文档介绍：深圳大学实验报告课程名称: 信号与系统实验实验项目名称学院专业指导教师报告人班级: 3实验时间: 实验报告提交时间:2013・10・25实验四信号分解与合成实验一、实验目的1、观察信号的分解。2、掌握周期信号分解为基波及其谐波的基本原理。3、掌握由棊波和其谐波介成周期信号的基木原理二、实验内容1、观察信号分解的过程及信号屮所包含的各次谐波。2、观察山各次谐波合成的信号。三、预备知识1、了解李沙育图相关知识。2、课前务必认真阅读教材中周期信号傅里叶级数的分解以及如何将各次谐波进行叠加等相关内容。四、实验仪器1、信号与系统实验箱一台(主板)。2、电信号分解与合成模块一块。3、 20M双踪示波器一台。五、实验原理1、任何信号都是山各种不同频率、幅度和初相的正弦波迭加而成的。对周期信号由它的傅里叶级数展开式可知,各次谐波为基波频率的整数倍。血非周期信号包含了从零到无穷人的所有频率成份,每一频率成份的幅度均趋向无限小,但其相对人小是不同的。通过一个选频网络可以将信号中所包含的某--频率成份提取出來。本实验采用性能较佳的有源带通滤波器作为选频网络,因此对周期信号波形分解的实验方案如图4-1所示。将被测方波信号加到分别调谐于其基波和各次奇谐波频率的一系列冇源带通滤波器电路上。从每一有源带通滤波器的输出端可以丿IJ示波器观察到相应频率的正弦波。实验所川的被测信号是禺左右的周期信号,而用作选频网络的五种有源带通滤波器的输出频率分別是©、2©、3©、4©、5©,因而能从各有源带通滤波器的两端观察到基波和各次谐波。其屮,在理想情况卜方波的偶次谐波应该无输出信号,始终为零电平,而奇次谐波则具有很好的幅度收敛性,理想情况下奇次谐波中一、三、五、七、九次谐波的幅度比应为1:(1/3):(1/5):(1/7):(l/9)o但实际上因输入方波的占空比较难控制在50%,且方波可能有少量失真以及滤波器本身滤波特性的有限性都会使得偶次谐波分虽:不能达到理想零的悄况。为了改善模拟滤波电路滤波效果不理想的情况,信号分解与合成模块还提供了数字方式来实现信号的分解,由方波分解出具基波、三次谐波、五次谐波、七次谐波。调节调幅电位器W()l、W()2、W03可以将基波,三次谐波,五次谐波,七次谐波的幅度调节成1:1/3:1/5:1/7,通过导线将其连接至信号的合成的输入插座IN01、IN02、IN03、IN04,通过测试勾可以观察到合成后的波形。2、验证三次谐波与基波ZI'可的相位差是否为180°,五次谐波与基波Z间的相位差是否为0°。可用李沙冇图形法进行测量,其方法如下:用导线将函数发生器的方波输出端与带通滤波器输入端连接起来,即把方波信号分先后送入各帶通滤波器,如图4-1所示。图41信号分解的过程六、实验步骤1、把电信号分解为合成模块插在主板上,用导线接通此模块“电源接入”和主板上的电源(看清标识,防止接错,带保护电路),并打开此模块的电源开关。2、调节两数信号发牛器,使具输出lOKHz左右的方波(要求方波占空比为50%,这个要求较为严格),峰峰值为6V左右。将其接至该实验模块的“输入”端,用示波器观察各带通滤波器的输出即各次谐波。(注:观察频率时,可打开实验箱上的频率计实验模块。即按下该模块电源开关S2o)3、信号的分解实验提供两种方式即分立元件模拟方式和数字方式。模拟方式是采用有源带通滤波器从原信号屮过滤出各次谐波分量,市于滤波网络的幅频特性和相频特性对各次谐波的幅度和相位均有影响,所以需要调节各次谐波的相位和幅度。数字方式采用单片机输出各次谐波分虽的采样值,然后经过DA转换出各次谐波,基波幅度已经固定,只盂调节其他谐波的幅度,操作比较方便。模拟方式需要打开电源开关S1,数字方式需婆同吋打开电源开关S1,S2。4、用示波器的两个探头,直接观察基波与三次谐波的相位关系,或者采用李沙育图的方法,看其相位差是否为180°,同时考察其幅度关系,幅度Z比是否为3:1(可以用相应带通滤波器中的调相和调幅电位器进行相关的调节,先保证了相位满足关系后再调节调幅电位器使幅度满足实验的要求,以下的步骤屮均可用到调相和调幅,使我们认识到调相和调幅在信号分解和合成的重要性)。5、信号分解的数字方式则可以直接观察分解出的基波、三、五、七次谐波(需打开电源开关SI、S2),并通过调节可调电阻W()1,W()2,W()3可依次对丿应地改变三、五、七次谐波的信号幅度。通过调节WOkW02、W03可以使基波、三、五、七次谐波的幅度满足1:1/3:1/5:1/7的比例关系。6、将方波分解所得基波和三次谐波,用导线与其対应的插孔相连,观测加法器的输出“合成”波形,并记录所得的波形。7、用示波器的两个探头,直接观察基波与五次谐波的相位关