信号与系统实验汇总

实验1 阶跃响应与冲激响应

一、实验目的

1.观察和测量RLC串联电路的阶跃响应与冲激响应的波形和有关参数，并研究其电路元件参数变化对响应状态的影响； 2.掌握有关信号时域的测量方法。

二、实验原理说明

实验如图1-1所示为RLC串联电路的阶跃响应与冲激响应的电路连接图，图1-1（a）为阶跃响应电路连接示意图；图1-1（b）为冲激响应电路连接示意图。

TP906 P915 P914 信号源 W902 L1 C2 10mH 10KΩ 0.1μ 方波信号

图1-1 (a) 阶跃响应电路连接示意图

产生冲激信号

TP913 TP906 P912 信号源 L1 W902 C1 C2 10mH 10KΩ R1 0.1μ 方波信号 1KΩ

1 图1-1 (b) 冲激响应电路连接示意图

其响应有以下三种状态： （1） 当电阻R＞2 （2） 当电阻R = 2

L

时，称过阻尼状态； C

L

时，称临界状态； C

1 1 0

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（3） 当电阻R＜2

L

时，称欠阻尼状态。 C

现将阶跃响应的动态指标定义如下：

上升时间tr：y(t)从0到第一次达到稳态值y（∞）所需的时间。 峰值时间tp：y(t)从0上升到ymax所需的时间。

调节时间ts：y(t)的振荡包络线进入到稳态值的5%误差范围所需的时间。 最大超调量δ： δpymaxy()y100% y(t)ymaxy(∞)ymaxy(∞)5%trtpts 图1-1 (c) 冲激响应动态指标示意图 冲激信号是阶跃信号的导数，所以对线性时不变电路冲激响应也是阶跃响应的导数。为了便于用示波器观察响应波形，实验用中用周期方波代替阶跃信号。而用周期方波通过微分电路后得到的尖顶脉冲代替冲激信号。

三、实验内容

1.阶跃响应波形观察与参数测量

设激励信号为方波，其幅度为1.5V，频率为500Hz。 实验电路连接图如图1-1（a）所示。

① 连接P702与P914, P702与P101。(P101为毫伏表信号输入插孔). ② J702置于“脉冲”，拨动开关K701选择“脉冲”；

③ 按动S701按钮,使频率f=500Hz，调节W701幅度旋钮，使信号幅度为1.5V。

1

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（注意：实验中，在调整信号源的输出信号的参数时，需连接上负载后调节） ④ 示波器CH1接于TP906，调整W902，使电路分别工作于欠阻尼、临界和过

阻尼三种状态，并将实验数据填入表格1—1中。

⑤ TP702为输入信号波形的测量点，可把示波器的CH2接于TP702上，便于波形比较。

表1—1

状 态 参数测量 欠 阻 尼 状 态 R< 临 界 状 态 过 阻 尼 状 态 R> 参数测量 tr= ts= δ= R= tr= 波形观察 注：描绘波形要使三种状态的X轴坐标（扫描时间）一致。 2.冲激响应的波形观察

冲激信号是由阶跃信号经过微分电路而得到。 实验电路如图1—1（b）所示。

①P702与P912, P702与P101；（频率与幅度不变）

②将示波器的CH1接于TP913，观察经微分后响应波形（等效为冲激激励信号）； ③连接P913与P914

④将示波器的CH2接于TP906，调整W902,使电路分别工作于欠阻尼、临界和过阻尼三种状态

⑤观察TP906端三种状态波形，并填于表1—2中。

2

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表1—2

欠阻尼状态 临界状态 过阻尼状态 激励波形 响应波形 表中的激励波形为在测量点TP913观测到的波形（冲激激励信号）。

四、实验报告要求

1.描绘同样时间轴阶跃响应与冲激响应的输入、输出电压波形时，要标明信号幅度A、周期T、方波脉宽T1以及微分电路的τ值。 2.分析实验结果，说明电路参数变化对状态的影响。

