信号与系统分析第四章

信号与系统分析第四章（精选9篇）

信号与系统分析第四章 篇1

《信号与系统分析》课程简介

课程编号：06344006

课程名称：信号与系统分析(SignalandSystemsAnalysis)

学分:3

学时：48（实验：6上机：0）

开课单位：（电气工程及自动化系）

课程负责人：汪小平

先修课程：复变函数与积分变换、电路理论、模拟电子技术

考核方式：考试。

主要教材：王宝祥 主编。信号与系统哈尔滨工业大学出版社 2002.1 参考书目：陈生潭主编。信号与系统西安电子科技大学出版社 2003.课程简介：

“信号与系统分析”是本专业一门必修的专业基础课。本门课主要讲述信号与系统的概念，信号的表示、奇异信号、卷积的概念，信号的分解与运算；线性时不变系统系统描述，系统的时域分析；周期信号的傅立叶级数及频谱、非周期信号的傅立叶变换及频谱、傅立叶变换的性质、采样定理、连续系统的频域分析；离散信号的z变换、z变换的性质、离散系统的z域分析；离散傅立叶变换的概念。目的是能够进行线性系统的分析工作，并为以后的学习和工作奠定基础。

起草人：汪小平审核人：郑诗程日期：2011.3.3

信号与系统分析第四章 篇2

脉搏是人体重要的动力学信号之一, 它能反映人体心脏器官和血液循环系统的生理变化, 在临床健康观察和疾病诊断中十分重要。随着电子技术与计算机技术的发展, 将人体脉搏信号转化为电信号进行检测与分析, 实现智能化的脉搏检测与分析技术, 已是生物医学工程领域的发展方向[1]。

Lab VIEW是美国NI公司推出的虚拟仪器开发平台, 其提供了大量的工具与函数用于数据采集、存储、分析和显示, 目前Lab VIEW在仪器控制、自动化和生物医学等诸多领域有着广泛的应用[2]。Matlab是当今应用最广泛的数学软件, 拥有众多的面向具体应用的工具箱。基于此, 本文以Lab VIEW为平台, 配合使用Matlab小波工具箱开发一套脉搏信号检测与分析系统。

1 系统结构

系统由硬件和软件两部分组成。硬件主要有传感器电路, 信号调理电路, 单片机电路, USB接口电路等。软件由单片机程序和Lab VIEW程序组成。图1所示为系统结构图。

2 硬件系统

脉搏传感器采用HK-2000B集成化脉搏传感器, 通过对传感器施加一定的压力获取人体腕部的桡动脉脉搏信号, 信号经过调理后由ATmega16单片机的ADC进行模数转换, 并通过CP2102构成的UART转USB接口实现单片机与PC机的通讯。

AVR ATmega16单片机是一款采用低功耗CMOS工艺生产的基于RISC结构的8位单片机, 具有高性能、低功率等特点, 并带8路10位ADC、USART口[3]。CP2102是Cygnal公司研制的一款UART转USB芯片, 可直接网上下载Cygnal公司提供USB设备驱动程序。利用它就将USB口虚拟化为COM口, 通过单片机与上位机的USB通信就简化为RS232通信[4]。硬件系统扩展了8KB的非易失性EEPROM存储器AT24C64, 其能与ATmega16单片机采用I2C总线通讯, 实现了脉搏信号检测仪的便携使用。

3 软件系统

软件系统包括单片机应用程序和Lab VIEW应用程序两个部分。

3.1 单片机应用程序

单片机应用程序采用CVAVR开发平台, 通过ISP编程器将调试好的程序下载到ATmega16单片机中时, 要注意熔丝位的设置。当使用JTAG口作系统外围电路扩展时, 应禁止JTAG编程;当使用外部晶振时, 应正确设置CKOPT和CKSEL[3:0]共5个熔丝位[3]。本系统时钟采用7.3728M晶振, 设置波特率为9600bps, 8位数据位, 无奇偶校验位, 1位停止位, 无倍速。

3.2 Lab VIEW应用程序

采用图形化编程语言Lab VIEW独特的G语言开发上位机应用程序, 包括患者管理、信号采集、信号分析和报告打印等模块。如图2所示为系统上位机显示界面。

3.2.1 脉搏信号的采集

利用Lab VIEW强大的虚拟仪器软件架构VISA完成计算机与信号检测装置间的通讯, 将采集的脉搏信号保存为文本文件形式。VISA定义了新一代I/O接口的软件规范, 该规范不仅适用于VXI接口, 还可用于串口、GPIB和其他接口。串口通讯VI位于Function→Instrument I/O→Serial上, 调用VISA串口配置函数时要设置与单片机程序一致的通信协议, 数据存储应采用磁盘流技术, 提高程序的执行效率。

3.2.2 小波变换消除脉搏信号噪声

脉搏信号本身是一种非平稳信号, 在采集过程中由于呼吸、肢体抖动和50Hz的工频干扰等不可避免引入噪声, 所以消噪是一项十分重要的工作。小波在时域和频域同时具有良好的局部化特性和多分辨率特性, 常用来对信号做消噪处理。首先对信号进行小波分解, 噪声信号多包含在具有较高频率的细节中, 从而可利用门限阈值等形式对所分解的小波系数进行处理, 然后对信号进行小波重构即可达到对信号消噪的目的[5]。

Matlab工具箱中有大量的小波函数供信号处理用, 在Lab VIEW中通过Matlab Script节点可以将Matlab程序导入到Lab VIEW程序框图中。Matlab Script节点位于Functions Palette的Mathematics→Scripts&Formulas→Script Nodes→Matlab Script Node[6]。经过多次分析和尝试, 选用一种具有紧支撑的正交小波sym8小波, 软阈值法降噪。如图3所示, 含噪信号毛刺明显, 小波消噪后信号光滑, 去掉了原信号中的噪声因素, 又很好地保留了原信号中的有用信息。

3.2.3 小波变换提取脉搏信号特征值

本课题设计的脉搏信号检测仪的采样频率为100Hz, 根据Nyquist采样定理, 则信号的频率范围为0~50Hz。对信号进行4尺度多分辨率小波分解, 则分解后各分量对应的频谱段约为ca4 (0~3Hz) , cd4 (3~6Hz) , cd3 (6~12Hz) , cd2 (12~25Hz) , cd1 (25~50Hz) 。根据现有理论, 正常人脉搏信号的能量绝大部分在低频部分, 而心血管疾病患者脉搏信号能量有相当一部分在高频部分5Hz或10Hz以上, 因此可以将各尺度能量值作为特征值来分析、诊断患者的疾病状况[7]。

以下给出提取脉搏信号能量特征值的步骤:

(1) 利用wavedec函数对信号进行四层小波分解, 选用Sym8小波;

(2) 利用wdcbm函数得到每个层次的分层阈值;

(3) 利用wdencmp函数对信号进行消噪;

(4) 利用wrcoef函数对消噪后信号进行单支重构;

(5) 利用Lab VIEW图表显示信号各层高低频系数重构图;

(6) 利用公式节点的文本编程语言和数值控件求取各尺度能量值并显示。

如图2界面所示, 利用小波变换提取某一在校大学生脉搏信号的能量值后发现, ca5频段即3Hz以下占总能量的99.5%, 如果再加上cd4频段则几乎达到了100%, 验证了正常人脉搏信号几乎全部集中在低频段的理论。如图4所示为一心血管疾病患者脉搏信号, 观察脉搏波形可以看出, 脉搏的主波波峰不明显, 这是因为心血管疾病患者的动脉管壁结构发生变化, 管壁弹性变差导致。分析这位血管硬化患者脉搏信号能量特征值后发现, 患者的cd5和cd4频段能量值明显高于正常人。患者的cd5是大学生脉搏信号cd5的5倍, 而患者的cd4甚至是大学生脉搏信号cd4的11倍, 故用各频段能量值作特征值区分心血管疾病患者和正常人群是可行的。

4 结论

利用本系统采集在校学生和临床诊断患有血管硬化疾病的患者脉搏信号各10例, 从每例中各择取一段长度为1000点的稳定信号进行小波消噪和能量特征值提取。通过比较各尺度能量值, 实验结果表明正常人群与血管硬化患者的值有显著差异。该系统经临床初步使用, 对血管硬化患者和相关疾病患者的早期诊断具有重要参考价值。

参考文献

[1]程咏梅, 夏雅琴.人体脉搏波信号检测系统[J].北京生物医学工程, 2006, 25 (5) :520-523.

