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1、信号与系统实验报告班 级:卓越(通信)091班姓 名: 学 号: 实验时间: 6 16 周 实验地点: 信工楼A207 指导教师: 魏庆国 徐立兵 目 录实验一 周期信号的频谱测试实验二 模拟滤波器频率特性测试实验三 连续时间系统的模拟实验四 无失真传输系统仿真实验五 信号的抽样与恢复实验六 离散系统状态方程的求解实验七 傅里叶变换实验八 由系统函数零、极点分布决定时域特性及频域特性 南昌大学实验报告学生姓名： 学 号： 班级： 卓越(通信)091班 实验类型： 验证 综合 设计 创新 实验日期： 实验成绩： 实验一 周期信号的频谱测试一、实验目的：1、掌握周期信号频谱的测试方法；2、了解典型
2、信号频谱的特点，建立典型信号的波形与频谱之间的关系。二、实验原理及方法：1、信号的频谱可分为幅度谱、相位谱和功率谱，分别是 将信号的基波和各次谐波的振幅、相位和功率按频率的高低依次排列而成的图形。2、周期连续时间信号的频谱具有离散性、谐波性、收敛性三个特点。例如正弦波、周期矩形脉冲、三角波的幅度谱分别如图1-1，1-2，1-3所示：图1-1(a) 正弦波信号图1-1(b) 相应的幅度谱图1-2(a) 周期矩形脉冲 图1-2(b) 相应的幅度谱因此，信号的频谱测试方法可用频谱分析仪直接测量亦可用逐点选频测量法进行测量。本实验使用GDS-806C型号的数字存储示波器直接测试幅度谱。用示波器直接测试
3、，就是将其与EE1460C函数信号发生器连好。分别输入相应频率（重复频率）和幅度的正弦波,三角波和矩形波，此时示波器将显示按频率由低到高的各输入信号的谐波分量。GDS-806C数字存储示波器测频谱的方法，就是将MATH键按下，F1键选择FFT(快速傅立叶转换)功能可以将一个时域信号转换成频率构成，显示器出现一条红颜色的频谱扫描线。当示波器输入了不同信号的波形时就显示它们相应的频谱, 参数的测量由调试水平（即频率）与垂直（即增益）游标获取，从而得到输入信号的频谱图。图1-3(a) 三角波1-3(b) 相应的幅度谱 Tutu图1-4 实验原理图三、实验设备：GDS-806C数字存储示波器和EE16
4、40函数信号发生器/计数器.四、实验内容及步骤：1、测试正弦波的幅度频谱将信号源、示波器、按图1-4连接好；信号源CH1的输出波形调为正弦波，输出频率自选，输出信号幅度自选 ，并记录幅度与频率的参数.测出前五次谐波分量.将其数据填入表一。表一：正弦波前五次谐波的幅度谱 2、测试三角波的幅度频谱在实验步骤1的基础上将信号源CH1的输出波形调为三角波(T) ，频率自选,幅度自选.并记录幅度和周期的参数.测出前五次谐波分量。将测量数据填入表二。表二：三角波前五次谐波的幅度谱3、测试周期矩形脉冲的幅度频谱（1） 将信号源的输出线接“脉冲”输出端 ，信号频率,幅度和脉宽自选，测出信号的前5次谐波分量，填
5、入表三. 表三：周期矩形脉冲前五次谐波的幅度谱(2) 改变脉冲宽度,周期与幅度不变,同上(1).填入表四.表四.(3) 改变周期,脉宽与幅度不变，同上(2).填入表五.表五.八、实验数据表一：正弦波前五次谐波的幅度谱1000200030004000500042.20000 表二：三角波前五次谐波的幅度谱1000200030004000500041.8020.205.4表三：周期矩形脉冲前五次谐波的幅度谱1000200030004000500043.8370636.433.2431.0表四.1000200030004000500041.838.033.026.223.0表五.8001500250
6、03000400042.238.233.426.223.4正弦波的幅度频谱三角波的幅度频谱周期矩形脉冲幅度频谱（改变脉冲宽度，周期与幅度不变）周期矩形脉冲幅度频谱（改变周期，脉宽与幅度不变）周期矩形脉冲幅度频谱通过此实验掌握了如何测量周期信号频谱的方法,并了解了周期信号的频谱特点。并且对示波器的了解加深了，为以后的硬件实验打下基础。 南昌大学实验报告学生姓名： 学 号： 班级： 卓越(通信)091班 实验类型： 验证 综合 设计 创新 实验日期： 实验成绩： 实验二 模拟滤波器频率特性测试一、实验目的1、掌握低通无源滤波器的设计；2、学会将无源低通滤波器向带通、高通滤波器的转换；3、了解常用有