五、实验设备

1.双踪示波器 1台 2.信号系统实验箱 1台

3

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实验4 抽样定理与信号恢复

一、实验目的

1. 观察离散信号频谱，了解其频谱特点； 2. 验证抽样定理并恢复原信号。

二、实验原理说明

1. 离散信号不仅可从离散信号源获得，而且也可从连续信号抽样获得。抽样信号 Fs（t）=F（t）·S（t）

其中F（t）为连续信号（例如三角波），S（t）是周期为Ts的矩形窄脉冲。Ts又称1

抽样间隔，Fs= 称抽样频率，Fs（t）为抽样信号波形。F（t）、S（t）、Fs（t）波形如

Ts图4-1。

F(t)E01/2(a)S(t)131/2tAI-4TS-TS0TS4TS(b)8TS12TStFS(t)1/201/2(c)131/2t图4-1 连续信号抽样过程

将连续信号用周期性矩形脉冲抽样而得到抽样信号，可通过抽样器来实现，实验原理

4

RZ8663型信号与系统实验讲义 电路如图4-2所示。

F(t)连续信号 FS(t) F'(t) LPF s(t) 开关信号 图4-2 信号抽样实验原理图

2. 连续周期信号经周期矩形脉冲抽样后，抽样信号的频谱

AFjsTsmSams2(ms) 2它包含了原信号频谱以及重复周期为fs（f s =

smsA、幅度按Sa（）规律22TS变化的原信号频谱，即抽样信号的频谱是原信号频谱的周期性延拓。因此，抽样信号占有

的频带比原信号频带宽得多。

以三角波被矩形脉冲抽样为例。三角波的频谱 F（jω）=E抽样信号的频谱

Ksa2(k2)(k) 21EAFs（jω）= TS

式中 1

2kmSa1mskSa2()(k1ms)221或f11取三角波的有效带宽为31fs8f1作图，其抽样信号频谱如图4-3所示。

5

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F(f)E/23f1f10f13f1f(a) 三角波频谱 Fs(f)ff1fs2fs(b) 抽样信号频谙

图4-3 抽样信号频谱图

如果离散信号是由周期连续信号抽样而得，则其频谱的测量与周期连续信号方法相同，但应注意频谱的周期性延拓。

3. 抽样信号在一定条件下可以恢复出原信号，其条件是fs≥2Bf，其中fs为抽样频率，Bf为原信号占有频带宽度。由于抽样信号频谱是原信号频谱的周期性延拓，因此，只要通过一截止频率为fc（fm≤fc≤fs-fm，fm是原信号频谱中的最高频率）的低通滤波器就能恢复出原信号。

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如果fs＜2Bf，则抽样信号的频谱将出现混迭，此时将无法通过低通滤波器获得原信号。

图4-4 实际低通滤波器在截止频率附近频率特性曲线

在实际信号中，仅含有有限频率成分的信号是极少的，大多数信号的频率成分是无限的，并且实际低通滤波器在截止频率附近频率特性曲线不够陡峭（如图4-4所示），若使fs=2Bf，fc=fm=Bf，恢复出的信号难免有失真。为了减小失真，应将抽样频率fs取高（fs＞2Bf），低通滤波器满足fm＜fc＜fs-fm。

为了防止原信号的频带过宽而造成抽样后频谱混迭，实验中常采用前置低通滤波器滤除高频分量，如图4-5所示。若实验中选用原信号频带较窄，则不必设置前置低通滤波器。

1

本实验采用有源低通滤波器，如图4-6所示。若给定截止频率fc，并取Q= （为

2 避免幅频特性出现峰值），R1=R2=R，则:

C1=

Q （4-1） fcR1 （4-2）

4fcQRFS(t) 抽样器 S(t) 抽样 频率

图4-5 信号抽样流程图

低 通 滤波器 F’(t) C2=

F(t) 前置低通滤波器 7

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C1TP603R1R23+-17+15V6TP604FS(t)图4-6 有源低通滤波器实验电路图 C22F’(t) 图4-6 源低通滤波器实验电路图 三、实验内容

1. 观察抽样信号波形。

① J701置于“三角”， 选择输出信号为三角波，拨动开关K701选择“函数”； ② 默认输出信号频率为2KHz，按下S702使得输出频率为1KHz； ③ 连接P702与P601，输入抽样原始信号；

