信号与系统实验指导书(硬件实验部分)

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1、实验一/RJ期信号的频谱测试%1.实验目的:1、掌握周期信号频谱的测试方法；2、了解典型信号频谱的特点，建立典型信号的波形与频谱之间的关系。%1.实验原理及方法：1、信号的频谱可分为幅度谱、相位谱和功率谱，分别是将信号的基波和各次谐波的振幅、相位和功率按频率的高低依次排列而成的图形。2、连续时间信号的频谱具有离散性、谐波性、收敛性。例如正弦波、周期矩形脉冲、三角波的幅度谱分别如图1-1,1-2,1・3所示：图1-1(a)止弦波信号图1-1(b)相应的幅度谱图1-2(a)周期矩形脉冲图l-2(b)相应的幅度谱因此，信号的频谱测试方法可用频谱分析仪直接

2、测量亦可用逐点选频测量法进行测量。本实验使用GDS-806C型号的数字存储示波器直接测试幅度谱。用不波器直接测试，就是将其与EE1460C函数信号发生器连好。分别输入相应频率和幅度的正弦波，三角波和矩形波，此时示波器将显示按频率由低到高的各输入信号的谐波分量。GDS-806C数字存储示波器测频谱的方法，就是将MATH键按下，F1键选择FFT（快速傅立叶转换）功能可以将一个时域信号转换成频率构成，显示器出现一条红颜色的频谱扫描线。当示波器输入了不同信号的波形时就显示它们相应的频谱，参数的测量由调试水平（即频率）与垂直（即增益）游标获収，从而得到输入信

3、号的频谱图。图1-3（a）三角波1-3（b）相应的幅度谱三、实验前预习内容：1、计算重复频率为500IIZ的方波，三角波的频谱，并画出频谱图；2、计算重复频率为500HZ,脉冲宽度分别为0.4ms和1ms的对称矩形脉冲的频谱，并画出频谱图。四、实验原理图:Tutu图1-4实验原理图五、实验内容及步骤：1、测试正弦波的幅度频谱将信号源、示波器、按图1・4连接好；信号源CH1的输出波形调为止弦波，输出频率自选，输出信号幅度自选，并记录幅度与频率的参数.测出前五次谐波分量.将其数据填入表一。表一：正弦波前五次谐波的幅度谱2、测试三角波的幅度频谱在实验步骤

4、1的基础上将信号源CH1的输出波形调为三角波（T）,频率自选，幅度自选•并记录幅度和周期的参数.测出前五次谐波分量。将测量数据填入表二。表二：三角波前五次谐波的幅度谱3、测试周期矩形脉冲的幅度频谱1.将信号源的输出线接“脉冲”输出端，信号频率,幅度和脉宽自选，测出信号的前5次谐波分量，填入表三.表三：周期矩形脉冲前五次谐波的幅度谱(2)改变脉冲宽度，周期与幅度不变，同上(1).填入表四.表四.(3)改变周期，脉宽与幅度不变，同上(2).填入表五.六、实验要求：(1)由测量数据分别画出频谱图.(2)说明理论分析计算与实测数据的误差及产生的原因.(3)

5、写出实验报告.七、实验设备：GDS-806C数字存储示波器和EE1640函数信号发生器/计数器.实验二模拟滤波器频率特性测试%1.实验目的•1、掌握低通无源滤波器的设计；•2、学会将无源低通滤波器向带通、高通滤波器的转换；•3、了解常用有源低通滤波器、高通滤器、带通滤波器、带阻滤波器的结构与特性；二、预备知识•1、学习“模拟滤波器的逼近”；•2、系统函数的展开方法；•3、低通滤波器的结构与转换方法；预习报告中回答以下问题：•1、实际中常用的滤波器电路类型有哪些，有何特点？•2、有源滤波器、无源滤波器的概念，优缺点和各自的应用场合？•3、绘出低通、带

6、通、带阻、高通四种滤波器的理想频响曲线及实际频响曲线，两者有何根本区别，产生原因？三、实验原理模拟滤波器根据其通带的特征可分为：•(1)低通滤波器：允许低频信号通过，将高频信号衰减；•(2)高通滤波器：允许高频信号通过，将低频信号衰减；•(3)带通滤波器：允许一定频带范围内的信号通过，将此频带外的信号衰减；•(4)带阻滤波器：阻止某一频带范围内的信号通过，而允许此频带以外的信号衰减；各种滤波器的频响特性图：图2一1低通滤波器图2-2高通滤波器图2-3带通滤波器图2—4带阻滤波器•在这四类滤波器中，又以低通滤波器最为典型，其它几种类型的滤波器均可从它

7、转化而来。1、系统的频率响应特性是指系统在正弦信号激励下系统的稳态响应随激励信号频率变化的情况。用矢量形式表示：其中：IH(jo)丨为幅频特性，表示输出信号与输入信号的幅度比随输入信号频率的变化关系；e(3)为相频特性，表示输岀信号与输入信号的相位差随输入信号频率的变化关系。2、H(j3)可根据系统函数H(s)求得：H(j3)二H(s)IS二j3因此，对于给定的电路可根据S域模型先求出系统函数H(s),再求H(JO),然后讨论系统的频响特性。3、频响特性的测量可分别测量幅频特性和相频特性，幅频特性的测试釆用改变激励信号的频率逐点测出响应的幅度，然后

8、用描图法描出幅频特性曲线；相频特性的测量方法亦可改变激励信号的频率用双踪示波器逐点测出输出信号与输入信号的延时T,根据下面