信号与系统实验讲义33175.docVIP

信号与线性系统实验指导书 淮北煤炭师范学院 电子技术实验室 目 录 前言 ２ 实验一、利用频谱分析仪分析频谱 3 实验二、用同时分析法观察方波信号的频谱 6 实验三、抽样定理 8 实验四、无源和有源滤波器 12 实验五、二阶网络状态轨迹的显示 18 实验六、二阶网络函数的模拟 23 前 言 “信号与线性系统”是无线电技术、自动控制、生物医学电子土程、信号图象处理、空间技术等专业的一门重要的专业基础课，也是国内各院校相应专业的主干课程。 当前．科学技术的发展趋势既高度综合又高度分化，这要求高等院校培养的大学生，既要有坚实的理论基础，又要有严格的工程技术训练，不断提高实验研究能力、分析计算能力、总结归纳能力和解决各种实际问题的能力。 21 世纪要求培养“创造型、开发型、应用型”人才，即要求培养智力高、能力强、素质好的人才． 由于该课程核心的基本撅念、基本理论和分析方法都非常重要，而且系统性、理论性很强．为此在学习本课程时，开设必要的实验，对学生加深理解深入掌握基本理论和分析方法，培养学生分析问题和解决问题的能力，以及使抽象的概念和理论形象化、具体化，对增强学习的兴趣有极大的好处．做好本课程的实验，是学好本课程的重要教学环节 在做完每个实验后．请务必写出详细的实验报告．包括实验方法、实验过程与结果、心得和体会等。 实验一 利用频谱分析仪分析频谱 一、实验目的 1、了解频谱分析仪的工作原理。 2、学会用频谱分析仪分析信号的频谱。 二、仪器设备 1、频谱分析仪。 2、信号发生器。 3、示波器。 三、实验原理 一般周期性信号的振幅谱特性为:一是离散性，即由不连续的线条组成；二是谐波性，即频谱只出现在基波频率的整数倍频率上；三是收敛性，各条谱线的幅值随着谐波次数的增高而逐渐减小。 1、三角波 幅度谱 2、方波 幅度谱 四、实验内容及步骤 将Vp-p=0.1V，频率分别为1MHz、2MHz、5MHzLED不闪烁时进行。 六、报告要求 根据实验数据，做出频谱分布图。计算各谱线强度，验证周期性信号的振幅谱特性。 附录一 衰减器选择，参考电平和基线电平 衰减器 参考电平（顶线） 基线（底线） 功率电平 电压 功率电平 0dB -27dBm 10mV -107dBm 10dB -17dBm 31.6mV -97dBm 20dB -7dBm 0.1V -87dBm 30dB +3dBm 316mV -77dBm 40dB +13dBm 1V -67dBm 附录二 利用功率关系所确定的电平可以称为功率电平（需要计量的功率值和功率为一毫瓦的零电平功率比较），用数学表达式描述就是： Pm=10lg(P/1)dBm 其中：Pm代表功率电平。P代表需要计量的绝对功率值，单位为毫瓦mW），零电平功率为1mW。dBm表示以1mW为基准的功率电平的分贝值。mW),或者讲若以瓦为单位, 公式为： x单位：伏，R单位：欧姆 实验二 用同时分析法观察方波信号的频谱 一、实验目的 1、同时分析法观测方波信号的频谱，并与方波的傅里叶级数各项的频谱与系数作比较。 2、观测基波和其各次谐波分量的合成的波形。 二、仪器设备 1、信号与系统实验箱。 2、双踪示波器。 三、实验原理 任何电信号都是由各种不同频率、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。而非周期信号包含了从零到无穷大的所有频率成份，每一频率成份的幅度均趋向无限小，但其相对大小是不同的。 通过一个选频网络可以将电信号中所包含的某一频率成份提取出来。本实验采用最简单的选频网络是一个LC谐振回路。因此对周期信号波形分解的实验方案如图2-1所示。 图2-1 方波信号的分解 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并联谐振回路串联而成的电路上。从每一谐振回路两端可以用示波器观察到相应频率的正弦波。若有一个谐振回路既不谐振于基波又不谐振于谐波，则观察不到波形。本实验所用的被测信号是50Hz的方波，由傅里叶级数