实验11矩形脉冲信号的合成.doc

实验11 矩形脉冲信号的合成 一、实验目的 1. 进一步了解波形分解与合成原理； 2. 进一步掌握用傅里叶级数进行谐波分析的方法； 3. 观察矩形脉冲信号分解出的各谐波分量可以通过叠加合成出原矩形脉冲信号。 二、实验原理说明 实验原理部分参考实验10，矩形脉冲信号的分解实验。 矩形脉冲信号通过8路滤波器输出的各次谐波分量可通过一个加法器，合成还原为原输入的矩形脉冲信号，合成后的波形可以用示波器在观测点TP809进行观测。如果滤波器设计正确，则分解前的原始信号（观测TP501）和合成后的信号应该相同。信号波形的合成电路图如图11-1所示。 图11-1 信号合成电路图 三、实验内容 观察和记录信号的合成：注意4个跳线器K801、K802、K803、K804放在左边位置。4个跳线器的功能在实验4中介绍。 四、实验步骤 1．输入的矩形脉冲信号，（的矩形脉冲信号又称为方波信号），。 2．电路中用8根导线分别控制各路滤波器输出的谐波是否参加信号合成，用导线把P801与P809连接起来，则基波参于信号的合成。用导线把P802与P810连接起来，则二次谐波参于信号的合成，以此类推，若8根导线依次连接P801－P809、P802－P810、 P803－P811、P804－P812、P805－P813、P806－P814、P807－P815、P808－P816，则各次谐波全部参于信号合成。另外可以选择多种组合进行波形合成，例如可选择基波和三次谐波的合成；可选择基波、三次谐波和五次谐波的合成等等。 3．按表11-1的要求，在输出端观察和记录合成结果，调节电位器W805可改变合成后信号的幅度。 表11-1 矩形脉冲信号的各次谐波之间的合成 波形合成要求 合成后的波形 基波与三次谐波合成 三次与五次谐波合成 基波与五次谐波合成 基波、三次与五次谐波合成 基波、二、三、四、五、六、七及八次以上高次谐波的合成 没有二次谐波的其他谐波合成 没有五次谐波的其他谐波合成 没有八次以上高次谐波的其他谐波合成 五、实验设备 1. 信号与系统实验箱 1台 2. 双踪示波器 1台 四、实验报告要求 1. 据示波器上的显示结果，画图填写表11-1。 2. 矩形脉冲信号为例，总结周期信号的分解与合成原理。 答：以矩形脉冲信号为例看，周期信号可分解为无穷多个不同频率的正弦信号。而周期信号波形经傅里叶级数分解以后，取有限项级数相加可以合成一信号使其逼近原信号。且对于具有不连续点的波形，所取级数项数越多，波形越接近于原波形，但在跳变点处的峰起（上冲）值不能减小，此峰起随项数增多向跳变点靠近，而峰起值趋近于跳变值的9%。 七、思考题 方波信号在哪些谐波分量上幅度为零？请画出信号频率为2KHz的方波信号的频谱图（取最高频率点为10次谐波）。 答：方波信号的偶次谐波分量上幅度为零。信号频率为2KHz的方波信号的频谱图如图下所示：