信号实验报告

1、实验1常用信号的分类与观察1、实验内容对于一个系统特性的研究,其中重要的一个方面是研究它的输入输出关系,即在一特定输入信号下,系统对应的输出响应信号.因而对信号的研究是对系统研究的出发点,是对系统特性观察的根本手段与方法.在本实验中,将对常用信号和特性进行分析、研究.信号可以表示为一个或多个变量的函数,在这里仅对一维信号进行研究,自变量为时间.常用的信号有：指数信号、正弦信号、指数衰减正弦信号、复指数信号、Sa(t)信号、钟形信号、脉冲信号等.at1、指数信号：指数信号可表示为f(t)Keo对于不同的a取值,其波形表现为不同的形式,如下列图所示:/(0at在JH5004“信号与系统实验平台的信

2、号产生模块可产生a<0,t>0的ke函数的at波形.通过示波器测量输出信号波形,测量ke函数的a、K参数.2、正弦信号：其表达式为f(t)Ksin(wt),其信号的参数有：振幅K、角频率w、与初始相位.其波形如下列图所示:AnK、角频率w参数.通过示波器测量输出信号测量波形,测量正弦信号的振幅一一,、,一,0(t0)3、指数最减正弦信号：其表达式为f(t)at,其波形如下列图:Ke(t0)4、复指数信号：其表达式为f(t)KestKe(jw)tKetcos(wt)jKetsin(wt)一个复指数信号可分解为实、虚两局部.其中实部包含余弦衰减信号,虚部那么为正弦衰减信号.指数因子实部

3、表征了正弦与余弦函数振幅随时间变化的情况.一般0,正弦及余弦信号是衰减振荡.指数因子的虚部那么表示正弦与余弦信号的角频率.对于一个复信号的表示一般通过两个信号联合表示：信号的实部通常称之为同相支路；信号的虚部通常称之为正交之路.利用复指数信号可使许多运算和分析得以简化.在信号分析理论中,复指数信号是一种非常重要的根本信号.5、Sa(t)信号：其表达式为Sa(t)sint.Sa(t)是一个偶函数,t=±兀,±2兀,土n兀时,函数值等于零.该函数在很多应用场合具有独特的应用.其信号如下列图所示:6、钟形信号(高斯函数)：其表过式为f(t)Ee.其信号如下列图所示:17、脉冲信号

4、：其表达式为ftututT,其中ut为单位阶跃函数.其信号如下列图所示：U(t)2、实验过程设置信号产生器的工作模式为11.1、指数信号观察：通过信号选择键1,设置A组输出为指数信号此时信号输出指示灯为000000.用示波器测量“信号A组的输出信号.观察指数信号的波形,并测量分析其对应的a、K参数.2、正弦信号观察：通过信号选择键1,设置A组输出为正弦信号此时A组信号输出指示灯为000101.用示波器测量“信号A组的输出信号.在示波器上观察正弦信号的波形,并测量分析其对应的振幅K、角频率wo3、指数衰减正弦信号观察正频率信号：通过信号选择键1、设置A组输出为指数衰减余弦信号此时信号输出指示灯为

5、000001,用示波器测量“信号A组的输出信号.通过信号选择键2、按1.3节设置B组输出为指数衰减正弦信号此时信号输出指示灯为000010,用示波器测量“信号B组的输出信号.4、Sat信号观察：通过信号选择键1,按1.3节设置A组输出为Sat信号此时信号输出指示灯为000111,用示波器测量“信号A组的输出信号.并通过示波器分析信号的参数.5、钟形信号高斯函数观察：通过信号选择键1,按1.3节设置A组输出为钟形信号此时信号输出指示灯为001000,用示波器测量“信号A组的输出信号.并通过示波器分析信号的参数.6、脉冲信号观察：通过信号选择键1,按1.3节设置A组输出为正负脉冲信号(此时信号输出

6、指示灯为001101),并分析其特点.3、实验数据1、指数2.正弦3.指数衰减正弦4.1.复指数衰减正弦信号1.2. 复指数衰减正弦信号5 .Sa(t)信号w.eTI.莘总理haifi-at4-aiz-6 .钟形信号高斯函数SCO.CHlMrii«hji.1M3004MWOM»MBIOCMW10C«11O0100LJOOIdM1MM)1辆ITO180CEDO7.脉冲信号4、实验结果分析与思考1、分析指数信号、正弦信号、指数衰减正弦信号、复指数信号、Sa(t)信号、钟形信号、脉冲信号的特点；答：1)指数信号当0时,为指数递增信号；当0时,为指数递减信号；当0时,f(

