南开大学信号与系统实验讲义.PDF

南开大学信号与系统实验讲义 实验一 线性系统时域分析 2 一、实验目的2 二、实验内容2 三、实验仪器2 四、实验原理2 五、实验步骤5 六、实验报告9 七、实验思考题9 实验二 信号的采样恢复与无失真传输系统 10 一、实验目的10 二、实验内容10 三、实验仪器10 四、实验原理10 五、实验步骤14 六、实验报告14 七、实验思考题14 实验三 模拟滤波器分析与设计 16 一、实验目的16 二、实验内容16 三、实验仪器16 四、实验原理16 五、实验步骤21 六、实验报告24 七、思考题24 实验四 AM 调制与解调以及 FDM 频分复用 25 一、实验目的25 二、实验内容25 三、实验仪器25 四、实验原理25 五、实验步骤30 六、实验报告32 七、实验思考题32 实验一 线性系统时域分析 一、实验目的 1. 了解并熟悉实验箱的基本模块单元及其操作 2 、 掌握电路的零输入响应及零状态响应，学会电路的零状态响应与零输入响应的观察 方法。 3、观察电信号的分解并能观测基波和其谐波的合成。 二、实验内容 1、实验箱中函数信号发生器、数字式交流毫伏表、频率计、扫频源的使用。 2 、观察零输入响应的过程和零状态响应的过程。 3、观察信号分解的过程及信号中所包含的各次谐波和由各次谐波合成的信号。 三、实验仪器 1、信号与系统实验箱一台（主板）。 2 、系统时域与频域分析模块一块。 3、电信号分解与合成模块一块。 4 、20MHz 示波器一台。 四、实验原理 1、 扫频源 利用普通的信号发生器测试频率特性时，需要配合使用电压表。逐点调整信号发生器的 输出频率，用电压表记下相应的被测设备或系统的幅度数值，然后在直角坐标平面上以频率 为横坐标，以记录的数值（如幅度、幅度比等）为纵坐标，描绘出被测器件的频率特性。这 种测试方法称为“点频法”。“点频法”虽然准确度较高，但繁琐而费时，有些频率间隔不够 密就被漏去，难以全面了解被测系统的频率特性。 输出频率随时间在一定范围内反复扫描的正弦波信号发生器称之为扫频信号发生器，使 用这种仪器就可以实现频率特性的自动或半自动测试，达到测试简便又快捷的目的。扫频信 号源的作用是提供频率按一定规律变化的扫频信号，应具备以下性能：频率—宽带线性扫频， 寄生调频小，谐波含量低；功率—输出大且输出口反射小，有良好的内稳幅和接受外稳幅的 能力，漂移小；工作方式—有固定频率和扫频输出，扫速可调。 使用扫频信号发生器，配合一些设备（如检波器、移相器、示波器等），可以方便地测 量被测设备或系统的频率特性、动态特性和信号的频谱，因而在自动和半自动测量中获得愈 来愈广泛的应用。示波器适合于在定性或半定性扫频测量中作指示器用，可以在全频段上给 出直观的测量结果。对示波器提出的要求是： ⑴Y 偏转灵敏度高，漂移小，最好是对数放大，双线； ⑵衰减器有精确的粗、细调校准刻度； ⑶长余辉，最好是可变余辉； ⑷有外扫描及直流输入口； ⑸荧光屏有专门的分贝、驻波比刻度盘。 图 1 为扫频信号发生器的方框图。与普通正弦信号发生器一样，扫频信号发生器包括： 正弦波振荡器、电平调制器和输出衰减器等部分。 正弦振荡器在扫频电压的作用下，按一定的规律，在一定的范围内反复扫描。扫描电压 由扫描电压发生器产生，有的呈锯齿波，有的为三角波，其扫频规律则为线性；如扫描电压 呈对数形，则扫频规律是对数的。前者能获得均匀的频率刻度，是最常用的工作方式；后者 运用于宽带扫频的情况。本扫频信号发生器的扫频电压为锯齿波，由单片机低频信号发生器 模块产生。因而，在做实验时，应让单片机低频信号发生器模块输出锯齿波。 扫频电压 正 弦 电 平 输出 放