实验三信号的合成与分解实验 .doc

实验三 信号合成与分解实验 实验目的 加深了解信号分析手段之一的傅立叶变换的基本思想和物理意义。 观察和分析由多个频率、幅值和相位成一定关系的正弦波叠加的合成波形。 观察和分析频率、幅值相同，相位角不同的正弦波叠加的合成波形。 通过本实验熟悉信号的合成、分解原理，了解信号频谱的含义。 实验原理 按富立叶分析的原理，任何周期信号都可以用一组三角函数 , 的组合表示： x t a0/2 + a1*sin 2πf0t + b1*cos 2πf0t + a2*sin 4πf0t + b2*cos 4πf0t +…...... 1 也就是说，我们可以用一组正弦波和余弦波来合成任意形状的周期信号。 例如对于典型的方波，其时域表达式为： 2 根据傅立叶变换，其三角函数展开式为： 3 由此可见，方波是由组频率成分成谐波关系，幅值成一定比例，相位角为0的正弦波叠加合成的。 图1 方波信号的波形、幅值谱和相位谱 图2 方波信号的 4 图2锯齿波及其频谱建立实验环境，如下图所示。按公式迭加正弦波信号，观察合成信号波形的变化。 图5波形合成与分解实验环境 下面是该实验的装配图和信号流图，图中线上的数字为连接软件芯片的软件总线数据线号，6015、6029、6040、6043为定义的四片脚本芯片的名字。 图6 波形合成与分解实验装配图 对实验进行扩展，增加幅值谱分析功能，观察波形变化过程中的信号频谱变化。 图7 扩展频谱功能的波形合成与分解实验 用DRVI上的两个信号发生器芯片合成双音频信号，设计一个电话上采用的双音频DTMF（Dual Tone Multi-Frequency）信令模拟实验系统，将电话号码转换为DTMF信令，然后从声卡送出。其中代表数字的音频信号持续45ms，信号间为55ms的静音。请设计实验，将输入的电话号码，例如1座机电话号码21，转换为DTMF信令。 图8 双音频DTMF信令合成原理图 点击页面选择标签1，选择“DTMF信号合成实验”，建立实验环境。 图9 双音频DTMF信令合成实验环境 应用波形合成的方法，用多个信号发生器芯片产生不同频率和幅值大小的正弦波信号，合成手机和弦铃声，如图所示，并存盘为*.WAV文件然后播放。和弦越多，合成的铃声越悦耳动听。常用的有16和弦和40和弦。 图10四和弦手机铃声设计示意图 点击页面选择标签2，选择“手机铃声合成实验”，建立实验环境。 图10 2和弦手机铃声合成实验环境 若未安装DRVI可重构虚拟仪器实验平台，请参阅实验一中的相关部分。 实验报告要求 简述实验目的和原理，画出扩展频谱功能后的波形合成与分解实验虚拟仪器装配图。 拷贝实验系统运行界面，插入到Word格式的实验报告中，并附上所设计的虚拟仪器脚本文件，用Winzip压缩后通过Email上交实验报告。 华中科技大学机械学院 工程测试与信息处理实验指导书 1633 1336 1477 1209 941 852 770 697