7、t)等于常数.波形如图1-4所示2)正弦信号正弦信号的表达式为f(t)Acos(t)(1-2-1)A2式中：A为振幅；为初相角；为角频率.正弦信号为周期信号,其周期T.其波形图如图1-3所示图1-3图1-43)指数衰减正弦信号指数衰减正弦信号随着t的增大f越来越小,呈指数衰减4)复指数信号一个复指数信号可分解为实、虚两局部.其中实部包含余弦衰减信号,虚部那么为正弦衰减信号.指数因子实部表征了正弦与余弦函数振幅随时间变化的情况.一般0,正弦及余弦信号是衰减振荡.指数因子的虚部那么表示正弦与余弦信号的角频率.对于一个复信号的表示一般通过两个信号联合表示：信号的实部通常称之为同相支路；信号的虚部通常

8、称之为正交之路.利用复指数信号可使许多运算和分析得以简化.在信号分析理论中,复指数信号是一种非常重要的根本信号.5)Sa(t)信号：其表达式为Sa(t)sint.Sa(t)是一个偶函数,t=±兀,±2兀,土n兀时,函数值等于零.该函数在很多应用场合具有独特的应用.其信号如下列图所示:6)钟形信号(高斯函数)：其表过式为f(t)t2(一)Ee.其信号如下列图所示:17脉冲信号：其表达式为ftututT,其中ut为单位阶跃函数.其信号如下列图所示：4ut2、按1.3节设置输出为复指数正频率信号A组输出与B组输出同时观察与复指负频率信号A组输出与B组输出同时观察,并说明这两类信号

9、的特点.答：复指数信号虚部余弦正频率,复指数信号实部正弦正频率,方向相反;复指数信号虚部余弦负频率,复指数信号实部正弦负频率,方向相同.3、写出测量指数信号、正弦信号、指数衰减正弦信号、复指数信号、Sat信号、钟形信号、脉冲信号的波形参数；指数信号K=1.508;a=-3.4784497正弦信号K=1.7285;w=16.89028;指数衰减正弦信号峰峰值=3.281复指数衰减正弦信号观察负频率信号Sa(t)信号峰峰值=1.5钟形信号E=1.398;T=68ms脉冲信号峰峰值=4.14实验2信号的根本运算单元1、实验内容在“信号与系统中,最常用的信号运算单元有：减法器、加法器、倍乘器、反相器、

10、积分器、微分器等,通过这些根本运算单元可以构建十分复杂的信号处理系统.因而,根本运算单元是“信号与系统的根底.2、实验过程在下面实验中,按1.3节设置信号产生器的工作模式为11.1、加法器特性观察：其电路构成如下列图所示在该电路中元件参数的取值为：R1R2R3R410K,其输出Y与输入x1、x2的关系为：Yx1x2通过信号选择键1使对应的“信号A组的输出为270Hz信号A组输出信号指示灯为000101,通过信号选择键2使对应的“信号B组的输出为2160Hz信号B组输出信号指示灯为000110.用短路连线器将模拟信号A、B组的输出信号送入加法器的Y的波形.X1、X2输入端,用示波器观察输出端2、

11、减法器特性观察：其电路构成如下列图所示X3在该电路中元件参数的取值为：RR2R3R410K,其输出Y与输入x1、x2的XI关系为：Yx2x1通过信号选择键1使对应的“信号A组的输出为全波检滤信号A组输出信号指示灯为010000,通过信号选择键2使对应的“信号B组为半波检波信号B组输出信号指示灯为010001.用短路连线器将模拟信号A、B组的输出信号送入减法器的XI、X2输入端,用示波器观察输出端Y的波形.3、倍乘器特性观察：其电路构成如下列图所示RlR2在该电路中元件参数的取值为：R1R2R310K,其输出Y与输入x的关系为：Y2x通过信号选择键1使对应的“信号A组的输出信号为2160Hz的正

12、弦信号A组输出信号指示灯为000110.用短路连线器将信号A组的输出信号送入倍乘器的X输入端,观察输出端丫的波形.4、反相器特性观察：其电路构成如下列图所示在该电路中元件参数的取值为：R1R210K,其输出Y与输入x的关系为：Yx通过信号选择键1使对应的“信号A组的输出信号为2160Hz的正弦信号A组输出信号指示灯为000110.用短路连线器将信号A组的输出信号送入反相器的X输入端,观察输出端Y的波形相位与输入波形的相位关系.5、积分器特性观察：其电路构成如下列图所示cII在该电路中元件参数的取值为：R10K、C0.1uF,其输出Y与输入x的关系为:1RCtx(t)dt通过信号选择键1使对应的

