信号通过线性系统的特征分析 实验报告.doc

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1、信号通过线性系统的特性分析学号：1028401083姓名：赵静怡一、实验目的1、掌握无失真传输的概念以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量产生的相移不与频率成正比，是响应各频率分量在时间轴上的相对位

2、置产生变化，造成相位失真。线性系统的幅度失真一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。为了实现信号无失真传输，线性系统应该满足：。在信号无失真传输时，系统函数应该为：。因此，为了实现任意信号通过线性系统不产生波形失真，该系统应满足一下两个理想条件：若R1C1=R2C2，该系统无线性失真。三、实验内容1．用Multisim研究线性电路的非线性失真（1）绘制测量电路无失真传输线性系统（2）当、分别观测传输线性系统的幅频特性和相频特性，绘出幅频特性和相频特性曲线。如上图，加上BIPOLAR_VOLTAGE信号源

3、（3）分别输入占空比60%频率为1K、10k、50k，幅度1V的方波，R2=220Ω，1000Ω，4000Ω分别观测输入和输出信号4个周期的波形，分别画出曲线。仿真电路图①输入1k方波时，R2=220Ω，1000Ω，4000Ω的输入和输出信号的波形：②输入10k方波时，R2=220Ω，1000Ω，4000Ω的输入和输出信号的波形：③输入10k方波时，R2=200Ω，1000Ω，4000Ω的输入和输出信号的波形：（4）根据（2）（3）的仿真结果，分析R2=220Ω，1000Ω，4000Ω三种电路的失真/非失真现象（什么情况失真？什么情况不失真（近似））。通过（2）的仿真结果，在幅频特性曲线

4、上，当R2=220Ω时，输出幅度是输入幅度的整数倍，基本是一条直线。而随着电阻的变大，不足满足上述条件，则失真度会越来越大。在相频特性曲线上，理想情况应该是过原点的一条直线，我们可以看到在传输有限频宽的信号时，R2=220Ω时，最接近直线，随着电阻的增大，失真度越来越大。通过（3）的仿真结果，我们可以清楚的看到，当输入信号的频率不变时，R2=220Ω时，基本不失真，随着电阻的增大，越来越不符合R1C1=R2C2，失真度越来越严重。而保持电阻不变的情况下，随着输入信号的频率增大，失真度也越来越大。综上所述，只有R2越符合R1C1=R2C2这个条件，那么失真度越小，随着R2越来越远离这个条件

5、，那么失真现象也会越严重。2.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；采用示波器测量滤波器输入、输出信号的时域波形；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。说明输入、输出的差异，为什么？该电路具有什么特性？①根据下图焊接电路，电容为实际测量值。将信号发生源连接示波器，调处周期，脉冲宽度，脉冲幅度的周期性矩形信号。实验测试电路图②将电源两端接入信号发生器，同时将电源两端接入选频电平表。测量完成输入电压后，将电容C1两端接入选频电平表，测量输出电压。测量后将数值填入下表。频率KHz输入电压（mV）输出电压（mV）103930354

6、020990830309307204084060050210140606204007013076.61803902309027015010018099.8411029016012012.436.0313023012014010051.8通过上表，在origin中画出输入输出信号频谱。待调试的系统输入信号的频谱待调试的系统输出信号的频谱通过信号输入输出频谱可知，两者的包络线基本一致，但是输出信号的幅度比输入信号的幅度小，所以可以得知信号已经发生失真。③采用示波器测量滤波器输入信号的时域波形：采用示波器测量滤波器输出信号的时域波形：通过输入信号和输出信号波形的直接对比，我们可以明显的看出从方

7、波信号的形状发生改变，信号发生了失真。④本电路具有低通滤波的功能，让低频信号能顺利通过，而高频信号则会被衰减或阻隔。四、实验总结1.通过本实验，首先了解了无失真传输的概念以及无失真传输的线性系统应满足的条件。保持R1，C1，C2的不变，通过调整R2的值，可以使失真度不断变大。2.学会通过示波器，调整占空比。3.学会通过幅频特性和相频特性曲线，分析信号的失真程度。根据输入输出信号频谱，输出频谱比输入频谱幅度减小，分析信号的失真程度。4