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1、实验三 一阶网络频响特性测量一、 实验目的1、 掌握一阶网络的构成方法；2、 掌握一阶网络的系统响应特性；3、 了解一阶网络频响特性图的测量方法；二、 预备知识1、 学习并理解“系统函数”、“阶跃响应”和“频响特性图”等概念；2、 学习频响特性图的作图方法；三、 实验仪器JH5004“信号与系统”实验箱一台；20MHz示波器一台；低频信号源（0Hz2MHz）一台；四、 实验原理系统响应特性是指系统在正弦信号激励下，稳态响应随信号频率变化而变化的特性，称为系统的频率响应特性（frequency response）简称频响特性。一阶系统是构成复杂系统的基本单元。学习一阶系统的特点有助于对一般系统特
2、性的了解。一阶系统的系统函数为H(s)，表达式可以写成： k为一常数 (3-1)激励信号x(t)为： (3-2)按照系统频响特性的定义可求得该一阶系统的稳态响应为：(3-3)其中，。可见，当改变系统输入信号的频率时，稳态响应的幅度和相位也随之而改变。因果系统是稳定的要求：，不失一般性可设。该系统的频响特性为： (3-4)从其频响函数中可以看出系统响应呈低通方式，其3dB带宽点。系统的频响特性图如下图：图1 一阶网络频响特性图一阶低通系统的单位冲击响应与单位阶跃响应如下图：图2 一阶网络单位冲击响应与单位阶跃响应图五、 实验模块说明在JH5004“信号与系统”实验箱中有一“一阶网络”模块，电路组
3、成如下图：电路元件取值为：电路分析后可知，该一阶系统的系统函数为： (3-5)六、 实验步骤1、 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，初始频率选择10Hz，信号幅度为2Vpp。加入到“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(t)。（3） 记录输入信号频率、输出信号幅度和输出信号与输入信号的相位差。填入报告中的表1.（4） 保持信号源产生的系统输入信号幅度不变，从低频开始不断增加信号源的输出频率（1KHz一个步进），重复步骤（3）。（5） 把每次测量所得的幅度换算成相对0点的相对幅值（其单位为dB），以频率与相对幅值为变量画出一曲线，此曲线即为该一阶网络的幅度谱。同时以频率与相位差为变量画出一曲线，此曲线即为该一阶网络的相位谱。2、 一阶网络单位阶跃响应测量：（1） 使JH5004信号产生模块处于模式2，即状态指示灯处于10状态。在该模式下，脉冲信号输出端产生一周期约为38ms的方波信号。耦合方式改为直流（2） 将脉冲信号加入到“一阶网络”模块的X1输入端。用示波器测量输出端Y(t)的单周期波形，此为一阶网络的单位阶跃响应。记录该波形及相关参数。七、 实验要求及注意事项1、按实验报告格式写实验报告2、使用示波器前先进行校准。3、把U盘插入示波器的USB接口保存波形，直接按PRINT键即可保存。