[2]于璐, 柳军, 等.虚拟仪器在脉象采集分析系统中的应用[J].医疗设备信息, 2007, 22 (5) :11-13.

[3]马潮, AVR单片机嵌入式系统原理与应用实践[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2007.

[4]罗蔚华, 李方洲.USB桥接器在心电采集系统中的应用[J].医疗卫生装备, 2006, 27 (5) :9-10.

[5]宋立国, 陆尧胜.小波分析在脑电信号处理中的应用[J].医疗设备信息, 2007, 25 (7) :87-90.

[6]张志平, 刘正平.在LabVIEW中应用MATLAB进行信号处理[J].中国测试技术, 2004, 30 (4) :77-79.

企业铁路信号系统故障分析与处理 篇3

【摘要】随着铁路信号设备联锁系统的发展，对处理铁路信号故障的要求也越来越高，如何快速找到故障原因对及时处理故障至关重要，从而达到企业铁路运输追求利益最大化和对维修时效性的要求。

【关键词】铁路信号；故障；分析；处理

1.前言

我国的铁路系统经过近些年的建设和发展，取得了非常显著的进步，在世界范围内已经起着重要的地位，铁路建设的速度和总里程程处于世界领先水平。铁路信号系统对于铁路运输系统的重要性，就好比是神经系统对于人的重要性，它是保证机车车辆安全运行和提高铁路运输效率的不可缺少的工具。

2.铁路信号基础设备及其作用

铁路信号基础设备包括信号机、轨道电路、道岔转辙机、控制设备、电源设备和电线路。

在我国还有部分企业的专运线车站采用6502电气集中联锁系统和传统的计算机联锁系统，两种联锁系统都采取大量重力式继电器。而继电器有信息比较单一、对故障定位困难、维护检修的工作量很大、施工工作量很大及周期长、使用寿命较短等缺点。联锁系统层次结构见图1所示。

图1 联锁系统层次结构图

3.铁路信号设备故障分析

铁路信号设备故障是指在行车中由于设备原因影响正常行车或危及行车安全的故障。

3.1 铁路信号设备故障的分类分析

3.1.1按照故障原因分为：

（1）人为故障：因个别人进行违章作业造成的设备故障。

（2）设备故障：因为备件材料质量不过关造成的设备故障。

3.1.2按照故障范围可分为：

（1） 室内故障：控制台或配电室内设备发生的故障。

（2） 室外故障：基本上是发生在室外三大件的故障。

3.2铁路信号设备产生故障的原因分析

3.2.1客观原因

元器件变质：元件因老化损坏而导致的备件失效。

工艺缺陷：设计选型不配套或替代备件达不到使用要求造成的故障。

3.2.2主观原因

业务素质差：维修人员素质较差，缺乏必要的知识储备，不能准确判断出故障原因。

责任心不强：对企业不抱有主人翁态度，责任感差。

3.2.3外界原因

自然环境对铁路信号设备造成的影响。

4.故障处理

随着铁路的快速发展，铁路信号设备的科技含量不断增加，室内设备向着无维修、无故障方向发展，室内设备发生故障的概率微乎其微，所以信号设备故障的处理重点应转向室外。室外设备故障处理应重点掌握故障处理的步骤、程序，做到少一表不行，多一表不量，逐步压缩故障范围，做到有的放矢。

4.1室外三大设备故障处理程序

当铁路信号系统发生故障时，首先要通过各种手段判断出故障点是在控制室或配电室，还是室外电路出现故障，一般处理故障步骤如下：

第一步：从室内控制台上了解故障出现的表象，判断故障的大概区域；

第二步：分线盘上进行测量，区分室内、室外故障；

第三步：电缆盒、箱处测量，，区分电缆、设备故障。

以上三步一步都不能少，逐步将故障压缩在最小范围内，再根据压缩后的故障范围进行仔细查找，切忌盲目查找做到有的放矢。

4.2道岔故障及故障处理

4.2.1道岔障碍

道岔障碍就是指当正在进行轨道转换过程中，如果在道岔中存在阻碍道岔扳动的物体，极易导致轨道转换不能继续进行的现象发生。这种情况基本上都出现在尖轨与基本轨之间出现障碍物，导致出现尖轨转换不到位，存在造成列车脱轨的隐患。这类故障的预防工作一定要处理好，不然会引发更加严重的事故。

4.2.2轨道电路障碍

在信号联锁控制系统中，道岔是一个重要的组成部分，钢轨、道岔之间存在很多相关的联系，它们之间互相影响。在这个联锁系统当中每根钢轨都是轨道电路中的组成部分，都要参与电流的传送。如果轨道电路中的某根钢轨出现断裂导致电路断路的情况，可能就会造成整体的信号显示的不正常，从而引起连锁混乱，还有可能会发生电路短路，引发更严重的后果

4.2.3挤压道岔

挤压道岔简称挤岔，是指在机车车辆运行中当道岔已经关闭，但是仍有机车车辆强行依次通过辙岔、基本轨，造成切断挤岔销的同时切断道岔电路并报警。

图2 ZD6道岔不能启动处理流程图

注：①电压测量法可以用220V/40-100W灯泡代替，测试完立即拿下灯泡。

②电阻测量法在确认X2、X4无感应电压的情况下使用。

4.2.4 ZD6道岔不能启动，故障处理流程如图2所示。

4.2.5 ZD6道岔无表示

a、ZD6道岔表示线：X1、X3：定位表示；X2、X3：反位表示。

b、故障处理流程见图3。

图3 ZD6道岔无表示处理流程图

4.2.6道岔机械故障应急处理

道岔的机械故障是室外信号故障中最经常出现的故障，发生机械故障的原因是多方面的，针对一般的机械故障，按照图4的流程进行处理，一般可以较为顺利地排除故障。

图4 道岔机械故障应急处理流程图

4.3信号机故障处理

出现禁止灯光故障，要在控制台确认故障位置，在分线盘上测量电压，有220V交流电压就可判定是室外故障，然后在信号机旁的电缆盒处测量测量电压，就可判断出是信号机内故障还是电缆断线；如果在分线盘上没有电压，就断开电缆测量电压，以确认是故障在室内还是电缆短路。

4.4轨道电路故障处理 出现大面积红光带首先应怀疑供电电源故障，出现相邻的多处红光带故障应先怀疑送电电缆断线，相邻的二个轨道电路出现红光带应道先判断是绝缘不良。轨道电路发生红光带，首先在室内分线盘测量电压，当电压低于继电器吸起值，电压测量小于10.5V，故障在室外，需到现场进一步查找。

5.结束语

企业铁路信号与铁路运输效率密切相关，铁路运输效率与企业的经济效益又是环环相扣，在铁路信号出现故障时，只有迅速准确的判断出故障，才能及时的处理故障，从而保证铁路运输的秩序。

参考文献

[1]刘朝英，林瑜筠.铁路信号概论[M].北京：中国铁道出版社，2011.

[2]Junji Kikuchi，Masami Konishi，Jun Imai.Agent Based Material Transfer Scheduling in SteelWorks [J].IEEE，2007：1-4

[3]赵志熙.车站信号控制系统[M].北京：中国铁道出版社，2004.

[4]程荫杭.铁路信号可靠性与安全性[M].北京：中国铁道出版社，2010.

