文档介绍：实验一、非正弦周期信号的分解与合成一、实验目的1、用同时分析法观测50Hz非正弦周期信号的频谱,并与其傅利叶级数各项的频率与系数作比较。2、观测基波和其谐波的合成。二、实验主要仪器与设备1、信号与系统实验箱(参考型号:TKSS-B型)2、双踪示波器。三、实验原理1、一个非正弦周期函数可以用一系列频率成整数倍的正弦函数来表示,其屮与非止弦具有和同频率的成分称为基波或一次谐波,其它成分则根据其频率为基波频率的2、3、4、…、n等倍数分别称二次、三次、四次、…、n次谐波,其幅度将随谐波次数的增加血诚小,直至无穷小。2、不同频率的谐波可以合成一个非正弦周期波,反过來,一个非正弦周期波也可以分解为无限个不同频率的谐波成分。3、一个非正弦周期函数可用傅里叶级数来表示,级数各项系数之间的关系可用一个频谱来表示,不同的非正弦周期函数具有不同的频谱图。例如,方波频谱图如图1一1表示:图1—1方波频谱图各种不同函数的波形图如图1—2所示:UmUT▲图1-2常用菲正弦波形图图1—2对应的函数表达式为:1、方波u(t)= ⑸口(ot+-sin3cot+—sin5cot+丄sin7cot+…)jc 3 5 72、三角波8U ]u(t)=—(sincot——sin3cot+tC 9—sin5cot+•••)253、半波整流込(-+-sincot--cos(ot-兀2 4 3—COS4(0tH—)154、全波整流/、4Um1 1 1片1z 、u(t)= ( cos2cot cos4cot cos6cot+…)7T2 3 15 355、矩形波u(t)=0L+込(血兰cosst+丄sh?"TjuT 2cos2(ot+-sincos3(ot+…)T 3T实验装置的结构如图1・3所示。OOO_ ——加接示波器O 法或0—1—器交流毫伏表图1—。BPF1-BPF6为调谐在基波和各次谐波上的带通滤波器,加法器用于信号的合成。四、预****要求做实验前必须认真复****教材小关于周期性信号傅里叶级数分解的有关内容。五、实验内容及步骤1、调节函数信号发生器,使其输出50Hz的方波信号,并将其接至信号分解实验模块BPF的输入端,然后细调函数信号发生器的输岀频率,使该模块的基波50Hz成分BPF的输出幅度为最大(用交流毫伏表监测)。2、将各带通滤波器的输出分别接至示波器,观测各次谐波的频率和幅值,并列表记录之。3、将方波分解所得的基波和三次谐波分量接至加法器的相应输入端,观测加法器的输出波形,并记录之。4、在3的基础上,再将五次谐波分量加到加法器的输入端,观测相加后的波形,记录之。5、分别将50Hz单和正弦半波、全波;矩形波和三角波的输出信号接至50HZ电信号分解与合成模块输入端,观测基波及各次谐波的频率和幅度,记录之。6、将50Hz单相正弦半波、全波、矩形波、三角波的基波和谐波分量分别接至加法器的相应的输入端,观测求和器的输出波形,并记录Z。六、思考题1、什么样的周期性函数没有直流分量和余弦项。2、分析理论合成的波形与实验观测到的合成波形么间误差产生的原因。七、实验注意事项1、在实验过程中,输入方波信号尽量不要失真。2、注意输入信号的基频率不亦过高。八、实验报告1、根据实验测量所得的数据,在同一坐标纸上绘制方波及其分解后所得的基波和各次谐波的波形,画出其频谱图。2、将所得的基波和三次谐波及其合成波形一同绘制在同一坐标纸上,并且把实验步骤3屮观察到的合成波形也绘制在同一坐标纸丄。3、将所得的基波、三次谐波、五次谐波及三者合成的波形一同绘画在同一坐标纸上,并把步骤4中所观测到的合成波形也绘制在同一坐标纸上,便于比较。4、回答思考题。实验二、无源和有源滤波器一、实验目的1、了解RC无源和有源滤波器的种类、基本结构及其特性。2、分析和对比无源和有源滤波器的滤波特性。3、掌握扫频仪的使用方法。二、实验主要仪器与设备1、信号与系统实验箱(参考型号:TKSS-B型)2、双踪示波器。三、原理说明1、滤波器是对输入信号的频率具有选择性的一•个二端口网络,它允许某些频率(通常是某个频带范围)的信号通过,而其它频率的信号受到衰减或抑制,这些网络可以由RLC元件或RC元件构成的无源滤波器,也可以由RC元件和有源器件构成的有源滤波器。2、根据幅频特性所表示的通过或阻止信号频率范围的不同,滤波器可分为低通滤波器(LPF)、高通滤波器(HPF)、带通滤波器(BPF)和带阻滤波器(BEF)四种。把能够通过的信号频率范围定义为通带,把阻止通过或衰减的信号频率范围定义为阻带。而通带与阻带的分界点的频率coo称为截止频率或称转折频率。图2-11116tl|H(JCO)|