13、“信号A组的输出为连续正负脉冲对信号A组输出信号指示灯为001101.用短路连线器将信号A组的输出信号送入积分器的X输入端,观察输出端Y的波形与输入波形的关系.6、微分器特性观察:其电路构成如下列图所示在该电路中元件参数的取值为:通过信号选择键使对应的“信号R1K、C0.01uF,其输出Y与输入x的关系为：丫RC_dxgdtA组的输出依次为连续正负脉冲信号A组输出信号指示灯为001001、间隔正负脉冲信号A组输出信号指示灯为001101、正负指数衰减冲击信号A组输出信号指示灯为001110、锯齿信号A组输出信号指示灯为010010.用短路连线器将信号A组的输出信号送入微分器的X输入端,观察输出

14、端Y的波形与输入波形的关系.3、实验数据加法器000101270Hz正弦信号OOOO0001102160Hz正弦信号OOO*Onsrtkit学晏色里一班羽卜索青凰X,图减法器010000全波检波信号.众.口010001半波检波信号°深.°°深nesrtkit.士工m士式丁不品草一懦R77HIm:/DtV,遁逋工切显表3重MmV/'C-列Eia.riifi漫且i-ad：倍乘器0001102160Hz正弦信号01002003M.4K>5IJDSKI7CKBQC9001000nesftkito口灵附,史明一览至1x?圉*lad萼¥反向器00011

15、02160Hz正弦信号.米米*MSB|BteaB|nertkit.12°雨至西囹*区椎WI由51制t堂Imc/DIVS百汽1葡M亍百亘良氟方文积分器001101间隔正负脉冲信号奈口米小lm“WV工V国昉式Ji,701侬球-£521/1SrBt=至港“二J工1.不言标TIABB75KJOnWO三|ACV出手CH2包Ml微分器001001连续正负脉冲信号上行imsfLJ1V:囱苜声篇r五不准洞看序CrilQ%CH；目动号上/归】fla也311/显3遭道75_,'亘石'理台方式U-1V/D曰K:密2M三亍迤营001101间隔正负脉冲信号口.米米口去-J.3-I0.

16、1-口一-0.1-cig-0.3-0#&.Vl：j-0X4II|iIi|I|T7ILM20030040050060070080090010MTiime1.C4-Djoa水二廿薄星Ml,拒行CM2白黝U'.S*|0.4001110正负指数衰减冲击串信号亟行唐亨CHICH2.动g-010010锯齿信号1msrD1V卜|JQ0.1V/D,M2,司内工心20mV/D|精告方式KFZ73Se<TT7：于"千芒0d-©IL-OJ2-0.0c-0.4-4便03r0t0Q200300dm500Amp#d«TIJTim*-004-tt.l&D0700B

17、DO900IODO亡H2三前号士1.实验结果分析及思考常用信上|习运算单兀：R3R4X-3RR2|Y曲丫X2上XI-3_抬p,21=加法器1时口21>(|=1=>xm-tx.、-1=、L倍策寿一XRCC=h1»X._|h5常用运算单元的运算特点：?加法器：两个信号相加,就是两个信号的时间函数相加,时刻对应的函数值相加.?减法器：两个信号相减,就是两个信号的时间函数相减,时刻对应的函数值相减.?倍乘器：倍乘器是将原始信号的振幅进一个常数的放大?反相器：反相器将原始信号在相同时间的振幅反向变换?积分器：对原始时间函数进行积分,表示积分器的输出电压积分成正比,但输出电压与输入电

18、压反相?微分器：对原始时间函数进行微分,凸显出边缘函数R2丐,口反相题/丫反映在波形上那么是将相同反映在波形上那么是将相同u是与其输入电压的采用根本运算单元构建：X1xt)dt的电路.实验三信号的合成1、实验内容在“信号与系统中,周期性的函数(波形)可以分解成其基频分量及其谐波分量(如卜图所示,基频与谐波的幅度与信号的特性紧密相关.从上图中可以看出,一般周期性的信号,其谐波幅度随着谐波次数的增加相应该频点信号幅度会减少.因而,对于一个周期性的信号,可以通过一组中央频率等于该信号各谐波频率的带通滤波器,获取该周期性信号在各频点信号幅度的大小.同样,如果按某一特定信号在其基涉及其谐波处的幅度与相位

