实验4 信号通过线性系统的特性分析

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1、实验4信号通过线性系统的特性分析学号：1028401108姓名：戴礼靖一、实验目的1.掌握无失真传输的概念及无失真传输的线性系统满足的条件；2.分析无失真传输的线性系统输入、输出频谱特性，给出系统的频谱特性；3.掌握系统幅频特性的测试及绘制方法。二、实验原理通过频谱分析可以看出，在一般情况下线性系统的响应波形与激励波形是不同的，即：信号在通过线性系统传输的过程中产生了失真。线性系统引起的信号失真是由两方面的因素造成的，一是系统对信号中各频率分量的幅度产生不同程度的衰减，使响应各频率分量的相对幅度产生变化，造成幅度失真；一是系统对各频率分

2、量产生的相移不与频率成正比，使响应各频率分量在时间轴上的相对位置产生变化，造成相位失真。线性系统的幅度失真与相位失真都不产生新的频率分量。对于非线性系统，由于其非线性特性，对于传输信号产生非线性失真，非线性失真可能产生新的频率分量。如果信号在传输过程中不失真，则响应与激励波形相同，只是幅度大小或出现的时间不同。激励与响应的关系可表示为（3-15）为了实现信号无失真传输，线性系统应该满足什么条件？由式（3-1）得（3-16）设与的傅里叶变换分别是和，则（3-17）比较式（3-2）与式（3-3），在信号无失真传输时，系统函数应为（3-18）

3、因此，为了实现任意信号通过线性系统不产生波形失真，该系统应满足以下两个理想条件，如图3-1。（3-19）（a）幅频特性（b）相频特性图3.13理想线性传输系统的系统函数的频率特性很显然，在传输有限频宽的信号时，上述的理想条件可以放宽，只要在信号占有频带范围内系统满足上述理想条件即可。一、实验内容l实验仪器和器件1)万用表2)直流稳压电源3)信号发生器1)选频表2)电阻与电容若干l实验步骤1．用Multisim研究线性电路的非线性失真（1）绘制测量电路并做输入、输出信号的参数仿真无失真传输线性系统（2）无失真传输线性系统输入、输出信号幅度

4、频谱的仿真测量虚拟电压信号源设置参数为周期矩形信号，其中周期，脉冲宽度，脉冲幅度；采用虚拟示波器测量滤波器输入、输出信号的时域波形，波特仪测量线性系统传输特性的频谱图，并记录输出波形。（3）通过变换、参数，掌握其对滤波器传输特性的影响。当，，，，测试系统传输特性频谱图；当，，，，测试系统传输特性频谱图；当，，，，测试系统传输特性频谱图；当，，，，测试系统传输特性频谱图；当，，，，测试系统传输特性频谱图；注：仿真选取数据为，，，，，，，，，仿真频谱图2．无失真传输线性系统的设计、装配与调试（1）电路的焊接按仿真电路给定的元器件参数在万能板

5、上进行焊接，注意板面的布局、器件的分布及极性、走线的合理等问题。（2）电路的电气检查先对焊接后的电路进行短路检查，无短路现象方可上电调试。（3）信号的测量信号发生器的输出信号接入至调试电路的输入端，设置参数为周期矩形信号，其中周期，脉冲宽度，脉冲幅度；采用示波器测量滤波器输入、输出信号的时域波形，选频电平表测量待调试的系统输入、输出信号的频谱，并记录实验数据。（注意事项：电源开关的顺序为：先给待调试的系统上电，然后开启信号发生器电源）注：实验时选择的参数为，，，（4）通过变换、参数，掌握其对滤波器传输特性的影响。当，，，，测试系统传输函

6、数频谱图；当，，，，测试系统传输函数频谱图；当，，，，测试系统传输函数频谱图；当，，，，测试系统传输函数频谱图；注：实验时选择的参数为：，，，3.在测试实验板上测量,信号发生器产生周期矩形信号，周期，脉冲宽度，脉冲幅度；（1）采用示波器测量滤波器输入、输出信号的时域波形；（2）用选频电平表测量待调试的系统输入、输出信号的频谱，并记录实验数据。频率KHz102030405060708090100110120130140输入V2.090.660.440.550.0050.380.200.180.280.0040.220.120.110.17

7、输出V1.900.560.350.400.0030.250.130.110.150.0020.120.0680.060.087（3）说明输入、输出信号的差异，为什么？该电路具有什么特性？输入电压和输出电压基本保持一致，该电路有电压传输特性。一、实验总结1.掌握无失真传输的概念及无失真传输的线性系统满足的条件2.掌握系统幅频特性的测试及绘制方法3.掌握运用示波器显示频谱的使用方法