高频电子信号第四章习题解答 篇4

4-1 为什么低频功率放大器不能工作于丙类？而高频功率放大器则可工作于丙类？ 分析：本题主要考察两种放大器的信号带宽、导通角和负载等工作参数和工作原理。解

谐振功率放大器通常用来放大窄带高频小信号（信号的通带宽度只有其中心频率的1%或更小），其工作状态 通常选为丙类工作状态（C<90）,电流为余弦脉冲，为了不失真的放大信号，它的负载必须是谐振回路。而低频功率放大器的负载为无调谐负载，如电阻、变压器等，通常为甲类或乙类工作状态。因此，低频功率放大器不能工作在丙类，而高频公率放大器则可以工作于丙类。

4-2 提高放大器的功率与效率，应从哪几方面入手？

PPo分析：根据公式co，可以得到各参数之间的关系，具体过程如下

PPoPc解

功率放大器的原理是利用输入到基极的信号来控制集电极的直流电源所供给的直流功率，使之转变为交流信号功率输出去。这种转换不可能是百分之百的，因为直流电源所供给的，因为直流电源所供给的功率除了转变为交流输出功率外，还有一部分功率以热能的形势消耗在集电极上，成为集电极耗散功率。

为了说明晶体管放大器的转换能力，采用集电极效率c，其定义为 cPoPo PPoPc 由上式可以得出以下两结论: ① 设法尽量降低集电极耗散功率P则集电极耗散功率c自然会提高。这样，在给定Pc，时，晶体管的交流输出功率Po就会增大； ② 由上式可得

cPo1Pc c如果维持晶体管的集电极耗散功率P那么，提高集电极效率c，将使c不超过规定值，交流输出功率Po大幅增加。可见，提到效率对输出功率有极大的影响。当然，这时输入直流功率也要相应得提高，才能在Pc不变的情况下，增加输出功率。因此，要设法尽量降低集电极耗散功率Pc，来提高交流输出功率Po。

4-3 丙类放大器为什么一定要用调谐回路作为集电极负载？回路为什么一定要调到谐振状态？回路失谐将产生什么结果？

解 谐振功率放大器通常用来放大窄带高频信号（信号的通带宽度只有其中心频率的1%或更小），其工作状态 通常选为丙类工作状态（C<90）,为了不失真的放大信号，它的负载必须是谐振回路。丙类工作状态的集电极电流脉冲是尖顶余弦脉冲。这适用于欠压或临界状态。尖顶余弦脉冲 含有 基波、二次、三次、……、n次谐波，为了获得基波分量（即基波频率的正弦波），就要在输出端抑制其他谐波分量，因此一定要调到基波谐振状态。如果回路失谐，就会使输出含有其他谐波分量，就会产生波形失真。如果激励信号过大，回路失谐还会造成管子烧坏。

4-4 功放管最大允许耗散功率为20W，试计算当效率分别为80%、70%和50%时的集电极最大允许输出功率。

c分析：本题主要考察关系式Po1c解

由耗散功率和效率的关系

c Po1Pc cPc 可得

c=80% 时,Pcmax0.820w80w

10.80.7c=70% 时,Pcmax20w46.67w

10.70.5c=50% 时,Pcmax20w20w

10.5可见，集电极最大允许输出功率随效率的提高而提高，这体现了提高效率对提高输出功率具有的重要意义。

4-5 某一晶体管谐振功率放大器，设已知VCC=24V，Ic0=250mA，Po=5W，电压利用系数=1。试求P=、、R0、IC1、电流导通角。

分析：本题的要求是为了熟悉参数间的关系和计算公式。本题的难点是求出Icm1。解题过程如下 解 PIc0Vcc0.25246W

PCPP0651W

P0/P(5/6)100%83.3%

1v 2v()2/1.67

查余弦脉冲系数表知：θ=78º，cosθ=0.208，α1（θ）=0.466，α0（θ）=0.279，IcmIc0/0()300/0.2791075mA

RP=2PO8.7 2Icm

4-6 晶体管放大器工作于临界状态，Rp=200，VCC=30V，ic0=90mA，=90，试求Po与。解

查表得 ：

0900.319 1900.5； iCmax=IC00.28A090 Icm1=iCmax1900.14A1Po=Icm12Rp=1.96W2PoPoC1.96/2.772.6%PVccIc04-7 根据负载特性曲线，估算当集电极负载偏离最佳Rp时，Po如何变化：(1)增加一倍时，Po如何变化？(2)减小一半时，Po如何变化？

分析：掌握负载特性曲线，主要考察恒流源和恒压源两种特殊情况下的负载特性 解

VCIc1Ic0PoPc0欠压临界过压Rp0欠压临界过压RpP=c

（1）当RP增加一倍时，功率放大器进入过压区，VC基本不变，而

24222RP=R1=Vcm2POVCC2PO144,所以PO近似下降一半。

222（2）当RP减小一般时，功率放大器进入欠压区，Icm1 基本不变，而PO=IcmRP/2，所以PO近似下降一半。

4-8 调谐功率放大器原来正常工作于临界状态，如果集电极回路稍有失调，集电极损耗功率Pc将如何变化？

分析：此题主要考察谐振功率放大器的负载特性 解

当放大器正常工作在临界状态时与集电极回路稍失调时，负载电阻减小。由负载特性曲线可知功放将工作在欠压状态，集电极功率Pc将增大。

4-9 调谐功率放大器原来正常工作于临界状态，若负载回路旁并一电阻，放大器的工作状态会怎样变化？若其他条件不变，放大器的输出功率会怎样变化？ 分析：本题主要考察负载特性曲线的掌握情况 解

根据负载特性曲线可知，调谐功率放大器原来正常工作于临界状态，若负载回路旁并一电阻，相当于集电极负载RP减小，功率放大器将由临界状态进入欠压状态。若其他条件不变放大器的输出功率会降低。4-10 由于某种原因，调谐功率放大器的工作状态由临界变到欠压状态，试问有多少方法能使放大器的工作调回原来的临界状态？ 解

若由于某种原因，调谐功率放大器的工作状态由临界变到欠压状态，则可以分别从调谐功率放大器的负载特性和各级电压VCC、VBB、Vbm对工作状态的影响入手，将放大器的工作状态调回到原来的临界状态。可采取以下调节措施：

①调谐功率放大器的工作状态由临界变到欠压状态，相当于集电极负载RP减小，因此应提高RP；

②调谐功率放大器的工作状态由临界变到欠压状态，相当于VCC变大，因此减小VCC ③调谐功率放大器的工作状态由临界变到欠压状态，相当于VBB绝对值变大，因此应减小VBB绝对值

④调谐功率放大器的工作状态由临界变到欠压状态，相当于Vbm减小，因此，应减小Vbm。4-11 有一输出功率为2W的晶体管高频功率放大器，采用图4-16(a)所示的型阻抗变换网络。负载电阻RL=23，VCC=4.8V，f=150MHz。设QL=2，试求，L1、C1、C2之值。解：

根据π型匹配网络的计算公式可知

2Vcm2

R1144

2P022 Xc1R1144144 QL10故得 C111221pF 6XC125010144又 XL1R22(1QL)R21R120016.95

200(1102)1144故得 C2111240pF 6XC2250102.56又 Xc2QLR1R212.56 2QL1QLXC2XL1故得 L116.950.054H

250106

4-12 在调谐某一晶体管谐振功率放大器时，发现输出功率与集电极效率正常，但所需激励功率过大。如何解决这一问题？假设为固定偏压。解

在调谐某一晶体管谐振功率放大器时，发现输出功率与集电极效率正常，但所需激励功率过大，这是由于Vbm太大，如果减小Vbm，调谐功率放大器的工作状态将由临界变到欠压状态，输出功率与集电极效率都将小降。为了避免这种这种情况发生，可调节电路中其他参数，由于本题是固定偏压故只有提高RP，减小Vbm才能解决此问题。4-13 对固定工作在某频率的高频谐振功率放大器，若放大器前面某级出现自激，则功放管可能会损坏。为什么？ 解 对工作在某一固定频率的高频谐振放大器，若放大器的前面某级出现自激，则会产生非工作频率的较高幅值的信号，此信号到达到达高频谐振功率放大器时，会使谐振功率放大器谐振回路失谐。并联谐振回路谐振时是靠电感、电容的导纳相互抵消得到一个较高的纯电阻阻抗，其中单独的电感或电容的阻抗都很低，这样，当电容少许偏离谐振时的取值就可能使集电极负载阻抗明显降低并使集电极电流与电压之间出现相位差，这两者都会显著加大集电极功耗。功放管的功耗过大将引起功放管的过热损坏。