④ 连接P701与P602,输入抽样脉冲； ⑤ 调节电位器W701，信号输出信号幅度为1V。

⑥ 拨动地址开关SW704改变抽样频率，用示波器观察TP603（Fs（t））的波形，此时需把拨动开关K601拨到“空”位置进行观察。

地址开关不同组合，输出不同频率和占空比的抽样脉冲，如表4－1所示：

1234（SW704选择开关） F（频率） 2/t（占空比） 1/2 1/4 1/8 1/2 1/4 1/8 1/2 1/4 1/8 0101 3k 0110 3k 0111 3k 1001 6k 1010 6k 1011 6k 1101 12k 1110 12k 1111 12k 表4－1 抽样脉冲选择 2.验证抽样定理与信号恢复

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（1） 信号恢复实验方案方框图如图4-7所示。

F(t)抽样器S(t)FS(t)低通滤波器F’(t)图4-7 信号恢复实验方框图

（2） 信号发生器输出f=1KHz，A=1V有效值的三角波接于P601，示波器CH1接于TP603观察抽样信号Fs(t)，CH2接于TP604观察恢复的信号波形。

（3）拨动开关K601拨到“2K”位置，选择截止频率fc2=2KHz的滤波器；拨动开关K601拨到“4K”位置,选择截止频率fc2=4KHz的滤波器；此时在TP604可观察恢复的信号波形。

（4）拨动开关K601拨到“空”位置，未接滤波器。同学们可按照图4-8，在基本运算单元搭试截止频率fc1=2K的低通滤波器，抽样输出波形P603送入Ui端，恢复波形在Uo端测量，图中电阻可用电位器代替，进行调节。

UiR11.6K+12vC10.1uR25.6KC20.01u328 U401ATL0821U0-12VAGND 图4-8 截止频率为2K的低通滤波器原理图

（5）设1KHz的三角波信号的有效带宽为3KHz，Fs(t)信号分别通过截止频率为fc1和fc2低通滤波器，观察其原信号的恢复情况，并完成下列观察任务。

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4RZ8663型信号与系统实验讲义

1. 当抽样频率为3KHz、截止频率为2KHz时：

Fs(t)的波形 F'(t)波形

2. 当抽样频率为6KHz、截止频率为2KHz时： Fs(t)的波形 F'(t)波形

3. 当抽样频率为12KHz、截止频率为2KHz时： Fs(t)的波形 F'(t)波形

4. 当抽样频率为3KHz、截止频率为4KHz 时：

Fs(t)的波形 F'(t)波形

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5. 当抽样频率为6KHz、截止频率为4KHz时：

Fs(t)的波形 F'(t)波形

6. 当抽样频率为12KHz、截止频率为4KHz时： Fs(t)的波形 F'(t)波形 四、实验报告要求

1. 整理数据，正确填写表格，总结离散信号频谱的特点；

2. 整理在不同抽样频率（三种频率）情况下，F（t）与F′(t)波形，比较后得出结论； 3. 比较F（t）分别为正弦波和三角形，其Fs（t）的频谱特点； 4. 通过本实验你有何体会。

五、实验设备

1. 双踪示波器 1台 2. 信号系统实验箱 1台 3. 频率计 1台

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实验6 一阶电路的暂态响应

一、实验目的

1. 掌握一阶电路暂态响应的原理；

2. 观测一阶电路的时间常数τ对电路暂态过程的影响。

二、实验原理说明

含有L、C储能元件的电路通常用微分方程来描述，电路的阶数取决于微分方程的阶数。凡是用一阶微分方程描述的电路称为一阶电路。一阶电路由一个储能元件和电阻组成，有两种组合：RC电路和RL电路。图6-1和图6-2分别描述了RC电路与RL电路的基本连接示意图。

R

C Uc（t） Us（t）

图6-1 RC电路连接示意图

L R Us（t） Ur（t） 图6-2 RL电路连接示意图

根据给定的初始条件和列写出的一阶微分方程以及激励信号，可以求得一阶电路的零输入响应和零状态响应。当系统的激励信号为阶跃函数时，其零状态电压响应一般可表示为下列两种形式：

u(t)U0e （t≥0） u(t)U0(1e) （t≥0）

其中，τ为电路的时间常数。在RC电路中，τ=RC ；在RL电路中，τ=L/R。零状态电流

响应的形式与之相似。本实验研究的暂态响应主要是指系统的零状态电压响应。

tt 12

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三、实验内容

一阶电路的零状态响应，是系统在无初始储能或状态为零情况下，仅由外加激励源引起的响应。

为了使我们能够在仪器上看到稳定的波形，通常用周期性变化的方波信号作为电路的激励信号。此时电路的输出即可以看成是研究脉冲序列作用于一阶电路，也可看成是研究一阶电路的直流暂态特性。即用方波的前沿来代替单次接通的直流电源，用方波的后沿来代替单次断开的直流电源。方波的半个周期应大于被测一阶电路的时间常数的3-5倍；当方波的半个周期小于被测电路时间常数3-5倍时，情况则较为复杂。

