信号与系统实验讲义33175new

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1、信号与线性系统实验指导书淮北煤炭师范学院电子技术实验室26目录前言２实验一、利用频谱分析仪分析频谱3实验二、用同时分析法观察方波信号的频谱6实验三、抽样定理8实验四、无源和有源滤波器12实验五、二阶网络状态轨迹的显示18实验六、二阶网络函数的模拟2326前言“信号与线性系统”是无线电技术、自动控制、生物医学电子土程、信号图象处理、空间技术等专业的一门重要的专业基础课，也是国内各院校相应专业的主干课程。当前．科学技术的发展趋势既高度综合又高度分化，这要求高等院校培养的大学生，既要有坚实的理论基础，又要有严格的工程技术训练，不

2、断提高实验研究能力、分析计算能力、总结归纳能力和解决各种实际问题的能力。21世纪要求培养“创造型、开发型、应用型”人才，即要求培养智力高、能力强、素质好的人才．由于该课程核心的基本撅念、基本理论和分析方法都非常重要，而且系统性、理论性很强．为此在学习本课程时，开设必要的实验，对学生加深理解深入掌握基本理论和分析方法，培养学生分析问题和解决问题的能力，以及使抽象的概念和理论形象化、具体化，对增强学习的兴趣有极大的好处．做好本课程的实验，是学好本课程的重要教学环节在做完每个实验后．请务必写出详细的实验报告．包括实验方法、实验过

3、程与结果、心得和体会等。26实验一利用频谱分析仪分析频谱一、实验目的1、了解频谱分析仪的工作原理。2、学会用频谱分析仪分析信号的频谱。二、仪器设备1、频谱分析仪。2、信号发生器。3、示波器。三、实验原理一般周期性信号的振幅谱特性为:一是离散性，即由不连续的线条组成；二是谐波性，即频谱只出现在基波频率的整数倍频率上；三是收敛性，各条谱线的幅值随着谐波次数的增高而逐渐减小。1、三角波幅度谱2、方波幅度谱26四、实验内容及步骤将Vp-p=0.1V，频率分别为1MHz、2MHz、5MHz的正弦波、三角波和方波，依次送入示波器观察波

4、形后，输入频谱分析仪，观察各谐波位置，确定三角波和方波谐波间的幅值关系。五、注意事项读取谱线强度时，应在LED不闪烁时进行。六、报告要求根据实验数据，做出频谱分布图。计算各谱线强度，验证周期性信号的振幅谱特性。附录一衰减器选择，参考电平和基线电平衰减器参考电平（顶线）基线（底线）功率电平电压功率电平0dB-27dBm10mV-107dBm10dB-17dBm31.6mV-97dBm20dB-7dBm0.1V-87dBm30dB+3dBm316mV-77dBm40dB+13dBm1V-67dBm附录二利用功率关系所确定的电平

5、可以称为功率电平（需要计量的功率值和功率为一毫瓦的零电平功率比较），用数学表达式描述就是：Pm=10lg(P/1)dBm26其中：Pm代表功率电平。P代表需要计量的绝对功率值，单位为毫瓦（mW），零电平功率为1mW。dBm表示以1mW为基准的功率电平的分贝值。若测得信号的功率电平，需要换算为对应的电压，利用P=V2/R(单位mW),或者讲若以瓦为单位,公式为：x单位：伏，R单位：欧姆26实验二用同时分析法观察方波信号的频谱一、实验目的1、同时分析法观测方波信号的频谱，并与方波的傅里叶级数各项的频谱与系数作比较。2、观测基波

6、和其各次谐波分量的合成的波形。二、仪器设备1、信号与系统实验箱。2、双踪示波器。三、实验原理任何电信号都是由各种不同频率、幅度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，每一频率成份的幅度均趋向无限小，但其相对大小是不同的。通过一个选频网络可以将电信号中所包含的某一频率成份提取出来。本实验采用最简单的选频网络是一个LC谐振回路。因此对周期信号波形分解的实验方案如图2-1所示。图2-1方波信号的分解26将被测方波信号加到分别调谐于其

7、基波和各次奇谐波频率的一系列并联谐振回路串联而成的电路上。从每一谐振回路两端可以用示波器观察到相应频率的正弦波。若有一个谐振回路既不谐振于基波又不谐振于谐波，则观察不到波形。本实验所用的被测信号是50Hz的方波，由傅里叶级数展开式可知，L1C1谐振于50Hz，L3C3谐振于150Hz,L5C5谐振于250Hz，L7C7谐振于350Hz,L9C9谐振于450Hz，则一定能从各谐振回路两端观察到基波和各奇次谐波。在理想情况下,各次谐波幅度比例为1:(1/3):(l/5):(1/7):(l/9)。四、实验内容及步骤1、调节信号源

8、，使其输出50Hz左右的方波。将其接至该实验模块的输入端，细调信号源的输出，使50Hz（基波）的BPF模块有最大的输出。然后，将各带通滤波器的输入分别接至示波器，观测各次谐波的频率和幅度，并记录之。2、将方波分解所得的基波和三次谐波分量接至加法器的相应输入端，观测加法器的输出波形，并记录所得的波形。3、