4-14 一调谐功率放大器工作于临界状态，已知VCC=24V，临界线的斜率为0.6A/V，管子导通角为90，输出功率Po=2W，试计算P=、Pc、c、Rp的大小。解

依题意可得

iCmax=gCEmin=gcr(VCC-Vcm1)因 c=90，查表得 0900.319 1900.5

Icm1=iCmax190

11iCmax2W Po=Icm1Vcm=1(c)iCmaxVCC-22gcr解此方程，得

Vcm=23.94V

224144

RP=R1=Vcm22POVCC22PO22Vcm123.941

VCC24g1()g1()c1.57/277.5%

22PO2PW2.58W

C0.775 4-15 某谐振功率放大器工作于临界状态，功率管用3DA4，其参数为fT=100MHz，=20，集电极最大耗散功率为20W，饱和临界线跨导gcr=1A/V，转移特性如题图4-1所示。已知VCC=24V，VBB=1.45V，VBZ=0.6V，Q0=100，QL=10，=0.9。求集电极输出功率Po和天线功率PA。解

转移特性斜率

ic10.5A/V BE2.6-0.61.450.60.342 cosc6故得因 c=70，查表得

1700.436 2700.319 gciCmax= gCVbm(1-cos c)=0.56(1-0.342)A=1.97A Icm1iCmax1(c)0.86A Vcm=VCC240.9V21.6V 1得Po=Icm1Vcm=0.521.60.86W=9.46W

2PAQL K=10.9

POQOPA=KPO9.460.9W=8.51W

ic1AOVBZ2.6Veb

题图4-1

50LCIeoLCIc1LC＋VCC

题图4-2 4-16 某谐振功率放大器的中介回路与天线回路均已调好，功率管的转移特性如题图4-1所示。已知VBB=1.5V，VBZ=0.6V，c=70，VCC=24V，=0.9。中介回路的Q0=100，QL=10。试计算集电极输出功率Po与天线功率PA。解 转移特性斜率

Vbm因 c=70，查表得 VBBVBZ4.678V

COS1700.436 2700.319

iCmax= gCVbm(1-cos c)=0.56(1-0.342)A=2.46A Icm1iCmax1(c)1.073A Vcm=VCC240.9V21.6V

1得Po=Icm1Vcm=11.58W

2QL K=1

QOPA=KPO11.580.9W=10.425W

4-17 改正题图4-2中的错误，已知电路的工作频率为400MHz，设LC为扼流圈，电感量较大。解

图4-2中所示电路为两级高频功率放大器。该电路有以下几处错误 ：直流馈电电路、输出回路和级间耦合回路、电流表得测试位等。

基极偏置常采用扼流圈自给偏置电路；集电极馈电电路由直流电源VCC，高频扼流圈、高频旁路电容组成并联馈电电路；输出回路要构成并联谐振回路；输入匹配网络采用T形网络，输出匹配网络采用L形网络；ICO电流表测试直流电流，Icm1电流表测试基波电流。修改结果如下图4-3所示

4-18 已知一谐振功率放大器和一个二倍频器，采用相同的功率管，具有相同的VCC、VBB、Vbm、c，且均工作在临界状态，c =70，试比较两种电路的Po、c、Rp。

解 具有相同的Vcc、VBB、Vbm、θc，且均工作在临界状态的谐振功率放大器和二倍频器的唯一区别在于：输出调谐回路的谐振频率分别为基波和二次谐波频率。由此，可知谐振功率放大器和二倍频器的输出电压幅值相同，二者的输出电流分别是基波和二次谐波电流。因此可得谐振功率放大器和二倍频器的PO、C、RP之比如下：

PO1/PO21(C)/2(C)0.436/0.2671.63 C1/C21(C)/2(C)1.63

RP1/RP1=2(C)/1(C)0.614-19 在倍频电路中，应采取什么措施提高负载回路的滤波性能？

解 ① 提高回路的品质因数QO。设倍频次数为n，则输出调谐回路的Q值约需Q0>10nπ。

② 在输出回路旁并联回路吸收回路，吸收回路可调谐在信号奇频或其他特别要虑除的频率上。

③采用选择性好的通频带滤波器作负载回路：可用多节LC串联回路组成 带铜滤波器，将幅度较大而不需要的基波或其他谐波虑出掉。

④用推挽倍频电路：推挽电路的输出量中已无信号的偶次谐波分量，故可以实现奇次谐波倍频。如果推挽电路的两管集电极连在一起接到负载回路上，也可以抵消奇次谐波分量，实现偶次谐波倍频。这两种推挽电路都减轻了对输出回路滤波的要求。4-20 一调谐功率放大器的负载是拉杆天线，装好后发现放大器的输出功率较小，发射距离不远，请你分析有几种原因造成这一结果，如何解决这一难题。解答

该调谐功率放大器的负载是拉杆天线，负载匹配和工作状态以及天线回路失谐都可能影响输出功率Po，调解输出回路中的匹配网络或更换天线可以达到最佳阻抗，以提高交流输出功率Po。解决这一问题还应设法尽量降低集电极耗散功率Pc或提高效率c

.解决这一问题的关键在于提高输出功率，下面从几个方面谈谈提高输出功率的途径。

功率放大器的作用原理是利用输入到基极的信号来控制集电极的直流电源所供给的直流功率。使之转变为交流信号功率。这种转变不可能是百分之百的，因为直流电源所供给的公功率除了转变为交流功率外，还有一部分功率以热能的形式消耗在集电极上，成为集电极耗散功率。设法尽量降低集电极耗散功率Pc或提高效率c，都会提高交流输出功率PC。

要降低集电极耗散功率PC可以通过调整晶体管工作状态来实现，比如采用丙类状态，选择合适的导通角，并使功率放大器尽量靠近临界状态（通过调解负载阻抗和各级电压），还要选择合适的匹配网络等等。如果丙类状态还是不能满足要求，可选择丁、戊类功率放大器。

效率包括集电极效率和输出网络效率两部分。上述调整电路工作状态的方法主要针对

QL，QO是无负载时的Q值，QL是有负载时的QQO值。要提高传输效率K，QL值尽可能的小，而QO值仅可能的大；但要保证回路良好的滤波作用，QL值不能太小。集电极效率。输出网络的传输效率K=1该调谐功率放大器的负载是拉杆天线，负载匹配在此也是影响输出功率Po的关键问题，调解输出回路中的匹配网络或更换天线可以达到最佳阻抗，以提高交流输出功率Po。

4-21 高频大功率晶体管3DA 4参数为fT100MHz，20，集电极最大允许耗散功率PCM20W，饱和临界线跨导gcr0.8A/V，用它做成2MHz的谐振功率放大器，选定VCC24V，C90，iCmaλ2.2A，并工作于临界状态。试计算Rp、Po、Pc、c与p。

分析 ：本题主要目的是 熟悉计算公式和各 参数间的关系 解

由于θc已知，则可查表得0(c)0.253和1(c)0.436，IC0iCmax0(c)0.57AIcm1iCmax1(c)0.94A则 P==VCCIC0=13.4W又由下两式：iCmaxgcr=

CEminvccCEmin

vccPA=KPO9.460.9W=8.51W则Pc=P=-Po=3.16W=PoP=76.1% RP=2Po/Icm12234-22 在图4-18所示的电路中，设k3%，L1C1回路的Q=100，天线回路的Q=15。求整个回路的效率。

