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1、实验四信号通过线性系统的特性分析学号：姓名：成绩：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是失真。线性系统引起的信号失真是由两缸面的因素造成的，意识系统对信号中个频率分量的幅度产生不同程度的衰减，是响应个频率分量的相对幅度产生变化，造成幅度失真；一是系统对个频
2、率分量差生的相移捕鱼频率撑正比，是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。如果信号不失真，则响应r(t)与激励e（t）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r(t)=ke(t-to)为了实现信号无失真传输，线性系统应该满足什么条件？R(jw)=kE(jw)e（-jwto）设e(t)和r(t)的傅立叶变换分别是E(jw)R(j
3、w),则R（jw）=H（jw）E（jw）为了实现任何信号通过线性系统不产生波形失真，该系统该满足以下两个理想条件
4、H(jw)
5、=k,Ø(w)=-wto；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，知识在信号占有频宽范围内系统满足上述理想条件即可。二、实验内容1、在Multisim上实现低通滤波器的输入、输出频谱的测量和分析（1）绘制测量电路并做输入、输出信号的参数仿真输入信号参数仿真图形如下：输出信号参数仿真图形如下：（1）无失真传输线性系统输入、输出信号幅度频的仿真测量虚拟电压信号源设置参数为周
6、期矩形信号，其中周期T=100us,脉冲宽度τ=60us,脉冲幅度Vp=5V，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R、C参数，掌握对滤波器传输特性的影响1.当R1=200Ω，C1=10nF,R2=200Ω,C2=10nF,测试系统的传输特性频谱图：1.当R1=200Ω，C1=10nF,R2=20Ω,C2=100nF,测试系统的传输特性频谱图1.当R1=200Ω，C1=10nF,R2=20Ω,C2=100nF,测试系统的传输特性频谱图
7、1.当R1=200Ω，C1=10nF,R2=5000Ω,C2=10nF,测试系统的传输特性频谱图：1.当R1=200Ω，C1=10nF,R2=200Ω,C2=100nF,测试系统的传输特性频谱图：1.无失真线性系统的设计、装配与调试（1）电路的焊接按防真电路给定的元器件参数在万能板上进行焊接，注意版面的布局，器件的分布极性、走线的合理等问题。（2）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T=100us,脉冲宽度τ=60us,脉冲幅度Vp=5V，采用示波器测量滤波器
8、输入、输出信号的时域波形，选频电平表测量待输入得系统输入、输出信号的频谱，并记录实验数据。（1）通过变换R、C参数，掌握对滤波器传输特性的影响a)当R1=200Ω，C1=10nF,R2=200Ω,C2=10nF,测试系统的传输特性频谱图时域波形图为：传输函数频谱图：f(KHz)10203039.549.559.569.579.589.599.5Vin(dB)5.85-4.95--12.5-12.9-48.5-19.3-16.5-22.9--13.3-22.9Vout(dB)-0.149-10.9-18.9-1
9、9.7-54.9-26.1-24.1-29.7-19.7-28.9H-5.999-5.95-6.4-6.8-6.4-6.8-6.8-6.8-6.4-6.8a)当R1=200Ω，C1=10nF,R2=20Ω,C2=100nF,测试系统的传输特性频谱图：传输函数频谱图：f(KHz)10203039.549.559.569.579.589.599.5Vin(dB)5.05-6.55-15.7-18.1-45.7-16.5-16.1-22.1-13.3-24.5Vout(dB)-15.7-26.5-35.3-36.5
10、-50.9-34.1-32.5-37.3-30.9-41.7H-20.75-19.95-19.6-18.4-5.2-17.6-16.4-15.2-17.5-17.2a)当R1=200Ω，C1=10nF,R2=5000Ω,C2=10nF,测试系统的传输特性频谱图时域波形为：传输函数频谱图为：f(KHz)10203039.549.559.569.579.589.599.5Vin(dB)5.45-6.15
