信号与系统实验实验指导书2012年11月.doc

PAGE  PAGE 23 第 页 目 录  TOC \o 1-3 \h \z \u  HYPERLINK \l _Toc179648204 实验一：50Hz非正弦周期信号的分解与合成  PAGEREF _Toc179648204 \h 1  HYPERLINK \l _Toc179648205 实验二：无源和有源滤波器  PAGEREF _Toc179648205 \h 5  HYPERLINK \l _Toc179648206 实验三：信号的采样与恢复  PAGEREF _Toc179648206 \h 11  HYPERLINK \l _Toc179648207 实验四：二阶网络函数的模拟  PAGEREF _Toc179648207 \h 15 TOC \o 1-3 \h \z \u  * HYPERLINK \l _Toc179652783 实验五：二阶网络状态轨迹的显示  PAGEREF _Toc179652783 \h 21 * HYPERLINK \l _Toc179652784 实验六：幅度调制与解调  PAGEREF _Toc179652784 \h 25  HYPERLINK \l _Toc179652785 附录1 使用注意事项  PAGEREF _Toc179652785 \h 27  HYPERLINK \l _Toc179652786 附录2 TKSS-C型信号与系统实验箱使用说明书  PAGEREF _Toc179652786 \h 29 实验一： 50Hz非正弦周期信号的分解与合成 一、实验目的 1、用同时分析法观测50Hz非正弦周期信号的频谱，并与其傅利叶级数各项的频率与系数作比较； 2、观测基波和其谐波的合成。 二、实验预习要求 1、复习《信号与线性系统》中周期性信号傅利叶级数分解的内容； 2、认真预习本实验内容，熟悉实验步骤。 三、实验原理和电路说明 1、一个非正弦周期函数可以用一系列频率成整数倍的正弦函数来表示，其中与非正弦具有相同频率的成分称为基波或一次谐波，其它成分则根据其频率为基波频率的2、3、4、…、n等倍数分别称二次、三次、四次、…、n次谐波，其幅度将随谐波次数的增加而减小，直至无穷小。 2、不同频率的谐波可以合成一个非正弦周期波，反过来一个非正弦波也可以分解为无限个不同频率的谐波成分。 3、一个非正弦周期函数可用傅里叶级数来表示，级数各项系数之间的关系可用一个频谱来表示，不同的非正弦周期函数具有不同的频谱图；方波频谱图如图1-1表示，常见的几种???正弦周期函数波形见图1-2，其傅氏级数表达式见表1-1。 图1-1 方波频谱图 　　　　 图1-2 几种非正弦周期函数波形 表1-1 不同波形及其傅氏级数表达式 4、实验装置的结构如图1-3所示，共分为3个部分：信号发生器、信号分解、信号合成；各部分由相应的电路实现。其中分解器由滤波器来实现，图中LPF为低通滤波器，可分解出非正弦周期函数的直流分量（DC）；BPF为调谐在基波和各次谐波上的带通滤波器，可以将信号分解为基波（f 0：50Hz）和各次谐波（2f 0：100Hz、3f 0：150Hz、4f 0：200Hz、5f 0：250Hz、6f 0：300Hz）；加法器用于将信号的基波和各次谐波进行合成，合成波形可以在加法器的输出端用示波器进行观测。 图1-3 信号分解与合成实验装置结构框图 5、注意：本实验装置中合成器是通过反相加法器实现的，所以合成的波形与原波形反相，在实验中请注意观测。 四、实验仪器 双踪同步示波器 TKSS-C型信号与系统实验箱 五、实验内容与步骤 （一）准备工作 1、观察TKSS-C型信号与系统实验箱的构成，了解各部分的作用与功能。 2、了解双踪同步示波器的使用方法。 3、熟悉用双踪同步示波器测量信号频率和幅度的方法。 （二）实验步骤 1、将50Hz函数信号发生器中的方波信号接到分解器的输入端，在分解器的各输出端观察经带通滤波器分解后的基波和谐波分量输出波形，测量并记录其频率与幅度（注意：输入不同的波形应观察各自对应的谐波分量，可通过表1-1查询。如：方波的分量为f 0、3f 0、5f 0，其他分量均为0，但在实验中能够看到微弱信号输出，这是由于滤波器的误差造成的）； fDCf 02 f 03 f 04 f 05 f 06 f 0方波幅度（峰-峰）/10.603.40/2.20/fDCf 02 f 03 f 04 f 05 f 06 f 0全波幅度（峰-峰）//4.68/1.18/0.4