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1、实实验验四四 非非正正弦弦周周期期信信号号的的分分解解与与合合成成一一、实实验验目目的的1用同时分析法观测50Hz 非正弦周期信号的频谱，并与其傅里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。 二二、实实验验设设备备 1THBCC-1 型 信号与系统控制理论及计算机控制技术实验平台2PC 机（安装“THBCC-1”软件）3. 双踪慢扫描示波器1 台（选配）三三、实实验验原原理理1任何电信号都是由各种不同频率、幅值和初相的正弦波迭加而成的。对周期信号由它的傅里叶级数展开式可知，各次谐波的频率为基波频率的整数倍。而非周期信号包含了从零到无穷大的所有频率成份，每一频率成份的幅值相对大小
2、是不同的。将被测方波信号加到分别调谐于其基波和各次奇谐波频率的电路上。从每一带通滤波器的输出端可以用示波器观察到相应频率的正弦波。本实验所用的被测信号是50Hz 的方波。2实验装置的结构图图 41 实验结构图图 41 中 LPF 为低通滤波器，可分解出非正弦周期信号的直流分量。 BPF1BPF6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。3各种不同波形及其傅氏级数表达式方波：Lsin7t71sin5t51sin3t31sint4UmU（t）三角波：Lsin5t251sin3t91sint8UmU（t）2半波Lcos4t151cost31sint4 21 2UmU（t）全波Lco
3、s6t351cos4t151cos2t31 21 4UmU（t）矩形波Lcos3tT3sin31cos2tT2sin21costTsin2Um TUmU（t）四四、实实验验内内容容及及步步骤骤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的输入端，再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带通滤波器的输出分别接至示波器，观测各次谐波的幅值，并列表记录。3将方波分解所得的基波、三次谐波分别接至加法器的相应输入端，观测加法器的输出波形，并记录。4在步骤3 的基础上，再将五次谐波分量加到加法器的输入端，观测相加后的合成波
4、形，并记录。5分别将50Hz 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的输入端，观测基波及各次谐波的频率和幅度，并记录。6将 50Hz 单相正弦半波、全波、矩形波和三角波的基波和谐波分量接至加法器相应的输入端，观测求和器的输出波形，并记录。注注：由由于于虚虚拟拟示示波波器器所所测测量量的的电电压压范范围围为为- -1 10 0V V+ +1 10 0V V，故故本本实实验验中中方方波波信信号号、矩矩阵阵波波和和合合成成后后的的波波形形的的输输出出端端均均需需加加一一个个放放大大系系数数为为0 0. .5 5 的的放放大大器器和和一一个个反反相相器器。五五、实实验验报报告告1根据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。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制在同一坐标纸上，并把实验步骤3 所观测到的合成波形也绘制在同一坐标纸上，进行比较。六六、实实验验思思考考题题1什么样的周期性函数没有直流分量和余弦项；2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。
