实验二方波信号的分解与合成及相位幅度对波形合成的影响.pdfVIP

实验二 方波信号的分解与合成及 相位、 幅度对波形合成的影响 （4 学时） 一 、实验目的 1 、通过观察方波信号的分解与合成过程，理解利用傅利叶级数进行信号频谱分析的方法。 2 、了解频率失真和相位失真对方波信号合成波形的影响。 3、 加深理解相位对波形合成中的作用。 4、 加深理解幅值对波形合成的作用。 二 、实验内容 1、通过观察方波信号的分解与合成过程，进一步理解信号的频谱分析方法。 2、了解频率失真和相位失真对方波信号合成波形的影响。 3、加深理解相位对波形合成中的作用。 4、加深理解幅值对波形合成的作用 。 三、实验原理说明 2．1 电信号的分解 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 频率成分， 每一频率成分的幅度均趋向无限小。 如图 4 －1 所示方波信号的傅里叶级数展开式为 4 A 1 1 f (t ) (sin t sin 3 t sin 5 t ) 3 5 （2 －1） 2 其中 为方波信号的角频率。 T 1 图 2－1 方波信号 由式（ 2－1）可知，方波信号中只含奇次谐波的正弦分量。通过一选频网络可以将方波信 号中所包含的各次谐波分量提取出来。本实验采用有源带通滤波器作为选频网络，共 5 路。各 带通滤波器的 BW＝2Hz，如图 2 －2 所示。 500Hz u5 400Hz u 4 300Hz u3 ui 200Hz u2 100Hz u1 图 2 －2 带通滤波器 将被测信号加到选频网络上，从每一带通滤波器的输出端可以用示波器观察到相应频率的 谐波分量。本实验采用的被测信号为 100Hz 的方波，通过各滤波器后，可观察到 1、 3、5 次谐 波，如图 2 －3 。而 2 、4 次谐波在理想情况下应该无输出信号，但实际上方波可能有少量失真 以及受滤波器本身滤波特性的限制而使偶次谐波分量未能达到理想的情况。