图6-3-11 串行系统的原理框图

二、实验任务与要求

(1) 通过实验掌握线性系统、非线性系统的特点以及分析方法。自选MATLAB或C/C++仿真软件之一。

(2) 输入信号x?t?：x(t)?sin?t?n(t)。其正弦波的频率为2000Hz，n?t?噪声为高斯分布的白噪声。图6-3-12为输入信号x?t?的时域、频域波形图；图6-3-13为n?t?的时域、频域波形图。

（a）x?t?时域波形图 （b）x?t?频域波形图

图6-3-12 x?t?的时域、频域波形图

（a）白噪声信号时域波形图 （b）白噪声信号频域波形图

图6-3-13 高斯白噪声的时域、频域波形图

要求测试n?t?的均值、均方值、方差，自相关函数、概率密度、频谱及功率谱密度并绘图。分析实验结果，掌握均值、均方值、方差，自相关函数、频谱及功率谱的物理意义。

(3) h1、h3是线性系统，h2是非线性系统。

h1系统：设计成滤波器，要求输入信号x(t)经h1后输出为2Khz正弦信号。

306

h3系统：设计成滤波器，h2输出信号经h3后输出为4Khz正弦信号。 滤波器的结构及参数和所涉及到的采样频率取值根据滤波器在这里所起的作用、输入信号本身的特点来确定，因此这里不作规定。滤波器设计好之后，要求测试它的频率特性并画出频率特性曲线，以验证是否符合要求。

h2系统：设计成平方律器件。

(4) 信号通过h1、h2、h3后，使信号频率得到改变，如图6-3-14所示，仔细观察其结果。

（a）y?t?信号时域波形图 （b）y?t?信号频域波形图

图6-3-14 y(t)的时域、频域波形图

(5) 计算图6-3-11中x?t?、x1(t)、x2(t)、y?t?的均值、均方值、方差、频谱、功率谱，自相关函数，并绘出函数曲线。分析这个系统的功能，分析线性、非线性系统分别在这里的作用。

4 随机信号经线性、非线性系统串并后性能分析

一、实验原理

随机信号进行串并行系统的原理框图如图6-3-15所示。

h1 x(t)x1(t)h2x2(t)+h3x3(t) y(t) 图6-3-15 串并系统的原理框图

二、实验任务与要求

(1) 通过实验掌握线性、非线性系统的特点以及分析方法，重点在于系统

307

测试与分析。自选MATLAB或C/C++仿真软件之一编写程序和仿真。

(2) 输入信号x?t?：x(t)=方波+n(t)。其方波的基频为1000Hz，n?t?为高斯分布的白噪声。图6-3-16为x?t?的时域、频域波形图，图6-3-17为n?t?的时域、频域波形图。

（a）输入信号时域波形图 （b）输入信号频域波形图

图6-3-16 x(t)的时域、频域波形图

（a）白噪声信号时域波形图 （b）白噪声信号频域波形图

图6-3-17 高斯白噪声的时域、频域波形图

要求测试n?t?的均值、均方值、方差，自相关函数、概率密度、频谱及功率谱密度并绘图。分析实验结果，掌握均值、均方值、方差，自相关函数、频谱及功率谱的物理意义。

(3) h1、h3、是线性系统，h2是非线性系统。

h1系统：设计成滤波器，要求输入信号x(t)经h1后输出为1Khz正弦信号。

h3系统：设计成滤波器，要求输入信号x(t)经h2后输出为1KHz、3KHz混合信号。

滤波器的结构及参数和所涉及到的采样频率取值根据滤波器在这里所起的作用、输入信号本身的特点来确定，因此这里不作规定。滤波器设计好之后，要

308

求测试它的频率特性并画出频率特性曲线，以验证是否符合要求。

h2系统：设计成平方律器件。

要求输出信号y?t?的频率为3个频率成分的叠加，即1KHz、2KHz、3KHz。图6-3-18为y?t?的时域、频域波形图。

（a）y?t?信号时域波形图 （b）y?t?信号频域波形图

图6-3-18 y(t)的时域、频域波形图

(5) 计算图6-3-15中x?t?、x1(t)、x2(t)、x3(t)、y?t?的均值、均方值、方差、频谱、自相关函数、功率谱密度，并用波形图表示。分析线性、非线性系统分别在这里的作用。

6.4 实验四 弱信号的提取方法研究 6.4.1 实验目的

了解随机信号分析理论如何在实践中应用，掌握随机弱信号的检测及分析的几种方法。

6.4.2 实验内容

1 弱信号的提取方法研究

一、实验原理

(1) 弱随机信号的检测及提取方法

因为噪声总会影响信号检测的结果，所以信号检测是信号处理的重要内容之一，低信噪比下的信号检测是目前检测领域的热点，而强噪声背景下弱信号的提

309