分析：熟悉回路效率公式 解：

信号与系统分析第四章 篇5

随着城市化的不断发展，城市地面交通压力增大，地铁工程的发展能够实现对交通压力的有效缓解。在其发展过程中，地铁信号系统的发展，能够促进其自动运行、控制、防护以及报警。随着现代地铁信号技术的发展以及信息技术的深入，地铁信号系统向着智能化发展。

1对地铁信号技术的概述

对于地铁信号技术，主要是指列车的自动控制技术，立足传统自动自动停车技术。借助自动控制系统，能够将地面轨道传送的信息进行有效接收，借助计算机自动控制系统，达到对列车的自动化和智能化的控制。在自动化技术的支持下，实现列车允许允许状态与实际运行状态的有点对比。一旦时速超过既定标准，系统就会自动形成相关的应对方案。在整个系统的应用中，信号传递的方式与应用与列车行驶息息相关，直接决定其控制情况。目前，随着信息自动化技术的不断革新，地铁信号系统也进行了创新，尤其是智能化水平得以提升，能够实现信号更加准确的控制和传递，为地铁安全运行提供了保障。

2对地铁信息系统智能化自动控制功能的介绍

2.1对列车自动化监控子系统(ATS)的功能的介绍

这一系统的功能是对列车的运行状态进行自动监控，功能集中体现在：

①其识别功能，能够对列车的运行方方向以及车次进行显示，形成信息的有效传输。

②发挥自动追踪的拱。结合列车的具体位置，根据操作员的要求，进行及时调整，完成操作。

③能够完成自动排路的功能。系统能够进行列车进路的自动排列，结合时刻表，完成这一功能，实现对停站、停靠以及开关门的有效控制。

④实现对列车的自动调整。也就是说，在常规运行模式下，能够实现对列车允许的智能化控制，实现列车与时刻表之间误差的最小化。

⑤能够实现对时刻表的有效编辑，达到有序调整的目的。

2.2对列车自动防护系统(ATP)功能的介绍

这一系统的作用是提高列车允许的安全性，集中体现在：

①能够进行有效的定位。借助列车相关速度以及线路的信息，能对列车所在位置进行准确定位，实现对其有效的防护。

②发挥对列车的追踪功能。这一系统能够保证列车位置的安全性，维持标准的间隔。结合列车位置的相关信息，追求占用地图，对安全和非安全位置进行明确，明确列车两端安全的位置。

③完成列车的移动授权的作用。

④能够实现对速度的监控和校正。⑤保证停车位置的准确性。

2.3对自动驾驶系统(ATO)的介绍

这一系统主要是实现对列车的自动运行的控制。在自动保护系统的支持下，结合监控系统的的指令要求，实现对列车的自动驾驶和调整，控制车门关闭，功能主要表现为：

①能够实现自动运行的功能。在ATO系统应用下，完成列车的启动、加减速以及停车的合理管控。

②能够控制列车的准确停车位置。在防护系统的协助下，能够借助通信设备，控制停车位置。

③实现对列车在线的.有效监控。

④实现对列车舒适性的调整。结合监控系统，控制和高峰期的运行情况，施行合理的节能方案，在保证服务品质的前提下，调整合适的速度，保证乘客的舒适性。

3地铁运行模式中CBTC系统自动控制功能的介绍

3.1对列车自动驾驶模式的介绍

这一模式的应用需要在自动监控与防护系统的协助下，实现自动驾驶操作。借助ATO系统实现自动控制。在进行ATO模式之后，系统不会受到人工的干涉，驾驶模式维持不变。列车即将开动时，只需要按下发车按钮即可实现自动驾驶。

3.2ATP条件下的人工驾驶方式介绍

在ATP限速条件下，司机进行速度的控制，实现列车的自动防护，车载控制器控制车门以及站台。

3.3对限制条件下的人工驾驶模式的分析

这是一种降级的驾驶方式，限速较高。在这种形式下，司机需要结合信号，速度不允许超过25km/h，对于装换轨内的驾驶，这种方式处于常规形式。列车允许的安全性需要人员、设备以及控制器的共同保障。

3.4对点式列车驾驶方式的介绍

在ATP的监督状态下，动态信标向ATP系统提供信息，主要包括超速的防护、间隔的防护以及相关设施的防护等。结合地面性，司机借助TOD的显示数据，控制和限制列车的运行。在控制器的允许的条件峡，司机地相关停车的精度和车门等进行人工控制。

3.5对非限制人工列车驾驶方式的介绍

在这种模式下，车载控制器被切断，禁止输出，结合调度和地面性，进行列车情况的反馈。其运行的安全性由人员、司机以及相关设备提供保证。

4如何不断应用信息智能技术提升地铁信号系统功能

4.1对列车自动保护系统安全性的提升

①要区别对待线路部件的承受能力，形成有针对性的对策，可以借助数字化轨道线路系统的建设，进行有效的数字信号处理。

②备份数字化轨道中设备，避免因为故障引发的数字化轨道与监控中心信息传输受阻。

③为了有效防止死循环的现象，建筑使用循环性质的语句，发挥冗余技术的特点。

④为了防止出现网络通道的异常，保证信息系统的有效运行，网络设备需要进行设备份，应用双层网络故障模式。

4.2对自动监控系统安全性的加强

对于地铁列车的自动监控系统，具有一定的复杂性，因此，需要进行全面掌控，提升其自身的安全性。

①要防止部门通信信道的故障而引发的整体运行受阻。要采用的环路的方式，将监控设备与控制中心的主机进行连接。

②重视列车识别装置的设立，以促进进行全线的监督和控制。

③鉴于地铁运行中故障的不可避免性，调度员需要做好调度工作。

④为了防止故障引发的数据更新的失败，需要在控制中心建立两套列车自动监控系统，避免二者同时进行数据的更新，也就是二者互为彼此的热备份。

⑤在运行中，一旦运行与运行图出现不相符的情况，信号系统会自动进行时间、停靠等方面的调整，形成完善的计划。一旦偏差过大，需要进行人工调整。

4.3对自动驾驶系统安全措施的介绍

①重视系统启动之前进行的安全检查，提高列车运行的可靠性，保证信号系统运行的安全性与高效性。

②借助循环方式实现对控制器等的有效控制，保证数据有效传递，提高信息的安全性。

③对于列车的运行，运行图必不可少，一旦出现驾驶异常，需要及时采取措施，有自动驾驶转变为人工方式。

信号与系统课程总结 篇6

《信号与系统》是电子信息工程专业在复变函数和电路分析基础后所必修的又一门重要的专业基础课。它主要讨论确定信号的特性，线性时不变系统的特性，信号通过线性系统的基本分析方法。其后续课程主要有通信原理、自动控制理论、数字信号处理、信号检测与信息处理等。

通过本课程的学习，要求学生牢固掌握信号与系统的基本概念、理论和基本分析方法。掌握信号与系统的时域、变换域（频域和s域）分析方法，理解傅里叶变换、拉普拉斯变换和z变换的基本内容、性质与应用，特别要建立信号与系统的频域分析的概念以及系统函数的概念。为学生进一步学习后续课程打下坚实的基础。要求学生树立从不同的域（时域、频域）来观察信号的特点，尤其是要了解周期信号的频谱特点；掌握线性时不变系统的不同分析方法。在具体的教学过程中，除讲授基本知识点外，加入这些基本知识在日常生活中的应用，提高学习的积极性；课后布置一定数量的习题练习加深对各种分析方法的理解与掌握；并及时批改讲解作业中存在的问题。

通过本次考试可以看出学生对信号与系统的有关基本知识点掌握的较好，但应在今后的教学过程中加入信号与系统的实验练习，应注重培养学生分析问题的能力，能够理论联系实际，把所学的知识灵活的运用到实践中。