19、可以合成该信号.理论上需要谐波点数为无限,但由于谐波幅度随着谐波次数的增加信号幅度减少,因而只需取一定数目的谐波数即可.2、实验过程1、方波信号的合成：(1) 按下面公式调整五路信号的幅度：一一1.n.f(t)sin()cos(nw0t)n1n2(2) 逐步参加合成信号,观察输出信号波形的变化；2、周期锯齿信号的合成：(1) 按下面公式调整五路信号的幅度：n1f(t)(1)sin(nw0t)n1n(2) 逐步参加合成信号,观察输出信号波形的变化;3、周期半波信号合成(不含直流信号)：(1) 按下面公式调整五路信号的幅度:n1nf(t)(1)cos()cos(nw0t)n1n12(2) 逐步参加

20、合成信号,观察输出信号波形的变化;3、实验数据a)方波信号的合成当n=1时:当n=3时:当n=5时:b周期锯齿信号的合成:当n=1时：&CO_GHlWGriph_EAWFJ-':才.当n=2时:irinne当n=3时:当n=4时:&CO_CHlWGcaph_Ex当n=5时:M3MMMS|Ml-UDIM?-DJD301M上州皿仙弓00bOO也必g1DC01100L20D13M140c工灿1W017M1飒1900200当n=1,2时:SCOTCHWArtpliJi口：口FET手U1冲M-156!巧-n=1,2,3时:iCOJHlWGrtphJsg"0.1-0J0o

21、-0UD5-=1115-0250IDO200人占0如必亩山K0)00011001蠢140010016001TO01IMO2M当n=1,2,3,4时:当n=1,2,3,4,5时:3周期半波信号的合成当n=2时：SCO_CHtWGraph_ExeiDrll-d_L-flf<32-当n=4时:SCO_CHlWG*apjEj：D.0产upn七-rtLU0.005(!Ij1t(jg110100200400双£007M6M9001-00011.0012g13»IdDO15001600318001争50200当n=2,4时:2.实验结果分析及思考分析:通常,随着合成的谐波次数的增加

22、,方均误差逐渐减小,可见合成波形与原波形之间的偏差越来越小.一个波峰时,表示合成谐波为一次谐波；两个波峰时,表示有至少两次谐波参与合成；三个波峰时,表示至少有三次谐波参与合成.思考：1、周期性信号的频谱特性是什么?特点：1周期信号的频谱是离散的2每条谱线只出现在基波频率的整数倍上,基波频率是诸分量频率的公约3各频率分量的谱线高度表示该谐波的幅值和相位角.工程中常见的周期信号,其谐波幅值总的趋势是随谐波次数的增高而减小.因此,在频谱分析中没有必要取那些阶次过高的谐波分量.满足“狄里赫利条件即可.2、合成之后的信号与期望信号是否相同,是什么原因造成这些不同？答：不相同.实验信号只有三个谐波信号,理

23、论信号的傅里叶级数即基波、二次谐波、三次谐波、四次谐波叠加、N次谐波,因此叠加的波形与理想信号会有差异.实验四线性时不变系统1、实验内容线性时不变系统具有如下的一些根本特性：1、 叠加性与均匀性：对于给定的系统,3t、rjt和at、口仕分别代表两对鼓励与响应,那么当鼓励是C1e1tC2e2t时,那么对应的响应为：C1r1tC2r2t.对于线性时不变系统,如果起始状态为零,那么系统满足叠加性与均匀性齐次性.2、 时不变特性：对于时不变系统,由于系统参数本身不随时间改变,因此,在同样起始状态之下,系统响应与鼓励施加于系统的时刻无关.即：当e(t)、ri(t)为一对鼓励与响应时,那么当ei(t卜)、

24、ri(t品)也为一对鼓励与响应.3、 微分特性：对于线性时不变系统,当e(t)、r(t)为一对鼓励与响应时,那么当、也为一对鼓励与响应.dtdt4、 因果性：因果系统是指系统在时刻t0的响应只与tt0和tt0时刻的输入有关.也就是说,鼓励是产生响应的原因,响应是鼓励引起的后果,这种特性称为因果性.通常由电阻器、电感线圈、电容器构成的实际物理系统都是因果系统.2、实验过程1、 叠加性与均匀性观察：(1) 按1.3节设置信号产生模块为模式3.(2) 按1.3节用按键1使对应的“信号A组的输出1-x2信号(信号A组的信号输出指示灯为001011);(3) 按1.3节用按键2使使对应的“信号B组产生正

