信号实验报告三.doc

《信号与系统》实验报告 实验室名称：虚拟仪器实验室 实验日期：2014年12月7日 学 院 信息科学与工程学院 专业、班级 通信工程1301班 姓 名 实验名称 傅里叶级数分析 指 导 教 师 张金焕 教师评语 教师签名： 年 月 日 实验目的： 验证傅里叶级数公式。 求各次谐波分量的系数（即傅里叶系数）。 证明方波可以分解为多个正弦信号的和。 实验内容： 使用手动式扫频信号分析仪来研究一个方波中存在哪些谐波，记录各次谐波分量的幅值（即傅里叶系数）。 验证一个占空比为50%的方波中仅存在奇次谐波分量。 实验器材： 1、装有LabVIEW8.5（或更高版本）的计算机，还需装有数字滤波器设计工具包。 2、NI ELVIS II或者II+以及配套的USB数据线 3、EMONA SIGEx 信号与系统扩展板 4、各种各样的连接导线 5、两根带BNC接头的2mm导线 实验原理： 任意信号的一般表达式可以写成如下形式： 同样，方波信号也可以在一个周期内展开成在完备正交信号空间中的无穷级数。 实验步骤： A、设置NI ELVIS/SIGEx 套件 1.关闭NI ELVIS单元及原型开发板上的开关。 2.将SIGEx板卡插入到NI ELVIS单元中。 3.使用USB数据线连接NI ELVIS和计算机。 4.打开计算机（假如还未开机）进入Win7系统并等待其完全启动（这样计算机才会准备好连接外部的USB设备）。 5.打开NI ELVIS单元，但不要打开原型开发板的开关。观察USB指示灯是否变亮，（在ELVIS单元的右上角）。如果扬声器可用，那么计算机将发出声音以提示已经检测到ELVIS单元。 6.打开NI ELVIS原型开发板开关，给SIGEx板卡上电。检查所有的三个指示灯是否点亮，如未点亮，请向指导老师寻求帮助。 7.打开SIGEx Main VI。 8.选择SIGEx SFP上的EXPT 8选项卡。 B、按照以下电路图在SIGEx板卡正确连接电路 C、设置、改变参数 1.函数信号发生器：频率设为1000Hz，幅值设为2Vpp，选择正弦波 脉冲发生器：频率设为1000Hz，占空比设为50% 示波器：扫描时基2ms/div；CH1上升沿触发；触发电平0V 2.改变函数发生器频率为2k，3k，4k，5kHz 3.记录实验数据。 实验过程原始记录（数据、图表、波形等）： 正弦波（频率：1kHz) 正弦波（频率：2kHz） 正弦波（频率：3kHz） 正弦波（频率：4kHz） 正弦波（频率：5kHz） 实验结果及分析： 由实验可知，方波信号可以分解为多个正弦信号的和。 由实验数据可知，不同频率下波形图中直流输出的最大值就是构成方波的对应谐波分量的幅值。 由实验数据可知，对于该方波，若n为奇数，则n次谐波正交后有直流分量，而若n为偶数，正交后就没有直流分量，所以占空比为50%的方波仅有奇次谐波，没有偶次谐波。并且分析数据可知，频率越高的谐波，其直流输出的最大量越小，即谐波的系数越小，傅里叶级数的系数越小。