信号与系统实验指导书
3、使函数信号发生器输出正弦波或三角波，重做上述实验。（注：当测试正弦波或三角波时，信号的峰峰值应在2V以上。）
4、将K601的跳线连接为2、3脚，即外测频率档。将单片机低频信号发生器的输出端OUT801接到该模块的输入端，让单片机低频信号发生器产生一正弦波，从频率计中读出信号的频率，并与实验二中结果进行比较。 五、实验结果：
1、描绘函数信号发生器产生的一定频率、峰峰值为10V的方波，并分别记录示波器和数码管所显示的该信号的频率。
2、描绘函数信号发生器产生的一定频率、峰峰值为10V的正弦波，并分别记录示波器和数码管所显示的该信号的频率。
3、描绘函数信号发生器产生的一定频率、峰峰值为10V的三角波，并分别记录示波器和数码管所显示的该信号的频率。
第９页
信号与系统实验指导书
实验四 扫频源
一、实验目的：
1、了解扫频源的工作原理及其作用。 2、掌握扫频源模块的使用方法。 二、实验仪器：
1、信号与系统实验箱。 2、20M双踪示波器一台。 三、原理与模块简介：
1、点频法
利用普通的信号发生器测试频率特性时，需要配合使用电压表，逐点调整信号发生器的输出频率，用电压表记下相应的被测设备或系统的幅度数值，然后在直角坐标平面上以频率为横坐标，以记录的数值（如幅度）为纵坐标，描绘出被测器件的频率特性。这种测试方法称为“点频法”。“点频法”虽然准确度较高，但很繁琐而费时，有些频率间隔不够密就被漏去，难以全面了解被测系统的频率特性。 2、扫频信号源
输出频率随时间在一定范围内反复扫描的正弦波信号发生器称之为扫频信号发生器，使用这种仪器就可以实现频率特性的自动或半自动测试，达到简便又快捷的目的。扫频信号源的作用是提供频率按一定规律变化的扫频信号，应具备以下功能：(1)频率：宽带线性扫频，寄生调频小，谐波含量低；(2)功率：输出大且输出口反射小，有良好的内稳幅和接受外稳幅的能力，漂移小；(3)工作方式：有固定频率和扫频输出，扫速可调。
使用扫频信号发生器，配合一些设备（如检波器、移相器、示波器等），可以方便地测量被测设备或系统的频率特性、动态特性和信号的频谱，因而在自动和半自动测量中获得越来越广泛的应用。示波器适合于在定性或半定性扫频测量中作指示器用，可以在全频段上给出直观的测量结果。
与普通正弦信号发生器一样，扫频信号发生器包括：正弦波振荡器、电平调制器和输出衰减器等部分。扫频信号发生器的方框图如图4-1所示。正弦振荡器在扫频电压的作用下，按一定的规律，在一定的范围内反复扫描。扫频电压由扫描电压发生器产生，有的呈锯齿波，有的为三角波，其扫频则为线性；如果扫频电压呈对数形，则扫频规律是对数的。前者能获得均匀的频率刻度，是最常用的工作方式；后者适用于宽带扫频的情况。本扫频信号发生器的扫频电压为锯齿波，由单片机低频信号发生器模块产生。它的核心器件采用的是ICL8038函数发生器，其工作原理见实验一。由于单片机低频信号发生器产生的扫频控制电压锯齿波为双极性波形，但函数发生器ICL8038的频率控制端的输入电压范围为3.8V—12V，为了避免输出的扫频信号失真，需让锯齿波在3.8V—12V之间线性变化，本模块采用一加法器电路实现此功能。
第１０页
信号与系统实验指导书
扫频电压发生器 正弦 振荡器 放大器 电平 调制器 输出 衰减器
图4-1 扫频信号发生器方框图
输出扫频信号的频段取决于外接电阻R303、R304及外接电容C，具体为：
10.33f?若R303=R304=R，则f?，在本模块中，R303=R304=4.7K，外
RC?R303C?R304??1??0.66??2R303?R304?接电容受开关控制，因此，当选择不同的开关时，输出扫频信号的频段也就不同。
3、该模块的结构框图如图4-2所示：
图4-2 扫频源模块框图
4、该模块的面板结构图如图4-3所示：
输入端TP701
旋钮W705
接地端GND71
输出端TP702
各扫频段电源指示灯
扫频输出端 扫速升 扫速降
各扫频段开关
电源指示灯
该模块开关S7
图4-3 扫频源模块面板结构图
四、实验内容及步骤：
1、接好实验箱电源，按下船形开关，总电源开关及单片机低频信号发生器模块电源开关S8，并使其输出锯齿波。按下扫频源模块的开关S7。
第１１页
信号与系统实验指导书
2、先用示波器观察扫频源模块TP701处的波形是否为线性控制信号（锯齿波），然后再用示波器观察扫频源模块8038的第8脚的线性电压应大致在3.8V~12V。
3、选中“扫频段9”，则与之相对应的指示灯亮。用示波器观察输出端TP702的扫频输出信号，按“扫速降”或“扫速升”键，以选择扫频信号的输出速度，注意扫频输出信号的变化。
4、调节W705，可改变扫频信号的输出幅度。
5、选中“扫频段8”，重做上述实验，观察扫频输出信号有何不同。（注：每一时刻只能有一个扫频段开关按下，此时扫频输出的信号才与该频段相对应。）按照同样的方法可以观察不同扫频段的扫频信号。（注：“扫频段9”输出的波形频率最低，“扫频段1”输出的波形频率最高。）
注：扫频源各扫频段的频率范围大约是：
① 扫频段1：33KHz—220KHz ② 扫频段2：21KHz—155KHz ③ 扫频段3：12KHz—95KHz ④ 扫频段4：7KHz—59KHz ⑤ 扫频段5：5KHz—42KHz ⑥ 扫频段6：2.9KHz—22KHz ⑦ 扫频段7：1.8KHz—13.5KHz ⑧ 扫频段8：1.3KHz—9.6KHz ⑨ 扫频段9：0.3KHz—2.4KHz
五、实验结果：
第１２页
信号与系统实验指导书
实验五 信号的分解与合成
一、实验目的：
1、观察方波分解后各次谐波的波形。 2、观测基波和各次谐波的合成波形。
3、观察李沙育图形，了解用李沙育图形测量频率的方法。 二、实验仪器：
1、信号与系统实验箱。 2、20M双踪示波器一台。 三、原理与模块简介：
1、原理：
(1)傅里叶级数展开：
任何电信号都是由各种不同频率、幅度和初相的正弦波叠加而成的。周期信号的傅里叶级数展开式为：
?a0f(t)???(ancosn?1t?bnsinn?1t)2n?1
其中f(t)是以T=2π/ω为周期的函数，且在[-T/2，T/2]上可积，
an?2T/22T/2f(t)cosn?tdt,(n?0,1,2???)b?1n??f(t)sinn?1tdt,(n?0,1,2???) T?T/2T?T/2由以上展开式可知，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分，每一频率成分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分提取出来。本实验即采用有源带通滤波器作为选频网络，对周期信号进行分解；再通过一个加法器进行合成。 (2)李沙育图形
当基波与三次谐波相位差分别为0o（即过零点重合）、90o、180o时，波形如图5-1所示。这是基波与三次谐波产生的典型的李沙育图，通过图形上下端及两旁的波峰个数，可确定频率比为1：3，可用同样的方法观察基波与五次谐波的频比，应为1：5。
图5-1 基波与三次谐波相位差的观察
2、该模块的面板结构图如图5-2所示：
第１３页