25、负锯齿脉冲串信号(信号B组的信号输出指示灯为010100).(4) 用短路线将模拟信号A、B组的输出信号同时送入JH5004的“线性时不变系统的两个单元,分别记录观察所得到的系统响应；(5) 将上述响应通过示波器进行相加,观察响应相加之后的合成响应(如示波器无此功能,或通过JH5004上的根本运算单元实现此功能,方法自拟)；(6) 将模拟信号A、B组的输出信号分别送入加JH5004的“根本运算单元的加法器,将相加之后的信号送入JH5004的“线性时不变系统单元,记录观察所得到的系统响应；(7) 比拟3、4两步所得到结果,并对之进行分析；2、 时不变特性观察：(1) 按1.3节设置信号产生模块为

26、模式2.(2) 通过信号选择键1,使对应的“信号A组输出间隔正负脉冲信号(信号A组的信号输出指示灯为001001).(3) 将模拟A组的输出信号加到JH5004的“线性时不变系统单元,记录观察所得到的系统响应.观察不同延时的输入冲击串与输出信号延时的时间关系；3、 微分特性观察：(1) 通过信号选择键1使“信号A组输出正负指数脉冲信号(A组信号输出指示灯为001110),通过信号选择键2使Rt号B组输出“正负指数脉冲积分信号(B组信号输出指示灯为001111),这个信号是前一个信号的积分.(2) 将模拟A组的输出信号与模拟B组的输出信号加到JH5004的“线性时不变系统单元的两个相同系统上,用

27、示波器分别记录所得到的系统响应,并比拟这两个响应；4、 因果性观察：(1) 通过信号选择键1,使对应的“信号A组输出正负锯齿信号(信号A组的信号输出指示灯为010100).(2) 将模拟A组的输出信号加到JH5004的“线性时不变系统单元,记录观察所得到的系统响应.观察输入信号时刻与对应输出信号时刻的相对时间关系；3、实验数据(1)加法器叠加性与均匀性的观察:31a的小505O.心示波器通道1+2叠加性与均匀性的观察:lt$4J-l-k寺1yun工1口SCOjHl'ivGr.pbjK3115D75415Q.爵0-0.25-0,75-1.25心-.,010Q2Ma004MSM7tX>

28、;900100011M1200IJOCl1MQ,为LfiOO1700l&D1眦20CTime分析：二者产生的波形近似相等(3)时不变特性的观察时不变特性观察连续SCO_CHlWGraphJ»时不变特性观察间隔(3)微分特性的观察A微分特性观察SCa_CMl'*G*apl'_EtB微分特性观察(4)因果性的观察4、实验结果分析及思考1、对实验测量结果进行分析.答：每一组产生的波形近似相等.2、利用JH5004的一个输出信号,并结合以前所学的根本运算模块的特性,设计验一个证线性时不变系统的微分特性的实验方案.B的微分特性观察:TinHi由A求微分得到的实验图与直接

29、通过微分器得到的图像近似相等,故定理得以验证实验5零输入响应与零状态响应分析1、实验内容电路的响应一般可分解为零输入响应和零状态响应.首先先考察一个实例：在下列图中由RC组成一电路,电容两端有起始电压vc(0),鼓励源为e(t).那么系统响应电容两端电压：上1t(t)Vc(t)eRCVv(0)eRCe()dRC0t上式中第一项称之为零输入响应,与输人鼓励无关,零输入响应eRCvV(0)是以初始电压值开始,以指数规律进行衰减.第二项与起始储能无关,只与输入鼓励有关,被称为零状态响应.在不同的输入信号下,电路会表征出不同的响应.2、实验过程1、系统的零输入响应特性观察：(1) 通过信号选择键选择信

30、号发生器为模式2,对应的脉冲信号发生器产生周期为35ms的方波信号.用短路线将脉冲信号输出端与“零输入响应与零状态响应单元的X1端口相连,用脉冲信号作同步,观察输出信号的波形.(2) 同上步,将信号产生模块中脉冲信号输入到X2、X3端口,用脉冲信号作同步,分别观察输出信号的波形.2、 系统的零状态响应特性观察：(1) 通过信号选择键选择信号发生器为模式2,对应的脉冲信号发生器产生周期为35ms的方波信号.用短路线将脉冲信号输出端与“零输入响应与零状态响应单元的X1端口相连,用脉冲信号作同步,观察输出信号的波形.(2) 同上步,将信号产生模块中脉冲信号输入到X2、X3端口,用脉冲信号作同步,分别