信号源：

① J702置于“脉冲”，拨动开关K701选择“脉冲”；

② 按动S702按钮,使频率为2.5KHz，调节电位器W701使输出幅度为2V；

1. 一阶RC电路的观测 实验电路连接图如图6-3（a）所示。

① 连接P702与P901, P702与P101。(P101为毫伏表信号输入插孔) ② 连接P902与P904

③ 将示波器连接在TP902上，观测输出波形 ④ 根据R、C计算出时间常数τ

⑤ 根据实际观测到的波形计算出实测的时间常数τ

⑥ 改变P902与P904间的连接，可改变为P902连P905、P903连P904、P903连

P905（注：当连接点改在P903时，输出测量点应该在TP903） ⑦ 重复上面的实验过程，将结果填入表6-1中

表6-1 一阶RC电路 连接点 R（kΩ） C（pF） τ=RC（μs） 实测τ值 测量点 -5-5P902--P904 10 2200 2.2×102.1×10 TP902 P903--P905 P902--P904 P903--P905 10 20 20 4700 2200 4700 4.7×10-5 -5-5 4.6×10 4.1×10 9.2×10 -5-5-5TP903 TP902 TP903 4.4×10 9.4×10

2. 一阶RL电路的观测

实验电路连接图如图6-3（b）所示。 信号源：频率和幅度保持不变。

① 连接P702与P906, P702与P101。(P101为毫伏表信号输入插孔) ② 连接P907与P908

③ 将示波器连接在TP907上，观测输出波形 ④ 根据R、L计算出时间常数τ

⑤ 根据实际观测到的波形计算出实测的时间常数τ

⑥ 改变为P907连P909，重复上面的实验过程，将结果填入表6-2中

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连接点 P907--P908 P907--P909 R（KΩ） 1 0.47 表6-2 一阶RL电路 L（mH） τ=L/R（μs） 实测τ值 -5-510 1×10 0.9×10 10 2.1×10 -5测量点 TP907 TP907 2.3×10 -5TP902P9011P902R90310KR90420KP904C904P903P9052200PC9054700PTP903AGND图6-3（a） RC一阶电路实验连接图 TP9071GNDP9061L90310MHP907P908R9051KP909R9070AGND1图6-3（b） RL一阶电路实验连接图

四、实验报告要求

1. 将实验测算出的时间常数分别填入表6-1与表6-2中，并与理论计算值进行比较。 2. 画出方波信号作用下RC电路、RL电路各状态下的响应电压的波形（绘图时注意波形的对称性）。

五、实验设备

1.双踪示波器

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1台 1台

2.信号与系统实验箱

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实验9 信号卷积实验

一、实验目的

1. 理解卷积的概念及物理意义；

2. 通过实验的方法加深对卷积运算的图解方法及结果的理解。

二、实验原理说明

卷积积分的物理意义是将信号分解为冲激信号之和，借助系统的冲激响应，求解系统对任意激励信号的零状态响应。设系统的激励信号为x(t)，冲激响应为h(t)，则系统的零

x(t)h(t)d。 状态响应为y(t)x(t)*h(t)对于任意两个信号f1(t)和f2(t)，两者做卷积运算定义为

f(t)f(t)d=f(t)*f(t)=f(t)*f(t)。 f(t)1221121. 两个矩形脉冲信号的卷积过程

两信号x(t)与h(t)都为矩形脉冲信号，如图9-1所示。下面由图解的方法（图9-1）给出两个信号的卷积过程和结果，以便与实验结果进行比较。

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x(t)或x()1t或h(t)或h()1h()1（b)t或(c)1(a)h(t)x()h(t)x()th(t)x()tt(d)x()t0h(t)t(e)0t121(f)1t12x()h(t)y(t)x(t)*h(t)14112724t12t74(g)1t(h)2t(i)卷积结果