总结人签字：

信号与系统分析第四章 篇7

针对以上问题,文章提出一套层次化教学方法。通过对课程知识的分层和对教学目标的分解,逐层深入地引导学生建立知识体系、理解核心概念、掌握知识要点并记住知识细节。

1 内外结合的知识体系归纳

引导学生建立起对课程知识体系结构的正确认知,是“信号与系统分析”课程教学过程中的首要任务。为了完成这一任务,既要说明”信号与系统分析”与其他课程的关系,同时也要解释课程整体内容的框架,并进一步归纳各章节的知识结构。

1.1 学科知识体系

帮助学生建立“信号与系统分析”的知识体系结构,首选要明确课程的定位和它在整个学科培养计划中所要承担的任务,梳理清楚课程与其他相关课程的关系。“信号与系统分析”是自动化、通信工程等多个专业的专业基础课程,主要包含了系统论、信息论以及部分控制论文的基本知识理论。课程主要以“微积分”“复变函数”等学科的数学知识为基础,后续课程则包括“数字信号处理”“数字图像处理”等课程,体现了由理论知识向应用知识的过渡。图1简要表示了“信号与系统分析”课程在整个学科知识体系中的位置。

1.2 课程知识框架

“信号与系统分析”课程包含了3组基本概念:信号与系统;连续与离散;时域与频域。信号与系统是整个课程的研究对象,这一研究对象可以按照其基本属性分为连续信号系统和离散信号系统两类,而对于信号系统的研究方法则也可以分为时域方法与频域方法两类。由此,课程知识可以分为四大部分:(1)连续信号系统的时域分析方法;(2)离散信号系统的时域分析方法;(3)连续信号系统的频域/变换域分析方法;(4)离散信号系统的频域/变换域分析方法。

1.3 章节知识结构

将课程内容分解为四大部分之后,可以进一步对各部分的知识结构进行统一划分。简而言之,“信号与系统分析”的基本任务有3个:(1)表达信号;(2)表达系统;(3)求系统响应。各个部分虽然采用不同方法对不同类型的信号系统进行分析,但都是按顺序逐步完成这3个任务的过程。课程的整体知识框架以及各个章节的知识结构可以用图2来集中说明。

2 抽象概念的直观化教学

学生在学习“信号与系统分析”的过程中,需要建立起系统的观点,这是对他们认知方式的更新。课程中的基础概念高度抽象,任课教师需要在教学过程中,结合日常实例与概念图,来帮助同学理解概念,并逐步培养学生的抽象思维能力。

2.1“举例子”和“打比方”

下面以举例的方式来说明举例教学方法。例如,解释频域信号,首先举例说明频率。频率是自然存在的物理属性,女性的调门比男性的高,就是因为女性发声引起空气振动的频率更高。混合声音中,不同频率声源产生的声音大小,就是频率信号描述信号在不同频率上强度变化的一个实例。

除举例以外,有时候通过打比方的方式来解释抽象概念,也能取得很好的教学效果。例如,零输入响应和零状态响应,可以类比为甲、乙两个人的经济行为。甲没有收入,却花钱如流,是因为他在银行有笔很大的存款;乙没有存款,每个月按照收入量入为出。这两个人的经济行为生动地对应了零输入响应和零状态响应的定义。

2.2 善用示意图

“信号与系统分析”中的许多抽象概念,用自然语言描述显得乏力,用公式表达又不利于学生理解,这时候如果善用图示表达,则能更轻松地解释知识。图3所示,主要用公式解释了连续信号的时域理想采用过程,以及对应的频域的周期延拓过程。图4则是对相同过程的图形化解释。公式表达更准确简洁,而图形化描述模型更为直观,更容易理解。结合图4的函数图形的变化,能够很方便地解释“采样”与“延拓”的含义。在对这两个概念有了直观认识之后,也使得讲解“奈奎斯特采用定律”的过程变得更为简单。

3 复杂理论的级差化教学

现有的教学资料更多地使用严格的数学语言来解释课程涉及的理论、定律以及方法原理。数学语言的规范性使得课程知识得以准确表达,但学生数学能力的个体差别则使得知识的接受情况因人而异,从而影响了课堂教学的节奏。针对这样的问题,教师采用级差化的教学方式,对相同的知识,提供多种不同方式和不同深度的解释。学生对于知识的理解虽会存在深度与全面性的差别,却可以按照统一的速度进行课堂学习。具体的操作方法有以下几条。

3.1 自然语言描述与公式描述相结合

以傅立叶变换的卷积性质为例。该性质是利用傅立叶变换求解系统零状态响应的基础。以自然语言可以将该性质概括为,“时域的卷积对应着频域的乘法”;而如果利用数学公式,则可以将该性质表示为:

F[x(t)×h(t)](28)F[x(t)]F[h(t)]

其中,x(t)和h(t)分别表示激励信号和系统的冲激响应,F[]表示了连续信号的傅立叶变换。对照给出两种表达方式,使学生可以根据自己的思维习惯来掌握这条规律。

3.2 通式配合实例的讲解

除了分别采用数学语言和自然语言,提供差别化的知识解释之外,即便只使用数学语言,也可以对知识进行不同的表达。课程中的许多知识用通式来表达,例如,离散系统差分方程结构与系统函数的分式结构,两者间存在的对应关系可以表示为:

这一通式表达表达准确,概括全面,但由于包含了过多变量,反而会对部分同学接受知识的过程造成障碍。这时候,可以提供如下所示的实例来配合解释。

这种实例化的公式表达,虽不如通式表达全面,却更易读,使学生能更快掌握离散系统表达方式变换过程的要领。

4 知识细节的强化记忆

对于基本概念和重点方法的教学强调理解,对于知识细节的教学则强调记忆。为了进一步帮助学生熟悉和记住课程中的知识细节,需要以及人脑的记忆规律,采用多种教学手段。首先是要尽可能多地引导学生回顾以往学过的知识。在每次的讲授课之前,对前次课程的重点进行回顾;在每个章节结束之后,对章节知识进行总结。同时还可以在授课过程,穿插进行小测试。通过更多地调动学生,来强化他们对知识的记忆。

“信号与系统分析”课程包含了繁多的知识细节,教学过程需要更多地找出知识点间的关联,从而帮助学生整体记忆。表1所示,是3种不同时频变换的重点性质,可以看出,这些变化的性质之间,有明显的共通之处,而各自的差别也因并列而一目了然。这种对比记忆的方式,可以将课程中的众多类似知识细节组成整体,从而有效提高学生的学习效率。

5 结语

文章所提的层次化教学方法,包含了对一些经典教学方法和教学思想的应用。通过将科学的教学理论与“信号与系统分析”课程的特点相结合,对实现课程不同层次教学目标提出了具体方法,并建立了方法体系。当然,所有的知识都不是独立存在,而知识离开应用也会使教学失去很多意义。对于“信号与系统分析”课程教学的讨论,不能局限于对教法的讨论,也不能只考虑课程本身。如何对学科的课程进行更合理设置,如何在课程中更充分调动学生积极性,这些也是“信号与系统分析”课程教学方法研究需要探讨的问题。

摘要：该文基于“信号与系统分析”课程本身的特点,分析了教学过程中普遍存在的困难。为克服困难提升教学效果,该文对“信号与系统分析”课程的教学目标和教学内容进行层次化分解,并根据各个层次的不同需求给出了一整套的教学方法体系。在教学实践中,所提方法对课程的教学效果带来了显著提升。

关键词：信号与系统分析,电子信息类学科,教学方法,知识体系

参考文献

[1]吴大正.信号与线性系统分析[M].4版.北京:高等教育出版社,2005.

[2]肖迪.综合利用多种教学手段提高《信号与系统》教学质量[J].科技资讯,2007(27):151-152.

[3]许波,陈晓平,姬伟,等.“信号与系统”课程教学改革思考与实践[J].电气电子教学学报,2008(1):8-10.

[4]王秀芳,高丙坤,刘霞.信号与系统课程教学的改革与实践[J].高等教育与学术研究,2010(3):27-29.

[5]王土央,高原.信号与系统分析课程实验教学改革探索[J].实验技术与管理,2011(12):10-14.

