MATLAB 语句。
  另一种是M文件的编程工作方式，这种工作方式就是用户通过在命令窗口中调用 文件，从而实现一次执行多条MATLAB 语句的方式。
  M文件是由一系列MATLAB 语句组成的ASC码文本文件，即M文件中的语句应符合MATLAB 的语法规则，且扩展名为".m"，如example.m。
  可以用任何文本编辑器来对M文件进行编辑。
  MATLAB 的文件类型有:MATLAB 的M文件(.m文件)、MATLAB 的数据文件( MATLAB 编译C 源文件生成的可执行文件(.mex)等。
  (二)MATLAB 的基本语句 某些函数调用可以给多个变量赋值，这些变量应用[]括起来。
  如果表达式太长，一行写不下，则键入"…
  "后回车,继续输入,注意"…
  "之前要留有空格。
  包括:点乘(.*)、点除(./或.\)、点乘方(.^)等。
  while循环语句: MATLAB 提供的循环结构for 和while 允许多级嵌套和互相嵌套 绘图语句subplot(图形窗分割行数，图形窗分割列数，图号); plot(向量名); M文件的创建、编辑、及保存等工作1.M命令文件的编辑与调用在M文件编辑器内，按MATLAB 指令和语句结构编写".m"命令文件，类似于DOS 理文件。
  在MATLAB 命令窗口下，直接输入MATLAB 目录下的M文件的文件名(不带扩展名)，即可 执行该文件。
  如果.m文件不在MATLAB 的目录下，需在MATLAB 命令窗的File 菜单中选中"open M-file"将需要执行的文件装入MATLAB 的工作空间，在直接输入文件名，即可执行该文件。
  M函数文件的编辑与调用如果M文件的第一行包括function,此文件就是函数文件。
  当建立一个函数文件后，该函数文件 可以同MATLAB 的库函数一样使用。
  函数文件的一般形式为 function ……]
  是形式输入参数。
  使返回的形式输出参数，fun是形式函数名，实际函数名一般就是这个函数文件的文件名。
  函数文件的第一行由function 开头，且有函数名和输入 形式参数和输出形式参数，若没有这一行的M文件就是命令文件 函数文件中定义的变量均为局部变量，即它只在本函数内有效。
  命令文件可以访问MATLAB 前工作空间中的所有变量和数值。
  命令文件运行过程中创建或定义的所有变量均被保留在工作空间中，工作空间中其他命令文件和函数可以共享这些变量。
  可以在命令窗口访问这些变量，用"who"和"whos"对其进行查访。
  在程序设计中，命令文件常作为主程序来设计。
  freqs()函数由四种调用格式，可
  编写实现如下所示二阶系统的频响特性的MATLAB程序，并画出幅频和相频特性图。
  五、报告要求 10实验三 信号通过离散时间系统的响应分析 学会用MATLAB语言编写求解离散时间系统响应的程序。
  三、原理说明 1.离散时间系统及离散时间系统的数学描述 系统就是将输入信号变换成输出信号的运算过程，如图 所示。
  在此过程中，输出的信号称为系统对输入信号的响应，输入信号称为系统的激励信号。
  当输入信号为离散时间信号 时，该系统称为离散时间系统，可描述为: 系统示意图当一个系统具有可加性与齐次性，即满足 为常数，则该系统称为线性系统。
  如果系统响应与激励加于系统的时刻无关，即满足 ，则该系统称为时不变系统。
  线性时不变 LTI 系统是一类十分常用和重要的系统，当系统为离散时间系统时可用常系数差分 方程来描述。
  对于单输入单输出离散时间线性时不变系统，常系数差分方程为: 为常数，正整数N称为系统的阶数。
  求解离散时间LTI 系统响应的方法主要有两种，分别为时域法和变换域法。
  2.用系统函数求解离散时间系统的响应用系统函数求解系统响应的方法属于变换域法，通过Z 变换可把离散时间信号和系统转换到频 域。
  当用MATLAB 求解系统响应时，可调用专用函数dlsim求解系统的响应。
  3.用单位冲激响应求解离散时间系统的响应用单位冲激响应求解系统响应的方法属于时域法。
  当输入信号为离散序列 无论是连续时间的卷积积分运算，还是离散时间的卷积和运算，在图形表示上可分为四步:翻褶，移位，相乘，相加(或积分)。
  用MATLAB 编程求离散卷积和时，可以根据以上四步分步求卷 积和，也可直接调用MATLAB 的conv 函数快速求出两个离散序列的卷积和。
  要求用两种方法，方法一为直接调用conv函数求卷积和;方法二 为利用图解法求卷积和。
  五、报告要求 1.给出求解系统响应的程序。
  2.绘出表示卷积过程的图形。
  3.绘出系统响应的曲线。