电气学科大类
10 级
《信号与控制综合实验》课程
实 验 报 告
(基本实验一:信号与系统基本实验)
姓 名 学号 专业班号
同组者1 学号 专业班号 指导教师 日 期 2012年12月6日
实验成绩 评 阅 人
实验评分表
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实验编号名称/内容（此列由学生自己填实验分值 评分 写） 实验三：非正弦周期信号的分解与合 成 实验五：无源滤波器与有源滤波器 基本实验 实验六：LPF、HPF、BPF、BEF间的 变换 实验七：信号的采样与恢复 实验八：调制与解调 实验名称/内容 实验分值 评分 不同阶数的相同类型的滤波器的滤波 效果 设计性实验 实验名称/内容 创新性实验 教师评价意见 实验分值 评分 总分
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目录
实验三：非正弦周期信号的分解与合成............................................................ 4 一、 实验任务...................................................................................................... 4 二、目标................................................................................................................ 4 三、总体方案设计................................................................................................ 4 四、实验结果及结果分析.................................................................................... 4 五、实验思考题.................................................................................................... 8 六、实验心得........................................................................................................ 9 一、 实验任务.................................................................................................... 10 二、目标.............................................................................................................. 10 三、总体方案设计.............................................................................................. 10 五、实验思考题.................................................................................................. 18 六、实验心得...................................................................................................... 18 实验六：LPF、HPF、BPF、BEF间的变换................................................................. 19
一、 实验任务.................................................................................................... 19 二、目标.............................................................................................................. 19 三、总体方案设计.............................................................................................. 19 四、实验结果及结果分析.................................................................................. 20 五、实验思考题.................................................................................................. 25 六、实验心得...................................................................................................... 26 实验七：信号的采集与恢复...................................................................................... 27
一、 实验任务.................................................................................................... 27 二、目标.............................................................................................................. 27 三、总体方案设计.............................................................................................. 27 四、实验结果及结果分析.................................................................................. 28 五、实验心得...................................................................................................... 34 实验八：调制与解调.................................................................................................. 35
一、 实验任务.................................................................................................... 35 二、目标.............................................................................................................. 35 三、总体方案设计.............................................................................................. 35 四、实验结果及结果分析.................................................................................. 36 五、实验思考题.................................................................................................. 38 六、实验心得...................................................................................................... 38 设计性实验：不同阶数相同类型的滤波器的滤波效果.......................................... 40
一、实验目的...................................................................................................... 40 二、实验目标...................................................................................................... 40 三、总体方案设计.............................................................................................. 40 四、实验结果及结果分析.................................................................................. 44 五、实验心得...................................................................................................... 49 附录...................................................................................................................... 50
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实验三：非正弦周期信号的分解与合成
一、 实验任务
1.了解信号的频率特征和信号的分解及合成的方法。
2.学会用不同频率、不同相位的正弦信号合成为某个非正弦的周期信号。 3.掌握低通滤波器、带通滤波器和加法器的设计方法。 二、目标
1.用示波器观察方波分解所得到的基波、三次谐波、五次谐波的幅值与波形。 2.用示波器观察基波、三次谐波的合成波形以及基波、三次谐波、五次谐波的合成波形。
三、总体方案设计 1.方波的分解
易知，方波的傅里叶级数表达式如下所示。
4Um111u(t)?[sin(wt)?sin(3wt)?sin(5wt)?sin(7wt)?...]
?357其中，Um为方波的幅值，w为方波的角频率。
从上面的表达式可以知道，方波由一系列的不同频率不同幅值的正弦波合成。
将方波信号通过相应的滤波器即可以得到不同频率的正弦波。例如将方波信号通过低通滤波器可以得到基波，通过带通滤波器可以得到三次谐波和五次谐波。
2.方波的合成
将上述滤波所得到的基波和三次谐波进行调相和调幅，使其相位相同，幅值比为3:1。然后，将基波与三次谐波分别接到加法器的相应输入端，即可以得到基波与三次谐波的合成波形。
将上述滤波所得到的基波、三次谐波和五次谐波进行调相和调幅，使其相位相同，幅值比为15:5:3。然后，将基波、三次谐波和五次谐波分别接到加法器的相应输入端，即可以得到基波、三次谐波和五次谐波的合成波形。
四、实验结果及结果分析 1.方波的分解及合成 （1）基波的波形
调节函数信号发生器使其输出50Hz的方波信号，使其输入峰峰值恒定（例
如6.24V），将示波器CH1接输入方波信号，CH2接TP1，即可以得到方波和基波
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的波形，如图1所示。
图 1 方波及其基波的波形
实验结果分析：由于基波的频率就是方波的频率，因此为50Hz。根据傅里
4Um叶级数的基波系数，可知其幅值理论为A??4*6.24/??7.95V。实际上却
?为6.08V。经过分析知，基波是通过滤波得到的，而滤波器的增益并不为1（因为后面为了合成波形较好，可以对其进行调幅调相）。因此幅值为6.08V在情理之中。
（2）三次谐波的波形
将示波器的CH1接输入方波信号，CH2接TP2，即可以得到方波和三次谐波的波形，如图2所示。
图 2方波及其三次谐波的波形
实验结果分析：由于三次谐波的频率就是方波频率的三倍，因此应为150Hz。 考虑到方波的频率波动及测量误差，实测值151.5Hz可以接受。根据傅里叶级数
4Um的基波系数，可知其幅值理论为A??4*6.24/?/3?2.65V。实际上却为
3?2.04V。经过分析知，三次谐波是通过滤波得到的，而滤波器的增益并不为1（因为后面为了合成波形较好，可以对其进行调幅调相）。因此幅值为2.04V是正常的。
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