图9-1 两矩形脉冲的卷积积分的运算过程与结果

2. 矩形脉冲信号与锯齿波信号的卷积

信号f1(t)为矩形脉冲信号，f2(t)为锯齿波信号，如图9-2所示。根据卷积积分的运算方法得到f1(t)和f2(t)的卷积积分结果f(t)，如图9-2(c)所示。

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f1(t)f2(t)1tt01(b)101(a)f(t)f1(t)*f2(t)0.5t12(c)

图9-2 矩形脉冲信号与锯齿脉冲信号的卷积积分的结果

3. 本实验进行的卷积运算的实现方法

在本实验装置中采用了DSP数字信号处理芯片，因此在处理模拟信号的卷积积分运算时，是先通过A/D转换器把模拟信号转换为数字信号，利用所编写的相应程序控制DSP芯片实现数字信号的卷积运算，再把运算结果通过D/A转换为模拟信号输出。结果与模拟信号的直接运算结果是一致的。数字信号处理系统逐步和完全取代模拟信号处理系统是科学技术发展的必然趋势。图9-3为信号卷积的流程图。

f1(t) f1(t) A/D转换 DSP数字信号处理芯片完成卷积 图9-3 信号卷积的流程图

D/A转换 f1(t)*f2(t) 三、实验内容

1. 检测矩形脉冲信号的自卷积结果

用双踪示波器同时观察输入信号和卷积后的输出信号，把输入信号的幅度峰峰值调节为4V，再调节输入信号的频率或占空比使输入信号的时间宽度满足表中的要求，观察输出信号有何变化，判断卷积的结果是否正确，并记录表9-1。

实验步骤如下：

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① 将跳线开关J702置于“脉冲”上。

② 连接P702与P501，将示波器接在TP101上观测输入波形，按下信号源模块上的按钮S701、S702、S703使信号频率为1KHz，调节W703使幅度为4V。（注意：输入波形的频率与幅度要在P702与P101连接后，在TP101上测试。）

③ 按下选择键SW101，此时在数码管SMG101上将显示数字，连续按下按钮，直到显示数字“3”。

④ 将示波器的CH1接于TP801；CH2接于TP803；可分别观察到输入信号的f1(t)波形与卷积后的输出信号f1(t)*f2(t)的波形。

⑤ 按下S701,S702改变输入信号的频率，可改变激励信号的脉宽。

表9-1 输入信号卷积后的输出信号

脉冲宽度（ms） 脉冲宽度（ms） 脉冲宽度（ms）

输入信号f1(t) 1 0.5 0.25 输出信号f1(t)*f2(t) 本实验中，采用的是矩形脉冲信号的自卷积，因此，在TP801上可观察到矩形脉，

TP803上应可观测到一个三角波。 2. 信号与系统卷积

实验原理及步骤：

① 将跳线开关J702置于“脉冲”上。

② 连接P702与P501，将示波器接在TP101上观测输入波形，按下信号源模块上的按钮S701、S702、S703使信号频率为1KHz，调节W703使幅度为4V。（注意：输入波形的频率与幅度要在P702与P101连接后，在TP101上测试。）

③ 按下选择键SW101，此时在数码管SMG101上将显示数字，连续按下按钮，直到显示数字“4”。

④ 将示波器的CH1接于TP801；CH2接于TP802，首先观测两个卷积信号，TP801上测得的是激励信号f1(t)；TP802测得的是系统信号f2(t)（本实验中系统信号用的是锯齿波信号）。再用示波器的CH2测TP803可观测到卷积后的输出信号

f1(t)*f2(t)的波形。

⑤ 按下S701,S702改变输入信号的频率，可改变激励信号的脉宽。

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表9-2 输入信号和卷积后的输出信号

输入信号f1(t) f2(t)锯齿波 输出信号f1(t)*f2(t) 脉冲宽度（ms） 1 脉冲宽度（ms） 脉冲宽度（ms） 0.5 0.25 四、实验报告要求

1. 要求记录各实验数据填写表9-1。 2. 按要求记录各实验数据填写表9-2。

五、实验设备

1.信号与系统实验箱 2.双踪示波器

1台 1台

六、思考题

用图解的方法给出图9-3中的两个信号的卷积过程。

f1(t)1t111f2(t)1t(b)(a)

