实验2信号卷积实验

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1、实验2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.通过实验方法加深对卷积运算的图解方法及结果的理解。卷积的概念及物理意义1、信号卷积实验的意义：是要验证和求解系统的零状态响应，也即是，不考虑系统初始储能状态的作用，由外部激励信号所产生的响应的实验。2、卷积积分分析的基本原理：利用信号的分解原理，将连续信号分解为冲激信号组合，然后将这些冲激信号分别通过线性系统，将得到各个冲激信号对应的冲激响应，再将各冲激响应叠加就得到零状态响应。这就是卷积积分分析的基本原理。3、卷积积分的运算方法：就是将图形进行：反褶、位移、相乘、积分，这些基本步骤组合而成的。4、卷积积

2、分的图解方法与运算规律：见：《信号与系统》一书;段哲民，第三版，46、47页三、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x⑷，冲激响应为贮丿，则系统的零状态响应为y(f)=x(f)*/i(f)=J^oox(t)h(t-r)dr。对于任意两个信号£仃丿和f2(t),两者做卷积运算定义为/(0=Coof^)/2_=f^(tf2(l)=f2(l)*/

3、仃丿。1.两个矩形脉冲信号的卷积过程h(f-T)X(T)fl(t一T)MT)Tt—►tkt<—(d)-oc

4、)皿一工丿x(X丿■T—►tA<—(c)Ax(t丿或x(T)/Jl(t)或h(T丿11__Il或i►——T(a)7丿1(b)(g)

5、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2-3为信号卷积的流程图。图2-3信号卷积的流程图三.Ui实验报告要求1.要求记录各实验数据和波形填写表2-1。2.要求记录各实验数据和波形填写表2-2。五.实验设备信号与系统实验箱、双踪示波器各1台六.实验内容1.检测矩

6、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2-1。实验步骤如下：①将跳线开关J702置于“脉冲”±o②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lKHz,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

7、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加）波形与卷积后的输出信号力仃丿*7*2仃丿的波形。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2-1输入信号卷积后的输出信号输入信号/.W输出信号仃丿*f2（t）脉冲宽度（林）11KHZ2脉冲宽度（加s）0.53KHZ0.8脉冲宽度（林）0.255.3KHZ0.5本实验屮，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。1.信号与系统卷积实验原理及步骤：①将跳线开关J70

8、2置于“脉冲”±o②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lKHz,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±测得的是激励信号爪小TP802测得的是系统信号（本实验屮系统信号用的是锯齿波信号）。再用示波器的CH2测TP8