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信号与系统上机实验报告 实验项目二：连续周期信号的分解与合成 一、实验项目名称：连续周期信号的分解与合成 二、实验目的与任务： 目的：让学生感受和理解连续信号的分解、合成和谱分析。 任务： 1、记录实验中观察到的波形和频谱。 2、析观察结果，并与理论结果作比较。 三、实验原理： 连续周期信号展开为傅立叶级数：， ，为基波频率，为周期。 傅立叶级数的系数称为频谱。，称为幅度频谱。 傅立叶级数表示连续周期信号分解为直流与基波、第2~5次谐波成分等相加。 四、实验内容： 打开PC机端软件SSP.EXE，在下拉菜单“实验选择”中选择“实验二”；使用串口电缆连接计算机串口和实验箱串口，打开实验箱电源。按图3.2-1的模块连线示意图连接各模块。并确认U32按钮1~5处于弹起状态。 图3.2-1 实验二的模块连线示意图 实验内容（一）、占空比为12.5%周期方波信号的分解与合成 实验步骤： 信号选择：按实验箱键盘“2”选择“方波”，再按“＋、－”设置方波频率为“600Hz”；按F2键把占空比设为：12.5%。 点击SSP软件界面上的按钮，可以观察到如图3.2-2所示波形。 记录并描绘观察到的波形和频谱（线性尺度）。读出并记录直流和前5次谐波谱幅度值。 信号与系统实验板的加法指示模块U32的按钮1~5分别代表直流与基波、第2~5次谐波成分等相加；按下第n个按钮，就可观察到直流与第n次谐波相加的时间波形及频谱；同时按下多个按钮，就可观察到直流与各按钮所代表的谐波相加的时间波形及频谱。按下相应按钮后，点击SSP软件界面上的按钮，再点击按钮，就可以观察到如图3.2-3～3.2-7所示合成波形。 记录并描绘观察到的波形和频谱（线性尺度）。 图3.2-2 占空比12.5％的周期方波信号波形和频谱（600Hz，线性尺度） 1.39974 图3.2-3 直流与基波相加(按下按钮1，其余弹起) X:1.37 Y:0.546152 0.198097 0.145378 图3.2-4 直流与基波、二次谐波相加(按下按钮1、2，其余弹起) x:3.09 Y:0.838245 0.198606 0.145569 0.135884 图3.2-5 直流与基波、二、三次谐波相加 x:4.73 y:1.10483 0.203996 0.145287 0.135619 0.130594 图3.2-6 直流与基波、二、三、四次谐波相加 x:1.41 y:1.31252 0.201552 0.145284 0.135944 0.130616 0.0974553 图3.2-7 直流与基波、二、三、四、五次谐波相加 x:4.74 y:1.4861 0.205841 0.144919 0.135756 0.130555 0.0975391 0.0754365 实验内容（二）、占空比为50%周期方波信号的分解与合成 实验步骤： 信号选择：按实验箱键盘“2”选择“方波”，再按“＋、－”设置方波频率为“1kHz”；按F2键把占空比设为：50%。 点击SSP软件界面上的按钮，记录并描绘观察到的波形和频谱（线性尺度）。读出并记录直流和前5次谐波谱幅度值。 重复实验内容（一）的实验步骤3，记录并描绘观察到的波形和频谱（线性尺度）。 图3.2-8 直流与基波相加 x: 0.03 y: 1.4388 图3.2-9 直流与基波、二次谐波相加 x;6.25 y: 1.6338 0.711886 0.357693 图3.2-10 直流与基波、二、三次谐波相加 x:1.38 y:1.57856 0.709929 0.358305 图3.2-11 直流与基波、二、三、四次谐波相加 0.718603 0.357432 0.122259 图3.2-12 直流与基波、二、三、四、五次谐波相加 0.729683 0.355517 0.122103 0.0752562 思考问题： （1）求出周期方波信号的幅度谱表达式，当占空比为12.5%、50%时，各自频谱有何异同之处？ （2）若将周期方波信号的周期增大（频率减小，如200Hz），频谱有何变化？ 五、项目需用仪器设备名称：数字信号处理实验箱、信号与系统实验板的加法指示模块U32、PC机端信号与系统实验软件、＋5V电源 六、所需主要元器件及耗材：连接线、计算机串口连接线 实验项目三：连续系统的幅频特性 实验项目名称：连续系统的幅频特性测量 实验目的与任务 目的：使学生对系统的频率特性有深入了解。 任务：记录不同频率正弦波通过低通、带通滤波器的响应波形，测量其幅度，拟合出频率响应的幅度特性；分析两个滤波器的截止频率。 实验原理 正弦波信号 输入连续LTI系统，输出 仍为正弦波信号。 图3.3-1信号输入连续