图9-3 矩形脉冲信号与三角波信号

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实验10 矩形脉冲信号的分解

一、实验目的

1. 分析典型的矩形脉冲信号，了解矩形脉冲信号谐波分量的构成；

2. 观察矩形脉冲信号通过多个数字滤波器后，分解出各谐波分量的情况。

二、实验原理

1. 信号的频谱与测量

信号的时域特性和频域特性是对信号的两种不同的描述方式。对于一个时域的周期信号f(t)，只要满足狄利克莱(Dirichlet)条件，就可以将其展开成三角形式或指数形式的傅里叶级数。

例如，对于一个周期为T的时域周期信号f(t)，可以用三角形式的傅里叶级数求出它的各次分量，在区间(t,tT)内表示为：

11f(t)a(acosntbsinnt)

0nnn1即将信号分解成直流分量及许多余弦分量和正弦分量，研究其频谱分布情况。

A53An0t（a）0Ω35ωA0（c）t（b）

图10-1 信号的时域特性和频域特性

信号的时域特性与频域特性之间有着密切的内在联系，这种联系可以用图10-1来形象地表示。其中图10-1(a)是信号在幅度--时间--频率三维座标系统中的图形；图10-1(b)是信号在幅度--时间座标系统中的图形即波形图；把周期信号分解得到的各次谐波分量按频率的高低排列，就可以得到频谱图。反映各频率分量幅度的频谱称为振幅频谱。图10-1(c)是信号在幅度--频率座标系统中的图形即振幅频谱图。反映各分量相位的频谱称为相位频

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谱。在本实验中只研究信号振幅频谱。周期信号的振幅频谱有三个性质：离散性、谐波性、收敛性。测量时利用了这些性质。从振幅频谱图上，可以直观地看出各频率分量所占的比重。测量方法有同时分析法和顺序分析法。

同时分析法的基本工作原理是利用多个滤波器，把它们的中心频率分别调到被测信号的各个频率分量上。当被测信号同时加到所有滤波器上，中心频率与信号所包含的某次谐波分量频率一致的滤波器便有输出。在被测信号发生的实际时间内可以同时测得信号所包含的各频率分量。在本实验中采用同时分析法进行频谱分析，如图10-2所示。

信号分解 信号合成 滤波器1TP801P801P809TP501被测信号TP802滤波器22P802P810TP809滤波器nn以上TP808P808P816

图10-2 用同时分析法进行频谱分析

其中，P801出来的是基频信号，即基波；P802出来的是二次谐波；P803的是三次谐波，依此类推。

2. 矩形脉冲信号的频谱

一个幅度为E，脉冲宽度为τ，重复周期为T的矩形脉冲信号，如图10-3所示。

ET

图10-3 周期性矩形脉冲信号

其傅里叶级数为：

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E2Ennf(t))cosnt Sa(TTi1T该信号第n次谐波的振幅为：

由上式可见第n次谐波的振幅与E、T、有关。 3. 信号的分解提取

进行信号分解和提取是滤波系统的一项基本任务。当我们仅对信号的某些分量感兴趣时，可以利用选频滤波器，提取其中有用的部分，而将其它部分滤去。

目前DSP数字信号处理系统构成的数字滤波器已基本取代了传统的模拟滤波器，数字滤波器与模拟滤波器相比具有许多优点。用DSP构成的数字滤波器具有灵活性高、精度高和稳定性高，体积小、性能高，便于实现等优点。因此在这里我们选用了数字滤波器来实现信号的分解。

在数字滤波器模块上，选用了有8路输出的D/A转换器TLV5608（U502），因此设计了8个滤波器（一个低通、六个带通、一个高通）将复杂信号分解提取某几次谐波。

分解输出的8路信号可以用示波器观察，测量点分别是TP801、TP802、TP803、TP804、 TP805、TP806、TP807 、TP808。

an2En2Esin(n/T) Sa()TTTn/T三、实验内容

1．将J701置于“方波”位置，连接P702与P101；

2．按下选择键SW101，此时在数码管SMG101上将显示数字，继续按下按钮，直到显示数字“5”。

3．矩形脉冲信号的脉冲幅度E和频率f按要求给出，改变信号的脉宽，测量不同 时信号频谱中各分量的大小。

示波器可分别在TP801、TP802、TP803、TP804、TP805、TP806、TP807和TP808上观测信号各次谐波的波形。

根据表10-1、表10-2中给定的数值进行实验，并记录实验获得的数据填入表中。 注意：在调节输入信号的参数值（频率、幅度等）时，需在P702与P101连接后，用示波器在TP101上观测调节。S704按钮为占空比选择按钮，每按下一次可以选择不同的占空比输出。