信号与系统分析第四章 篇8

关键词：铁路信号 施工工艺 运行质量 措施

中图分类号：U282 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（a）-0-01

随着社会经济迅速发展，如何提高铁路信号施工的技术水平，保证铁路信号系统的运行质量成为当前我国铁路建设部门和单位亟待解决的重要问题和难点。该文通过对铁路信号施工中出现的主要问题进行分析和讨论，就如何提高施工技术水平和质量提出相应的建议和措施，以期促进我国铁路高效、快速、安全的运行。

1 铁路信号施工中存在的主要问题

1.1 防雷接地、电磁兼容方面

（1）缺乏防雷接地措施。铁路运行的信号系统出现故障的一个很重要的因素就是信号系统没有良好、完备的防雷接地设施，导致信号系统在雷雨天时常发生故障，给铁路行车带来了极大的安全隐患。（2）电磁兼容不足。传统的室内信号设备不需要考虑电磁的兼容性问题，而随着科技的进步，目前我国铁路系统所使用的信号系统基本都采用的是微电子产品，由于设计施工的忽视，使得这些元器件之间的电磁不兼容，造成信号的相互干扰。

1.2 电缆施工方面

（1）电缆成端。目前，我国铁路信号所使用的电缆多为数字电缆，尤以内屏蔽式数字信号电缆为主。数字电缆提高了移频信号的传输质量，但同时，由于其成端施工的质量不合格，造成信号传输时常出现错误，严重影响到电缆的信号传输质量和电气指标。（2）电缆接续。传统的铁路信号电缆的接续方式是采用的地面电缆箱盒方式进行接续。随着科技水平的提高和经济发展的要求，这种接续方式已不能满足当前铁路运行发展的需求，反而对电缆的传输质量和整体结构造成了很大的不便和阻碍，影响到电缆的正常运转，给铁路运行带来了不小的安全隐患。

1.3 其他方面

铁路信号施工中除了存在以上提到的问题，还存在施工仪表和工器具简陋，施工人员的技术能力参差不齐，施工技术不规范等等，这些都直接或间接的影响到了整个铁路信号系统的施工质量和功能使用。

2 加强铁路信号施工技术质量的措施

在实际的施工作业中，施工单位和人员可以采取下面几个方面的措施，来提高铁路信号施工的技术水平和使用质量。

2.1 施工前期的准备工作

（1）实地调查施工地点。施工单位要安排专人到施工地点的实地进行调查，了解和掌握施工地点的地形特征、地质、水文、公路交通的分布、气候条件、风俗习惯和生活经济状况等方面的实际具体情况。并调查施工当地的其他施工单位部门的进度安排，确保在进行信号系统的施工时，能够及时、有效同房建、工务、运输、供电等相关部门做好沟通和协调配合。并掌握当地施工队伍的人员情况，通过对施工人员专长、工作能力、业务素质、思想动态和脾气秉性等方面的了解，做好施工前的人员组织分配工作，打造一支业务能力强、素质干练的综合施工人才队伍。此外，还要对施工所需要的材料购置进行调查，了解和掌握材料的种类、型号、数量、质量和性能等方面的情况，从而保证施工的顺利开展。（2）审核施工设计图纸。施工单位要组织专业人员对铁路信号系统施工设计图纸进行讨论和审核，根据调查得出的施工现场的实际情况，结合工程的使用性质和要求，以及其他的相关情况，对设计图纸中不合理、不科学的部分进行调整和修改。（3）制定工程计划。施工单位要根据信号工程的要求，结合成本、质量、进度、安全等方面的需要，科学、合理的对信号工程的财力、物力、人力和时间等进行规划和安排，制定施工工程的计划方案，协调和组织好工程进度、质量、成本和安全之间的相互配合，以确保工程施工的顺利开展和进行。

2.2 施工过程中的技术质量控制

具体措施表现为：

（1）成本控制。对信号工程的成本控制主要包括施工用料、人员组织、设备设施以及其他方面的资金投入的管理和控制。在施工过程中，施工单位要安排专人对施工材料的领取和使用进行管理，做好材料使用的购进、领取、退还等的信息登记。（2）施工质量。施工单位要提高施工工艺的技术水平，努力更新自身的施工工艺，不断引进和应用先进的施工技术进行建筑施工。在施工过程中，要树立技术品牌观念，不断在工程实践中创新工艺技术，改进工艺流程和操作规范，以推动科技进步，提高铁路信号系统工程施工的质量水平。（3）技术安全。施工单位要制定相应的技术安全施工规范和规章，树立安全施工的思想，充分考虑到影响施工技术安全的因素，如防火、防电、防盗、机械事故、交通事故、违规操作等等。并针对它们采取明确、详细的应对措施，以确保施工的安全、可靠。（4）人员素质。施工单位要聘请专业人员定期的对管理人员、技术人员和施工人员进行职业道德和专业技能等方面的教育培训，提高员工的思想道德水平和职业道德素质，加强员工自身的专业知识的储备和施工技术能力。熟悉和掌握铁路信号系统施工工程的工作环境和操作规范流程，不断适应新材料、新工艺、新设备和新技术的要求，以提高工程施工的质量

水平。

2.3 施工后期的技术质量控制

（1）竣工验收的质量监督。施工建设单位要配合政府监理部门，进行严格的工程竣工质量验收工作。提高和加大对信号工程项目的竣工质量的监督力度，对验收工作实行全程的监督和控制，验收部门要严格按照国家有关的法律法规的标准和要求进行质量验收，做到有依法行事、严格执法，以确保铁路信号工程的质量。（2）养护管理。在工程竣工试运行后，要及时的做好信号系统工程的养护和维修管理工作。规范养护和维修的操作技术和行为，严格养护流程，从而确保铁路信号系统的正常、平稳、安全运行，延长信号系统工程的使用

寿命。

3 结语

铁路信号的施工质量对铁路行车的可靠、安全、舒适、高速都有着十分重要的作用和影响。在施工过程中，施工单位要提高施工技术水平，规范施工行为，严把质量关，从而确保我国铁路运行的安全、

高效。

参考文献

[1]邰建民.提高铁路信号施工工艺确保铁路信号系统运行质量[J].中国铁路，2009（6）.

[2]骆友曾.青藏线通信信号系统防雷设计[J].铁路通信信号工程技术，2008

信号与系统仿真实验报告 篇9

仿真

实 验 报 告

班级： 学号： 姓名： 学院：

实验一

一、实验者姓名：

二、实验时间：

三、实验地点：

四、实验题目：

5(s25s6)求三阶系统H(s)3的单位阶跃响应，并绘制响应波形图。

s6s210s8

五、解题分析：要知道求单位阶跃响应需知道所用函数，以及产生波形图所需要用到的函数。

六、试验程序：

num=[5 25 30];den=[1 6 10 8];step(num,den,10);title(‘Step response’)

七、实验结果：

实验所得波形图如下：

Step response4.543.53Amplitude2.521.510.50012345Time(sec)678910

八、实验心得体会：通过本次试验了解学会了一些新的函数的应用。了解到了N阶系统的单位阶跃响应的计算方法，和系统的响应波形图的函数应用和绘制方法。为后面的实验打下基础，并对信号仿真和《信号与系统》这门课程之间的联系有所增加，对《信号与系统》这门课里的问题也有了更加深入地了解。

九、实验改进想法：无。

实验二

一、实验者姓名：

二、实验时间：

三、实验地点：

四、实验题目:

一个因果线性移不变系统y(n)0.81y(n2)x(n)x(n2)，求：（1）H(z)；（2）冲激响应h(n)；（3）单位阶跃响应u(n)；（4）H(ej)，并绘出幅频和相频特性。

五、解题分析：离散卷积是数字信号处理中的一个基本运算，MTLAB提供的计算两个离散序列卷积的函数是conv，其调用方式为 y=conv(x,h)。其中调用参数x,h为卷积运算所需的两个序列，返回值y是卷积结果。

