信号系统实验材料

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1、信号与系统实验指导书信号与系统实验指导书实验一50Hz非正弦周期信号的分解与合成一、实验目的1.理解并掌握信号分解与合成的原理。2.观测50Hz非正弦周期信号的频谱，并与其傅立叶级数展开式中各项的频率与系数比较。3.观测基波和其谐波的合成。二、实验设备1.信号与系统实验箱：TKSS－C型;2.双踪示波器。三、实验原理1.一个非正弦周期函数，只要符合狄里赫利条件，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

2、随谐波次数的增加而减小，直至无穷小。2.一个非正弦周期波也可以分解为无限个不同频率的谐波成分，相反，不同频率的谐波可以合成一个非正弦周期波。3.一个非正弦周期函数可用傅立叶级数来表示，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，各种不同波形及其傅氏级数表达式见表1-1，方波频谱图如图1.1表示图1-1方波频谱图下面是各种不同函数的波形方波三角波正弦整流半波正弦整流全波13/13信号与系统实验指导书矩形波（1）方波（2）三角波（3）半波（4）全波（5）矩形波实验装置的结构如图1.2所示图1.2信号分解与合成实验装置结构

3、框图，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。~为调谐在基波和各次谐波上的带通滤波器，加法器用于信号的合成。四、预习要求在做实验前必须认真复习教材中关于周期性信号傅立叶级数分解的有关内容。五、实验内容及步骤1.调节函数信号发生器，使其输出50Hz的方波信号，并将其接至信号分解实验模块BPF的输入端，然后细调函数信号发生器的输出频率，使该模块的基波50Hz成分BPF的输出幅度为最大。2.将各带通滤波器的输出分别接至示波器，观测各次谐波的频率和幅值，并列表记录之。13/13信号与系统实验指导书3.将方波分解所得的基波和三次谐波分量接至加

4、法器的相应输入端，观测加法器的输出波形，并记录之。4.在3的基础上，再将五次谐波分量加到加法器的输入端，观测相加后的波形，记录之。5.分别将50Hz单相正弦半波、全波、矩形波和三角波的输出信号接至50HZ电信号分解与合成模块输入端、观测基波及各次谐波的频率和幅度，记录之。6.将50Hz单相正弦半波、全波、矩形波、三角波的基波和谐波分量接至加法器的相应的输入端，观测求和器的输出波形，并记录之。六、思考题1.什么样的周期性函数没有直流分量和余弦项。2.什么样的周期性函数没有直流分量和正弦项。3.分析理论合成的波形与实验观测到的合成波形之间误差产生的原因。七

5、、实验报告1.根椐实验测量所得的数据，在同一坐标纸上绘制方波及其分解后所得的基波和各次谐波的波形，画出其频谱图。2.将所得的基波和三次谐波及其合成波形一同绘制在同一坐标纸上，并且把实验3中观察到的合成波形也绘制在同一坐标纸上。3.将所得的基波、三次谐波、五次谐波及三者合成的波形一同绘画在同一坐标纸上，并把实验4中所观测到的合成波形也绘制在同一坐标纸上，便于比较。4.回答思考题13/13信号与系统实验指导书实验二二阶网络函数的模拟一、实验目的1.了解二阶网络函数的电路模型和网络阶数的判定。2.研究系统参数对系统响应的影响。3.用基本运算器模拟系统的微分方

6、程和传递函数。二、实验设备1.信号与系统实验箱TKSS-C型。2.双踪示波器。三、实验原理1.微分方程的一般形式为：y（n）＋an-1y(n-1)+……+a0y＝x其中x为激励，y为响应。根据第一章的内容知，模拟系统微分方程的规则是将微分方程输出函数的最高阶导数保留在等式左边。把其余各项一起移到等式右边，这个最高阶导数作为第一积分器输入，以后每经过一个积分器，输出函数导数就降低一阶，直到输出y为止,各个阶数降低了的导数及输出函数分别通过各自的比例运算器再送至第一个积分器前面的求和器，与输入函数x相加，则该模拟装置的输入和输出所表征的方程与被模拟的实际微

7、分方程完全相同。图3.1与图3.2分别为一阶微分方程的模拟框图和二阶微分方程的模拟框图。图3.1一阶系统的模拟图3.2二阶系统的模拟2.网络函数的一般形式为：或：　则有　　　　　　　　　　　　　　　　令　　　　　　　　得　　　因而　　　根据上式，可画出图3.3所示的模拟方框图，图中S－1表示积分器13/13信号与系统实验指导书图3–3网络函数的模拟图3.3模拟方框图图3.4二阶网络函数的模拟图3.4为二阶网络函数的模拟方框图，由该图求得下列三种传递函数，即　　　　　　　　　　　　　　　　　　　低通函数　　　　　　　　　　　　　　　带通函数　　　　　　　

8、　　　　　　　　高通函数图3.5为图3.4的模拟电路图。10K图3.5二阶网络函数的模拟13/