（1）

的要求记录。

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T12：的数值按要求调整，测得的信号频谱中各分量的大小，其数据按表

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表10-1

f4kHz，T= s ， 谐波频率(kHz) 电压有效值 理论值 电压峰峰值 电压有效值 测量值 电压峰峰值 （2）

1f T12的矩形脉冲信号的频谱

T 12， s，E(V)4V 3f 4 f 5 f 6 f 7 f 8 f 以上 2f T14：矩形脉冲信号的脉冲幅度E和频率f不变，的数值按要求调整，测

得的信号频谱中各分量的大小，其数据按表的要求记录。

表10-2 T f4kHz，T= s ， 谐波频率(kHz) 电压有效值 理论值 电压峰峰值 电压有效值 测量值 电压峰峰值 1f 14的矩形脉冲信号的频谱

T 14， s，E(V)4V 3f 4 f 5 f 6 f 7 f 8 f 以上 2f 注意4个跳线器K801、K802、K803、K804应放在左边位置。4个跳线器的功能为：当置于左边位置时，只是连通；当置于右边位置时，可分别通过W801、W802、W803、W408调节各路谐波的幅度大小。

四、实验报告要求

1. 按要求记录各实验数据，填写表10-1、表10-2。 2. 描绘三种被测信号的振幅频谱图。

五、实验设备

1.信号与系统实验箱 1台 2.双踪示波器 1台 3.毫伏表 1台

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六、思考题

1.

T14的矩形脉冲信号在哪些谐波分量上幅度为零？请画出基波信号频率为5KHz

的矩形脉冲信号的频谱图（取最高频率点为10次谐波）。 2. 要提取一个

T14的矩形脉冲信号的基波和2、3次谐波，以及4次以上的高次谐

波，你会选用几个什么类型（低通？带通？„）的滤波器？

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实验17 信号产生实验

一、实验目的

1.观察和测量各种典型信号；

2.掌握有关信号的重要特性，了解其在信号与系统分析中的应用。

二、实验原理说明

在信号与系统中，有以下典型信号：（1）正弦函数信号；（2）指数函数信号；（3）指数衰减振荡函数信号；（4）抽样函数信号；（5）钟形函数信号。

正弦函数信号的函数式为：

f(t)Ksin(t)

其波形如图17-1所示：

ft TK 2π 2πOt 

图17-1 正弦函数信号

单边指数信号的函数式为：

其波形如图17-2所示。其中a为实常数，可大于、等于、小于零。

图17-2 单边指数信号

指数衰减振荡函数信号指振幅按指数规律衰减的正弦信号，其函数式为：

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其图形如图17－3所示。其中a大于零的实常数。

图17-3 单边衰减正弦信号

抽样函数信号是由sint与t两个函数之比构成的信号，其函数表达式为：

Sa(t)sintt其图形如图17－4所示：

Sat12ππOtπ3π

图17-4 抽样函数信号

钟形函数信其函数表达式为：

其图形如图17－5所示：

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2f(t)EetRZ8663型信号与系统实验讲义

E 0. 78 E E e f t  O   2

t 图17-5 钟形函数信号

三、实验内容

波形产生原理框图如下图所示：

DSP D/A转换 处理

程序号显示 程序选择 四、实验步骤

TP801 TP802 隔离放大 TP803 TP804 TP805

1．按下电源按钮K101，此时K101内的指示灯亮起；

2．按下复位按钮SW702，DSP复位，此时程序号显示数码管显示“0”； 3．按下SW701按钮，选择程序号为“1”； 4．分别将K801、K802置于左侧；

5．用示波器分别测量TP801～TP805的波形。 测试点说明如下：

（1） TP801：测试正弦函数信号波形 （2） TP802: 测试指数函数信号波形

（3） TP803: 测试指数衰减振荡函数信号波形 （4） TP804: 测试抽样函数信号波形 （5） TP805: 测试钟形函数信号波形

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四、实验报告要求

测量TP801～TP805的波形，并绘出一个周期的函数信号波形。

五、实验设备

1.双踪示波器 1台 2.信号系统实验箱 1台

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