MATLAB函数conv的返回值y中只有卷积的结果，没有y的取值范围。由离散序列卷积的性质可知，当序列x和h的起始点都为k=0时，y的取值范围为k=0至length(x)+length(h)-2。

许多离散LTI都可用如下的线性常系数的差分方程描述

ay[kn]bx[kn]

nnn0n0NN其中x[k]、y[k]分别系统的输入和输出。在已知差分方程的N个初始状态y[k]，和输入x[k]，就可由下式迭代计算出系统的输出

y[k](an/a0)y[kn](bn/b0)x[kn]

n1n0NM利用MATLAB提供的filter函数，可方便地计算出上述差分方程的零状态响应。filter函数调用形式为 y=filter(b,a,x)。其中 a[a0,a1,...,aN]，b[b0,b1,...,bM]，分别表示差分方程系数。X表示输入序列，y表示输出序列。输出序列的长度和序列相同。

当序列的DTFT可写成ej的有理多项式时，可用MATLAB信号处理工具箱提供的freqz函数计算DTFT的抽样值。另外，可用MATLAB提供的abs、angle、real、imag等基本函数计算 DTFT的幅度、相位、实部、虚部。若X（ej）可表示为

b0b1ej...bMejMB(ej)X(e)jjjNA(e)a0a1e...aNe则freqz的调用形式为 X=freqz(b,a,w)，其中的b和 a分别是表示前一个

j式子中分子多项式和分母多项式系数的向量，即a[a0,a1,...,aN]，w为抽样的频率点，向量w的长度至少为2。返回值X就是DTFTb[b0,b1,...,bM]。在抽样点w上的值。注意一般情况下，函数freqz的返回值X是复数。

六、实验程序:

clc;clear;close;b=[1 0-1];a=[1 0-0.81];figure(1);subplot(2,1,1);dimpulse(b,a,20)subplot(2,1,2);dstep(b,a,50)w=[0:1:512]*pi/512;figure(2);freqz(b,a,w)

七、实验结果：

冲击响应图及阶跃响应图:

Impulse Response1Amplitude0.50-0.50246810Time(sec)Step Response12141618201Amplitude0.500510152025Time(sec)3035404550 100Magnitude(dB)0-100-200-30000.10.20.30.40.50.60.70.8Normalized Frequency( rad/sample)0.91100Phase(degrees)500-50-10000.10.20.30.40.50.60.70.8Normalized Frequency( rad/sample)0.91

八、实验心得体会：通过实验我们知道了使用Matlab来绘出出一个线性移不变系统的幅频和相频曲线。并知道了在《信号与系统》中得一些差分方程和各种响应，譬如零输入相应、零状态响应、全响应、自由响应、强迫响应、冲击响应、单位阶跃响应等等各种响应在Matlab中的函数表达方式和他们的求法，以及系统的幅频和相频曲线的绘制都有了一定深刻的认识。

九、实验改进想法：无。

实验三

一、实验者姓名：

二、实验时间：

三、实验地点：

四、实验题目：

模拟信号x(t)2sin(4t)5cos(8t)，求N64的DFT的幅值谱和相位谱。

五、解题分析：在MATLAB信号处理工具箱中，MATLAB提供了4个内部函数用于计算DFT和IDFT，它们分别是：fft(x)，fft(x,N)，ifft(X)，ifft(X,N)。

fft(x)计算M点的DFT。M是序列x的长度，即M=length(x)。

fft(x,N)计算N点的DFT。若M>N，则将原序列截短为N点序列，再计算其N点DFT；若M

ifft(X)计算M点的IDFT。M是序列X的长度。

ifft(X,N)计算N点IDFT。若M>N，则将原序列截短为N点序列，再计算其N点IDFT；若M

六、实验程序：

clc;clear;close;N=64;n=0:63;t=d*n;q=n*2*pi/N;x=2*sin(4*pi*t)+5*cos(8*pi*t);y=fft(x,N);subplot(3,1,1);plot(t,x);title(‘source signal’);subplot(3,1,2);plot(q,abs(y));title(‘magnitude’);subplot(3,1,3);plot(q,angle(y));title(‘phase’);

七、实验结果：

***0100806040200|F(k)|05101520Frequency253035

***0100806040200|F(k)|05101520Frequency253035 4321|jW|0-1-2-3-405101520Frequency253035Step Response400020000-2000 Amplitude-4000-6000-8000-10000-12000-1400001234n(samples)5678

八、实验心得体会：通过本次试验我知道了求取模拟信号在N等于一定值时的的DFT的幅值谱和相位谱的求法。通过本次实验，对幅值谱和相位谱有了更深的了解，并与课程《信号与系统》里的一些相关知识连接到了一起，使得学到的只是更加深刻、有意义。

九、实验改进想法：无。

实验四

一、实验者姓名：

二、实验时间：

三、实验地点：

四、实验题目：

将信号x(t)sin(240t)做离散序列，比较原序列与经过FFT和IFFT变换后的序列，并做出说明。

五、解题分析：此题需要对信号做离散序列，还要做FFT和IFFT变换，然后得到图像进行比较。连续时间函数与离散时间函数在编程中的区别主要体现在如下两个方面：第一，自变量的取值范围不同，离散时间函数的自变量是整数，而连续时间函数的自变量为一定范围内的实数；第二，绘图所用的函数不同，连续函数图形的绘制不止一个。本实验中要求绘制离散时间信号图，可以应用MATLAB中的函数来实现。用MATLAB表示一离散序列，可用两个向量来表示。其中一个向量表示自变量的取值范围，另一个向量表示序列的值。之后画出序列波形。当序列是从0开始时，可以只用一个向量x来表示序列。由于计算机内寸的限制，MATLAB无法表示一个无穷长的序列。对于典型的离散时间信号，可用逻辑表达式来实现不同自变量时的取值。

六、实验程序：

t=0:1/255:1;x=sin(2*pi*120*t);y=real(ifft(fft(x)));subplot(2,1,1);plot(t,x);title(‘原波形’);subplot(2,1,2);plot(t,y);

七、实验结果：

原波形10.50-0.5-100.10.20.30.40.50.60.70.80.91恢复的波形10.50-0.5-100.10.20.30.40.50.60.70.80.91

八、实验心得体会：通过对做信号的离散序列以及经FFT和IFFT的变换，了解了相关特性。通过计算机做出的信号波形图，我们能够很直白的看出原波形和经过变换后的波形的差别。

九、实验改进想法：无。

实验五

一、实验者姓名：

二、实验时间：

三、实验地点：

四、实验题目：

2s，激励信号22(s1)100x(t)(1cot)sco1s0(t)0，求（1）带通滤波器的频率响应；（2）输出稳态响应并绘制图形。已知带通滤波器的系统函数为H(s)

五、解题分析：需要知道求频率响应的方法，并绘制图形。

六、实验程序：

clear;t=linspace(0,2*pi,1001);w=[99,100,101];U=[0.5,1,0.5];b=[2,0];a=[1,2,10001];u1=U*cos(w’*t+angle(U’)*ones(1,1001));H=polyval(b,j*w)./polyval(a,j*w);H=freqs(b,a,w);subplot(2,1,1),plot(w,abs(H)),grid;subplot(2,1,2),plot(w,angle(H)),grid;u21=abs(U(1)*H(1))*cos(99*t+angle(U(1)*H(1)));u22=abs(U(2)*H(2))*cos(100*t+angle(U(2)*H(2)));u23=abs(U(3)*H(3))*cos(101*t+angle(U(3)*H(3)));u2=u21+u22+23;figure(2);subplot(2,1,1),plot(t,u1);subplot(2,1,2),plot(t,u2);

七、实验结果：

10.90.80.79910.50-0.5-19999.299.499.699.8100100.2100.4100.6100.810199.299.499.699.8100100.2100.4100.6100.8101

210-1-***222101234567

八、实验心得体会：通过本次试验，了解了频率响应求法，加深了对输出稳态响应的印象。