信号与系统实验指导书--060508 - 图文

实验一 信号频谱的分析

一、实验目的

1、学习频谱分析仪的用法。

2、实际观察各种信号的频谱的分布，与理论分析相比较，以便深入理解信号频谱的意义。 3、了解实际的信号的频谱分布情况

二、实验仪器

1．双踪示波器（TDS2012） 2．低频函数发生器（ ） 3．高频信号发生器（QF1055A） 4．频谱分析仪（ ）

三、预习要求

1．复习信号频谱分析的原理； 2．了解时域与频域之间的关系；

3．实验用电子仪器的基本原理和使用方法。

四、实验原理

傅里叶变换

非周期信号的频谱函数?

F(j?)?|F(?)|ej?(?)

习惯上将|F(ω)|~ω的关系曲线称为非周期信号的幅度频谱 (F(ω)并不是幅度!)。 而将φ(ω)~ω曲线称为相位频谱，它们都是ω的连续函数。 频谱分析仪的作用就是画出|F(ω)|~ω的关系曲线

五、实验步骤及内容

1、打开函数发生器，分别产生正弦波，方波，三角波，锯齿波，窄脉冲等周期信号，用频谱分析仪观察记录其频谱图。

2、用高频信号发生器产生正弦波，调幅波，调频波，用频谱分析仪观察记录其频谱图。 3、将频谱分析仪连接接收天线，观察空间发射的电波的频谱，记录各广播电台的频谱图。测量其中心频率和带宽。

六、实验报告要求

1、详细记录实验中观察的各种信号的时域波形图和频域的频谱图

2、对周期信号与非周期信号的频谱进行比较，从理论和实际观察两个方面分析二者之间的差异

3、对已调制信号的频谱载波的频谱进行观察和比较

七、实验研究与思考

1、周期信号与非周期信号的频谱有何差异？ 2、实际发射的调制信号的频带宽度大致是多少？

实验二 系统频率特性的测量

一、实验目的

1、掌握二阶网络的构成方法。 2、掌握二阶网络的系统响应特性。 3、了解二阶网络波特图的测量方法。

二、实验仪器

1、双踪示波器（TDS2012） 2、信号与系统实验箱 3、二阶系统分析模块一块

三、预习要求

1．复习二阶系统的原理； 2．了解二阶网络的系统响应特性； 3．了解二阶网络波特图的测量方法； 4．实验用电子仪器的基本原理和使用方法。

四、实验原理

1、波特图

频率特性曲线是实际中用的最多的频率特性形式，而波特图则是描述频率特性曲线的一种很好方式，同时波特图提出用对数坐标绘制波特图的 方法，简化了计算和作图。

下面分析波特图的绘制原理：

设系统传函为

H(?)?H(?)ej?H(?) 对其两边取自然对数，有

ln??H??????lnH????j?H????G????j?H???

式中，G????lnH???称为对数增益，简称为增益,?H???是相位，单位为弧度或度。工程应用中增益通常用分贝（dB）为单位表示，此时应对H???取常用对数并乘以20，即

G????20lgH??? （dB）

工程应用中，通常将频率坐标用对数尺度表示，称以系统频率响应模的对数和相位大小关于对数频率坐标所作出的频率特性曲线为波特图。其中 G???～20lg?曲线称为幅度波特图，?H???～20lg?曲线称为相位波特图。

2、二阶系统

在电路系统中，二阶系统是一阶系统的扩展，与一阶系统一样是构成复杂系统基本单元。一般二阶系统的构成电路如下图：

图2-7-1 二阶系统

二阶系统的传输函数一般可以写成：

?n2H(s)?2 s?2??ns??n?

其中

?n?1RC??LC,2L 二阶网络的频响函数可以进一步化解为：

?n2?b?b2?4acH(?)??22 (j?)?2??nj???n(j??C1)(j??C2)

C1????n??n?2?1

C2????n??n?2?1

在二阶系统中ξ为二阶系统的阻尼系数，当0＜ξ＜1时系统处于欠阻尼振荡，其单位

冲激响应是一个振荡的过程。当ξ＞1时系统处于过阻尼振荡，其单位冲激响应是一个衰减过程。当ξ＝1时系统处于临界阻尼状态。

二阶网络在不同阻尼状态下的单位阶跃响应曲线如下图所示：

图2-7-2 二阶系统的阶跃响应

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