31、观察输出信号的波形.3、实验数据与X1端口相连,用脉冲信号作同步,观察输出信号的波形:ChannellChannel2ULJAQU-0.05-Di.-0.151一入-D2oioo2DUm4oaw-IriMl1DOO110DIZOD1JXMDtJ1+DG1NX17MIACJDLWC2IXUm#与X2端口相连,用脉冲信号作同步,观察输出信号的波形:Channellm,一o,?-0.1-0.1-T51-加'1Channel2式Ci/HTWa廿一口Q.T-0.15口100HM3DC400辽W171n3009001QO1110O1ZDC13IK14DQ111DC1BDC17001&0DL

32、90C2DC'Hrt*B与X3端口相连,用脉冲信号作同步,观察输出信号的波形:Channell:0ICO上寓娥3也也D7DA咖乳£1DDG113C120012S0140D15W1MD17001用心IM2C4Kiftia*Channel2SCOTCHtWflrtphJxUI02GL15*QL1】33】0IK'2<»JflC400SCO湖FiKW90010®11WUCOUIM：140015K'i£W174JCliMBJJ®ZjCIhwscpjffliwapM'-UJI25as01$at音UMaisJ0IDO30

33、030c400CTOOBOOQIDOd11M12003D0i14£O150c160017OD10OC1驷2比Thvi4、实验结果分析及思考1、表达如何观察系统的零输入响应?答：在脉冲信号的低电平期间观察.答:i(t)dUc(t)dt零状态响应为:eC誓RUc(t)Uc(0)0t得：Uc(t)keRCe(t)其中：ke(0)0根据所给条件,求得在Ri100K、R251K、R310K、C0.1uF脉冲信号发生器2、理论分析相应连续信号在该电路下的零状态,并与实际实验结果进行对照比拟.产生周期为35ms的方波信号的情况下的理论值能与试验结果较好吻合.实验六二节串联、并联谐振系统1、实验内容

34、在电路中电容、电感两类储能元件可构成二阶串联、并联系统,如下列图所示.在无线电技术中,常利用它们的这一特性构成带通、带阻等滤波网络.二阶谐振网络是构成滤波器的根底,在实际电路中使用十分广泛.并联谐振网络的三个物理参数为:aW0QG2C-X并联谐振电路的参数LCW0CGwo是谐振频率,a是衰减因子,其值愈大表示电路的能量损耗愈大,与之相对应品质因数Q愈高表示电路的损耗愈小.并联电路的频响特性为下列图所示:并联谐振电路的通带带宽为:BR越大,通带越从上式中可以看出,并联谐振电路的通带带宽与电路的损耗密切相关,窄；反之通带越宽.2、实验过程1、串联谐振电路频响特性的观察：(1) 调整低频信号源产生一

35、正弦输出信号,信号电平为2Vpp,信号的频率范围为0Hz500KHz.(2) 将低频信号产生的输出信号加到串联谐振单元的X输入端,同时用示波器测量输入、输出信号的波形；(3) 改变信号源的输出频率,观察输出信号幅度的变化,并将各频率的幅度记录下来；(4) 画出该串联电路的频响特性.(5) 利用二次开发模块提供的元件,改变串联回路的电阻R2,重复上述实验,并分析实验结果；2、并联谐振电路频响特性的观察：(1) 调整低频信号源产生一正弦输出信号,信号电平为2Vpp,信号的频率范围为0Hz500KHz.(2) 将低频信号产生的输出信号加到并联谐振单元的X输入端,同时用示波器测量输入、输出信的波形；(

36、3) 改变信号源的输出频率,观察输出信号幅度的变化,并将各频率的幅度记录下来；(4) 画出该并联电路的频响特性.(5) 利用二次开发模块提供的元件,改变并联回路的电阻R2,重复上述实验,并分析实验结果；3、实验数据1、串联谐振频响特性观察：电路：R11K、R2100L330uH、C0.1uFr-Q中n二阶串联谐振电路到达谐振的条件为：X1,L工,C,日arctan-得R0解得f27705.32HzC,1由：H(j)1RjLjCR=1.1kf(kHz)320430500频幅910-3_-21.75102-23.110f320kHzR(k)1.13.15.4频幅910-3910-3910-3串联电

