测试技术与信号处理 实验实验指导书

《测试技术与信号处理 实验实验指导书》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、实验一周期信号波形的叠加本实验是用计算机仿真的方法来观察周期信号叠加的原理及过程。一、实验目的通过运行、观察各次谐波合成三种非正弦周期信号（方波、锯齿波、三角波）的过程，以及改变某次谐波的幅值或相位角值对合成波所产生的影响，以加深对周期信号频谱结构和叠加原理的认识。二、实验前预习内容（P6-P8页预习报告）三、实验原理根据傅里叶级数的理论，凡满足狄里赫利条件的周期信号x（t）都可以展开为这说明周期信号是由一个或几个，乃至无穷多个不同频率、不同幅值和不同相位的谐波叠加而成的，因此可以用谐波信号叠加合成出复杂的周期

2、信号。四、实验设备计算机及本实验仿真软件。五、软件启动及说明：1．启动计算机并找到本实验仿真软件的子目录，点击执行文件“测试技术实验.exe”则出现一个封面，点击“进入”后，进入本实验界面。2．进入界面后，点击工具栏上的“实验一”，即可进入实验，接着请在出现的对话框上选择波形和填写“改阶次”、“振幅比”、“相位差”、“直接显阶”参数，输入数据的时候请从主键盘输入，小键盘已经被锁定；本软件预设置的是方波、改阶＝0、振幅比＝1、相位差＝0、直接显阶＝1。参数说明：TYPE——波形代号（1—方波；2—锯齿波；3—三角

3、波）改阶——要改变某谐波的幅值或初相角的阶次，不改则输入零。振幅比——由改阶次所确定的那阶谐波改变后的振幅与其原理论振幅之比。本实验的理论方波、锯齿波、三角波的幅值均设计为1。相位差——由改阶次确定的那阶谐波改变后的相位角与其原来相位角之差。直接显阶——不依次运行，而直接显示合成至某阶的合成波形图。n——当前谐波的阶次（运行某波形所达到的阶次）A——振幅j——相位角3．点击“继续”键后则自动显示出相关图形，屏幕上方显示当前波的参数，下方显示输入的各参数。如果要看下一阶的图形，则只需点击工具条上的“向前”按钮（F

4、5）；若要返回上一阶图形，则只需点击“返回”（F6）;如果要退出图形显示重新开始或改做实验二，则只需点击“向上一级”按钮(F7)；4．点击工具条的“改阶谐波”按钮，可以调出改阶的谐波波形与其理论波形。5．如果要存储图形只要点击“文件”菜单中的“另存为（A）…”即可；当要退出本实验程序时，直接点击“文件”菜单的“退出（X）”即可。6．六、示例2例1：选择合成方波，不改变任何阶次谐波的幅值与相位角，从基波开始显示（即：波形＝方波，改阶=0，振幅比=1，相位差=0，直接显阶=1）。按照软件启动步骤，当点击“继续”键后

5、可以得出基波图形（黑色线），见图（a），同时屏幕下方显示你刚输入的各参数（现例恰是本软件预置好的参数），上方则出现n=1，j=0，A=1.2732；再按“向前”按钮，便在基波图形的画面上叠现3次谐波图形（红色线），见图（b）。再按“向前”，则基波、3次谐波、以及它们的合成波形（蓝色）便同时展现在屏幕上，见图（c），请你仔细观察这三个波形，并弄清它们的先后顺序和叠加关系；再按“向前”按钮，只保留合成波，屏幕上方仅显示n=3，它表明该合成波已合成到第3阶，见图(d)。以次类推，只要你再按“向前”按钮，各次谐波和它们

6、的合成波将不断产生、不断叠加，直至逼近理论方波。图（e）为n＝25的合成波。说明：红色线为刚输入的当前波，蓝色线为当前新合成波，黑色线为基波和保留合成波，绿色线为与改阶相同阶次的理论波。(a)基波(b)基波与3次谐波(c)基波、3次谐波与它们的合成波(d)基波与3次谐波的合成波（e）n=25的合成波例2：仍选择方波，但令改阶=5，振幅比=3，相位差=0，直接显阶=1，则表示我们要改变5次谐波的幅值，新的幅值是理论幅值的3倍。锁定并观察改变幅值后的第5次谐波（红色线）与其理论谐波（绿色线）存在哪些不同？见图（1）

7、，请记录下该改阶谐波的幅值，并与原理论谐波幅值进行相比，（n＝5，实际幅值/理论幅值＝/=）。当合成到n=25时的情形又是如何？见图（2）。并与例1(e)图进行比较,看有存在哪些不同？为什么？请重新开始，试自行改变相位角，或同时改变相位角和幅值，认真观察改阶谐波与其理论波存在的差异，并找出造成这种差异的原因；同时观察当n＝25时合成波的情况。2图1图212例3：若不想依次逐阶运行，而是要直接观察合成至某阶次的合成波时，只需要改变直接显阶这个参数就可以。如例1中，其它参数不变，仅使直接显阶=25，即：波形＝方波，

8、改阶＝0，振幅比＝1，相位差＝0，显阶＝25，则屏幕就直接显示合成达到25阶时的合成波图形。七、实验项目与要求（要求在实验前预先填好以下各题等号后面的参数）提示：为使实验顺利而有效地进行，请同学们首先要完成预习内容（详见附页），并从本指导书P.1的“五、软件启动及说明”至“六、示例”全面仔细地阅读并一一对照，输入操作至少一遍。只有在充分了解、理解诸如：谐波、阶次、改阶、振幅比、相位差、