信号与系统分析实验教案(2)

实验二 信号的分解与合成

一. 实验目的

1. 观察信号波形的分解与合成，加深对信号频谱的理解。 2. 学会用软件Multisim进行信号的分解和合成。 二. 教学重点和难点

1. 重点：学会设计电路，对不同频率的方波信号进行分解与合成。 2. 难点：电路参数的设计，示波器读取波形的幅值、周期。 三. 实验原理

任何电信号都可由不同频率、不同幅度和不同初相的正弦信号叠加而成。对于周期性信号，其各次谐波的频率为基波频率的整数倍，而非周期性信号则包含有从零到无穷大的所有频率分量，每个分量的幅度都趋向无限小，但其相对大小是不同的。

当f(t)为一周期性方波（幅度为Vm），其傅立叶级数展开为 f(t)?四. 实验仪器与设备

1. 微机 一台 2. 软件Multisim 一套 五. 实验内容与步骤

1． 将30KHz的方波信号分解出一、三、五次谐波；

4Vm11[sin?1(t?sin3?(1t)?sin5?(1t)???] ?35首先在电子工作台上画出待分析的电路（参考下图）。

图1－3－8 信号分解与合成的电路

函数信号发生器的设置：

波形选择：方波 频率：30KHz 占空比：50% 信号幅度：1V

再用示波器分别观测方波信号波形，一、三、五次谐波波形，合成波波形，测量周期，幅度。

2． 画出各实验步骤的波形图（时间轴对应），标明周期，幅度。

实验注意:(1)电路连接的节点问题。 （2）示波器的连接点。 （3）周期，幅度的测量方法。

图1－3－9 方波的分解与合成

六. 实验报告要求

1. 整理实验结果。

2. 画出各实验步骤的波形图（时间轴对应），测量周期，幅度。 七. 思考题

比较输入方波和合成波，说明异同。

实验三 信号的频谱分析

一．实验目的

1．观测周期矩形脉冲的频谱特性；

2．掌握对信号振幅频谱的顺序分析法——外差法； 二．实验原理

外差法的原理框图如图1－3－10所示。

图1－3－10 外差法原理图

1.

fsn 为被测的方波脉冲信号，信号中包含着各次谐波分量f1 、f2??fn。（图1－3－11）

2.

fL为本振频率。为保证两者混频后的差频等于混频器输出回路的谐振频率(1KHz)，则fL的取值应为各谐波分量的频率加1KHz，满足fL?fsn?1KHz。例如，基波频率为5KHz，则对应的fL应为6KHz；二次谐波频率为10KHz，则fL应为11KHz，??。直至被测信号中90%以上分量的频率和振幅全部测出(至少完成两个包络以上的测试)。值得注意的是，这个差频信号的幅度是正比于被测信号fsn各频率分量的振幅。

3. 窄带选频滤波器：其作用是进一步保证差频输出信号1KHz的准确性和纯净

度。

4. 放大器：对输出信号进一步放大，以足够的幅度呈现在示波器上和毫伏表

上，便于读数。

图1－3－11 振幅频谱图

三．实验设备

1．信号与系统实验箱 一台 2． 双踪示波器SS7802 一台 3．低频毫伏表 一台 4．函数信号发生器EE1643 一台 四．实验内容与步骤：

(一) 测试f?5KHz，脉宽??50?s，幅度为200mv峰峰值的矩形正脉冲的频谱。

1．在实验箱上接好线路 2．输入信号的设置:

由实验箱上的信号源输出。 fsn：f?5KHz，??50?s，VSP-P?200mv的正脉冲，

fL：其频率先从6KHz开始，依次改变至11KHz，16KHz，??41KHz，其幅度均为VLP?P?600mv的正弦信号，由函数信号发生器正输出口（50Ω）输出。 3．在fL各频率点附近进行微调，使示波器上显示的输出波形最好，毫伏表的读数为最大，记下此时对应的频率值和毫伏表的读数（Cn值）。完成表1－3—1内容的测试。

表格中：fsn为fL实测值减1KHz的频率值。

Cn为毫伏表上对应于各频率分量的振幅值。

(二) 测试f?5KHz，脉宽??25?s，幅度为200mv峰峰值的矩形正脉冲的频谱(选作)。

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