37、路的频响特性:ri-2、并联谐振频响特性观察:电路：Ri1K、R210K、L330uH、C0.1uFRlXCt>D-C9y一o?就应T,二阶并联谐振电路到达谐振的条件为：XL解得f27705.32Hz由：H(j)arctan1111jCRjLR=1.1kf(kHz)320430500频幅-381021.71024-23.2510f320kHzR(k)1.13.15.4频幅-3810-3810-3810并联电路的频响特性:4、实验分析与思考1、分析电阻对串联谐振电路参数影响？答：我们组在做串联谐振电路时,与R1分别串联了2k和4.3k的电阻,根据测得的数据,得到：对串联谐振电路串联电阻并不

38、会改变幅度.改变电阻对串联谐振电路其他参数的影响为：1谐振角频率与频率不变；2特征阻抗不变；3品质因数减小；2、分析电阻对并联谐振电路参数影响？答：我们组在做并联谐振电路时,给R1前面的x处分别串联了2k和4.3k的电阻,根据测得的数据,得到：对并联谐振电路串联电阻并不会改变幅度.改变电阻对并联谐振电路其他参数的影响为：1谐振角频率与频率不变；2特征阻抗不变；3品质因数减小；3、分析串联谐振电路与并联谐振电路性能上有哪些不同？1,答：RLC串联电路中的感抗与容抗有相互抵消的作用,即XL0此时串联电C路中的电抗为0,电流和电压同相位,称谓串联谐振.、,一,一一,一r1,、,-RLC并联电路中的感

39、抗与容抗有相互抵消的作用,即XC0,此时并联电路L中的电抗为0,电流和电压同相位,称谓并联谐振.串联谐振的电流有效值到达最大,并联谐振的电压有效值到达最大,串联谐振的L和C两端可能出现高电压,并联谐振L和C两端肯能出现过电流串联谐振电抗电压为0,并联谐振电抗电流为0.实验七信号的抽样与恢复PAM1、实验内容利用抽样脉冲把一个连续信号变为离散时间样值的过程称为抽样,抽样后的信号称为脉冲调幅PAM信号.在满足抽样定理的条件下,抽样信号保存了原信号的全部信息,并且从抽样信号中可以无失真地恢复出原始信号.抽样定理在通信系统、信息传输理论方面占有十分重要的地位.数字通信系统是以此定理作为理论根底.抽样过

40、程是模拟信号数字化的第一步,抽样性能的优劣关系到通信设备整个系统的性能指标.抽样定理指出,一个频带受限信号mt,如果它的最高频率为fh,那么可以唯一地由频率等于或大于2fh的样值序列所决定.抽样信号的时域与频域变化过程如下列图所示.2、实验过程在JH5004“信号与系统实验箱的中有PAM抽样定理模块,该模块主要由一个抽样器与保持电容组成.求np'_?5PAM抽样定理一,?按1.3节的方法设置JH5004信号产生模块为模式1,在该模式下在正弦信号16KHz、32KHZ输出端产生相应的信号输出,同时在信号A组产生1KHz信号,在信号B组产生125KHZ信号输出,以及PAM所需的抽样时钟.1

41、、采样冲击串的测量：在JH5004的“PAM抽样定理模块的D输入端测量采样冲击串,测量采样信号的频率.2、模拟信号的参加：用短路线将“信号A组输出1KHz正弦信号与“PAM抽样定理模块的信号输入X端相连.3、信号采样的PAM序列观察：在“PAM抽样定理模块的输出端可测量到输入信号的采样序列,用示波器比拟采样序列与原始信号的关系、及采样序列与采样冲击串之间的关系.4、PAM信号的恢复：用短路线将“PAM抽样定理模块输出端的采样序列与“无源与有源滤波器单元的“八阶切比雪夫低通滤波器的输入端相连.在滤波器的输出端可测量出恢复出的模拟信号,用示波器比拟恢复出的信号与原始信号的关系与差异.5、用短路器连

42、接“PAM抽样定理模块的A与C端,重复上述实验.3、实验数据采样冲击串的测量:输入信号的采样序列:u泡0150.1-M5-go-刊4gA01-0.15'-02-,010021)0汹M勒品0种frBOO9001000110012001J0014001SD0164017001301900JOGiTime«CO_£：Hlw6iHphJi2181g加钠通处FM的.9100011WUOC1J0G履81SO0IbOCiITO1触2ISO'西Tinn#*原始信号：恢复出的模拟信号:£8fH2g叩kq4、实验分析与思考1、在实验电路中,采样冲击串不是理想的冲击函数

