《信号与系统》实验指导书精简版.doc

非正弦信号的谐波分解 一、实验目的 掌握利用傅氏级数进行谐波分析的方法。 二、实验仪器 双踪示波器 TPE—SS2型实验箱 三、实验原理 一个非正弦周期波可以用一系列频率与之成整数倍的正弦波来表示。反过来说，也就是不同频率的正弦波可以合成一个非正弦周期波。这些正弦波叫做非正弦波的谐波分量，其中频率与之相同的成分称为基波或一次谐波。谐波分量的频率为基波的几倍，就称为几次谐波，其幅度将随着谐波次数的增加而减小，直到无穷小。波形所含有的谐波成分，按频率可分成两种不同的谐波。一种频率为基波的1，3，5，7…..倍的谐波，称为奇次谐波；另一种频率为基波的2，4，6，8……倍的谐波，称为偶次谐波。有些信号中还存在一定的直流成分，可看成零频率的谐波分量，也属于偶次谐波。 方波 锯齿波 实验电路的结构由一个LPF与七个BPF以及一个加法器组成。LPF为很低的低通滤波器，可以滤出非正弦周期波的直流分量。BPF1~ BPF7为中心频率为基频相应倍数的带通滤波器。 四、实验内容 1、将方波信号送到滤波器输入端，逐个测量滤波器输出的各谐波成分的频率和幅值，以及直流分量，并列表记录。 2、将锯齿波送到滤波器输入端，观察各次谐波的频率与幅值及直流分量， 并列表记录，看其与方波的区别。 五、实验报告 根据实验数据，在同一坐标纸上画出方波及分解后的基波和各次谐波波形，标明各次谐波（正弦波的最大值）。 根据实验数据，在同一坐标纸上画出锯齿波及分解后的基波和各次谐波波 形，标明各次谐波（正弦波的最大值）。  波形的合成 实验目的 全面了解波形分解与合成的原理。 进一步掌握利用傅氏级数进行谐波分析的方法。 实验仪器 双踪示波器 TPE—SS2型实验箱 实验原理 参照实验一。 实验内容 将连接开关K0~K7置于接地档，将锯齿波连接到信号输入端。 接通DC、基波、二次、三次谐波的开关K0、K1、K2、K3，使信号连接至加法器，同时观察锯齿波与加法器的输出波形。 接通DC、基波、二次、三次、四次和五次谐波的开关K0、K1、K2、K3，K4，K5，使信号连接至加法器，同时观察锯齿波与加法器的输出波形。 接通DC、基波、二次、三次、四次、五次、六次和七次谐波的开关K0、K1、K2、K3，K4，K5，K6，K7，使信号连接至加法器，同时观察并记录锯齿波与加法器的输出波形。 5、将连接开关K0~K7置于接地档，将方波输入到信号输入端，重复实验步骤2、3、4。 实验报告 整理实验结果，将方波与其合成波形绘图加以比较；整理实验结果，将锯齿波与其合成波形绘图加以比较。  无源滤波器 实验目的 了解无源滤波器的种类、基本结构和特性。 学会测量滤波器的幅频特性。 实验仪器 双踪示波器 TPE—SS2型实验箱 实验原理 滤波器是一种具有选频性质的二端口网络，它的功能是让特定频率段的信号顺利通过，而其他频率的信号受到一定的衰减和抑制，常用RC元件或RLC元件来构成无源滤波器。 根据幅频特性所表示的通过或阻止信号频率范围的不同，滤波器可分为低通滤波器（LPF）、高通滤波器(HPF)、带通滤波器（BPF）、带阻滤波器（BEF）、全通滤波器（APF）五种。把可以通过的信号频率范围定义为通带，把阻止通过或衰减的信号频率范围定义为阻带。而通带和阻带的分界点的频率称为截止频率或转折频率。图3-1中的为通带的电压放大倍数，为中心频率， 和分别为低端和高端截止频率。 图3-1 实验内容 滤波器的输入端接正弦波信号发生器，输出端接交流毫伏表。 测试无源通滤波器的幅频特性。 1）测试RC无源低通滤波器的幅频特性。 实验时，必须保证输入正弦信号幅值不变，且幅度不宜过大，一般有效值在1V左右较佳。逐渐改变其频率，用交流毫伏表测量出相应的输出电压的有效值。注意每当改变频率时，都必须观测输入信号，使保持不变。 2）分别测试无源HPF、BPF、BEF的幅频特性，步骤同上。 实验报告 根据实验测量所得的实验数据，绘制各类无源滤波器的幅频特性曲线。 低通滤波器数据： (V) 画出低通滤波器幅频特性： 高通滤波器数据： (V) 画出高通滤波器幅频特性： 带通滤波器数据： (V) 画出带通滤波器幅频特性： 带阻滤波器数据： (V) 画出带阻滤波器幅频特性： 抽样定理 实验目的 了解利用抽样脉冲从连续信号中采样的方法以及信号恢复的方法。 验证抽样定理。 实验仪器 双踪示波器 TPE—SS1 SS2型实验箱 实验原理 所谓“抽样”就是利用抽样脉冲序列从连续信号中“抽取”一系列的离散样值，这种离散