7、源低通滤波器、高通滤器、带通滤波器、带阻滤波器的结构与特性；二、预备知识 1、 学习“模拟滤波器的逼近”；2、 系统函数的展开方法；3、低通滤波器的结构与转换方法； 三、实验原理模拟滤波器根据其通带的特征可分为：（1）低通滤波器：允许低频信号通过，将高频信号衰减；（2）高通滤波器：允许高频信号通过，将低频信号衰减；（3）带通滤波器：允许一定频带范围内的信号通过，将此频带外的信号衰减；（4）带阻滤波器：阻止某一频带范围内的信号通过，而允许此频带以外的信号衰减；各种滤波器的频响特性图： 图2一1低通滤波器 图2一2高通滤波器 图2一3带通滤波器 图2一4带阻滤波器在这四类滤波器中，又以低通滤波器最
8、为典型，其它几种类型的滤波器均可从它转化而来。1、系统的频率响应特性是指系统在正弦信号激励下系统的稳态响应随激励信号频率变化的情况。用矢量形式表示： 其中：H(j)为幅频特性，表示输出信号与输入信号的幅度比随输入信号频率的变化关系；()为相频特性，表示输出信号与输入信号的相位差随输入信号频率的变化关系。2、H(j)可根据系统函数H(s)求得：H(j)= H(s)s=j因此，对于给定的电路可根椐S域模型先求出系统函数H(s)，再求H(j)，然后讨论系统的频响特性。3、频响特性的测量可分别测量幅频特性和相频特性，幅频特性的测试采用改变激励信号的频率逐点测出响应的幅度，然后用描图法描出幅频特性曲线；
9、相频特性的测量方法亦可改变激励信号的频率用双踪示波器逐点测出输出信号与输入信号的延时，根椐下面的公式推算出相位差 当响应超前激励时正，当响应落后激励时为负。 图2一5实验电路图中：R=38k，C=3900pF，红色框内为实验板上的电路。四、实验内容及步骤： 将信号源CH1的信号波形调为正弦波，信号的幅度调为Vpp=10V 。 1、RC高通滤波器的频响特性的测量： 将信号源的输出端(A)接实验板的IN1端，滤波后的信号OUT1接示波器的输入(B) 。根据被测电路的参数及系统的幅频特性，将输入信号的频率从低到高逐次改变十 次以上(幅度保持Vipp=10v) ， 逐个测量输出信号的峰峰值大小(Vop
10、p)及输出信号与输入信号的相位差 ，并将测量数据填入表一：表一Vi(V)10101010101010101010f(Hz)Vo(v)()2RC低通滤波器的频响特性的测量： 将信号源的输出(A)接实验板的IN2，滤波后的输出信号OUT2接示波器的输入(B) 。根据被测电路的参数及系统的幅频特性，将输入信号的频率从低到高逐次改变十 次以上(幅度保持Vipp=10v) 逐个测量输出信号的峰峰值大小(Vopp) 及()，并将测量数据填入表二：表二Vi(V)10101010101010101010f(Hz)Vo(v)()3双TRC带阻滤波器的频响特性的测量：将实验板上的两输入端IN1与IN2短接，输出端
11、OUT1与OUT2短接；并将信号源的输出 (A)接实验板输入(IN1 )或(IN2 )，滤波后的输出OUT1或OUT2接示波器的输入(B) 。根据被测电路的参数及系统的幅频特性，将输入信号的频率从低到高逐次改变二十 次以上(幅度保持Vipp=10v) ， 逐个测量输出信号的峰峰值大小(Vopp)及() ，并将测量数据填入表三：表三Vi(V)10101010101010101010f(Hz)Vo(v)()五、实验仪器：函数发生器一台 ，双踪示波器一台，实验板一块 六.实验数据1、RC高通滤波器的频响特性的测量： 表一Vi(v)10101010101010101010F(Hz)1020100500
12、1K2K5K10K20K50KVo(v)0.1360.241.104.286.247.368.008.208.208.2028ms12ms2.3ms320us100us36us8us3us1us400ns2、RC低通滤波器的频响特性的测量：表二Vi(v)10101010101010101010F(Hz)10201005001K2K5K10K20K50KVo(v)7.407.808.25.363.281.840.7360.3840.1920.0644ms2ms400us280us170us112us48us26us13.6us6.4us3、双TRC带阻滤波器的频响特性测量： 表三Vi(v)101