43、,通过这样的冲击序列所采样的采样信号谱的形状是怎样的？答：假设原信号为方波或三角波,可用示波器观察到离散的采样信号,但由于本装置难以实现一个理想的低通滤波器,以及高频窄脉即冲激函数,所以方波或三角波的离散信号经低通滤波器后只能观测到它的基波分量,无法恢复原信号.实验结果2和3验证了这一结果.实验结果显示方波采样后的信号是一系列谐波的合成,从细节图中可以明显的看出方波没有完全恢复而是转变成一系列谐波的合成波.由于方波或者三角波分解成傅里叶级数后存在频率很高的谐波分量,在本实验条件下无法复原成原信号只能是低频波的合成,复原后图像是原信号的大致波形.2、用短路器连接“PAM抽样定理模块的A与C端,由

44、外部信号源产生一65KHz的正弦信号送入“PAM抽样定理模块中,再将采样序列送入低通滤波器,用示波器测量恢复出来的信号是什么？为什么？答：用示波器测量恢复出来的信号是原信号,由于外部信号源产生的正弦信号频率大于原信号频率的2倍,故该信号可以无失真的复原.实验八一阶网络特性测量1、实验内容在电路系统中,一阶系统是构成复杂系统的根本单元.学习一阶系统的特点有助于对一般系统特性的了解.一阶系统的传输函数一般可以写成:1H(s)%一s因果系统是稳定的要求:0,不失一般性可设H01、.该系统的频响特性为:图:从其频响函数中可以看出系统响应呈低通方式,其一一13dB带宽点一.系统的波特图如下一阶低通系统的

45、单位冲击响应与单位阶跃响应如下列图:2、实验过程在JH5004“信号与系统实验箱中有一“一阶网络模块,电路组成如下列图:电路元件取值为：R10K、R2=10K、Ci=0.1uF1、 一阶网络波特图的测量：(1)首先用低频信号源产生一正弦信号,输出信号幅度为2Vpp.力口入至ij“一阶网络模块的X输入端.(2)用示波器测量一阶网络的输出信号Y.(3)然后从低频开始不断增加信号源的输出频率(1KHz一个步进),并保持其输出幅度不变,测量相应频点一阶网络的输出信号,并记录下输出信号的幅度、输入信号与输出信号的相位差.以频率与输出幅度(可换算成相对0点的相对电平值,其单位为dB)为变量画出一曲线,同时

46、以频率与输入输出信号相位差为变量画出一曲线.这两条曲线即为一阶网络的波特图.2、 一阶网络单位阶跃响应测量：(1) 按1.3节使JH5004信号产生模块处于模式2,在该模式下,脉冲信号输出端产生一周期为45ms的方波信号.(2) 将脉冲信号参加到“一阶网络模块的X1输入端.用示波器测量一阶网络的单位阶跃响应.3、用二次开发模块的元件,改变一阶网络的元件参数,重复上述实验.3、实验数据频率为1kHz时的输出信号:频率为2kHz时的输出信号：£13u05毒°3.g143501算也三00400$8必78m也1000110012®1J0014(90ISW1&001

47、700L£W皿.必Tiim频率为3kHz时的输出信号:a-5-4JFltaOJSCa.&llWGfph.Li1S15-2-jI0IM刘0血血500600曲皈g0IWOllbaUM?1如014M1SOO工TJX1如1$OGweTijr#频率为4kHz时的输出信号：0帕好.血小力心7K如心IMO11001!Wl«01*301如ISM17WIMO19W200TimeS8_CHr.,0rd_Ex5DSO.力urMIa.LJ频率为5kHz时的输出信号：5tO_CJHlWGraph_Eic频率为6kHz时的输出信号:一阶网络单位阶跃响应:u3-1002W3004OT500MC7»MOMO100011«12W13M1400IMO16WPOO1M01W0200Tim#用二次开发模块的元件2k电阻,改变一阶网络的元件参数:ES.QHLWGf的旦4100!003004OT500800700800K010001100120©130014001K016OT17001M01900200Tiimt用二次开发模块的元件4.3k电阻,改变一阶网络的元件参数:iCOJMlWGraphJiIV-4、实验分析与思考1、 一阶网络波特图实测曲线与理论曲线的比照分析；答：两种方法