1、觀察信號(hào)波形的分解與合成。

2、研究頻率失真與相位失真。

二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

1、信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)。

3、40MHz雙蹤示波器

三、 實(shí)驗(yàn)原理：

任何電信號(hào)都是由各種不同的頻率、幅度和初相的正弦波疊加而成的。對(duì)數(shù)字信號(hào)由它的傅立葉級(jí)數(shù)展開可知。各次諧波為基波頻率的整數(shù)倍。而非周期信號(hào)包含了從零到無(wú)窮大的所有頻率成分，每一頻率成分均趨向無(wú)限小，但其相對(duì)大小是不同的。

通過(guò)一個(gè)選頻網(wǎng)絡(luò)可以將電信號(hào)中所包含的某一頻率成分提取出來(lái)。最簡(jiǎn)單的選頻網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)諧振回路，因此對(duì)信號(hào)波形進(jìn)行分解的是實(shí)驗(yàn)方案如圖4－1所示。

圖4－1 電信號(hào)波形分解

?將被測(cè)信號(hào)加到分別調(diào)諧于基波與各次諧波頻率的一系列諧振回路。從每一諧振回路兩端可以用示波器觀察到被取出的各種正弦波。若有一個(gè)諧振回路即不諧振于基波又不諧振于諧波，則用示波器在它的兩端一定觀察不到波形。若被測(cè)信號(hào)是50kHz的方波，由傅氏級(jí)數(shù)展開可知應(yīng)使L200C200諧振于50kHz，L201C201諧振于150kHz，L202C202諧振于250kHz，L203C203諧振于350kHz，L204C204諧振于450kHz則一定能從各次諧波回路兩端觀察到基波和各次諧波。反之，若干頻率、振幅和初相各不相同的正弦波可以合成各種非正弦波。如將頻率為1f，3f，5f,7f……，振幅比例為：1：1/3：1/5：1/7；……的一系列正弦波疊加可以合成一個(gè)方波，若相疊加的兩個(gè)正弦信號(hào)的頻率和幅度都不變，僅是初相發(fā)生變化，則其合成的信號(hào)也不大一樣。見圖4－2。

圖4－2 初相不同的合成波形

觀察波形合成的實(shí)驗(yàn)方案如圖:

圖4-3 波形合成的實(shí)驗(yàn)方案

?? 由CPU產(chǎn)生的1f，3f，5f，7f正弦波。將各次諧波幅度分別調(diào)節(jié)為基波1f幅度的1/n，則它們通過(guò)加法器后合成的結(jié)果為一方波。若“三次諧波反相”，“五次諧波反相”和“七次諧波反相”合成到加法器輸出，則相當(dāng)于初相發(fā)生變化，此時(shí)合成的波形會(huì)發(fā)生變化，這種由于諧波相位變化而使波形發(fā)生失真稱為“相位失真”。若“頻率2”， “頻率3”或“頻率4”斷開，則在相疊加的正弦波中缺少了一種頻率成分，合成的波形也會(huì)發(fā)生變化，這種失真稱為“頻率失真”。

四、 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)

1、按比例繪出1f到3f迭加，1f與3f，5f相迭加，以及1f，3f，5f，7f相迭加的波形。

2、按比例繪出1f，5f迭加，1f，5f，7f相迭加，以及1f，3f，7f相迭加后的波形。

3、按比例繪出1f，3f反相，5f，7f相迭加的波形。

五、? 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

1、觀察方波的分解：（此模塊的右邊）

按實(shí)驗(yàn)電路，將函數(shù)發(fā)生器模塊的輸出（通過(guò)跳線K302選擇“方波”，跳線K301選擇頻段“高”，調(diào)節(jié)電位器W301（頻率細(xì)調(diào)）和電位器W302（占空比調(diào)節(jié)），使其輸出一個(gè)占空比為50％，頻率為50k的方波）與信號(hào)分解實(shí)驗(yàn)電路的各次諧波的輸入（“輸入1”“輸入2”“輸入3”“輸入4”“輸入5”）依次相連。用示波器觀察并記錄信號(hào)源的波形，并測(cè)出其頻率。依次觀察“基波”，“三次諧波”，“五次諧波”，“七次諧波”，“九次諧波”兩端間的波形，測(cè)出振幅和頻率。

2、觀察方波的合成：（此模塊的左邊）

按實(shí)驗(yàn)圖4-3線路，用示波器觀察并調(diào)節(jié)1f，3f，5f，7f正弦波的振幅（通過(guò)電位器W200、W201、W202調(diào)節(jié)“三次諧波”、“五次諧波”、“七次諧波”的幅度，使其與基波幅度的比例為1：3：5：7），錄個(gè)波形的頻率，振幅和相位。再用導(dǎo)線把基波及各次諧波和插孔（“頻率1”“頻率2”“頻率3”“頻率4”）依次相連，用示波器觀察由插孔“合成輸出”輸出的正弦波合成波形。并與實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)1相比較。

3、觀察相位失真的波形：

按實(shí)驗(yàn)線路，用導(dǎo)線將“反相輸入1”和“三次諧波反相”相連，觀察此信號(hào)的相位變化，再觀察合成信號(hào)的波形，并與實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)3相比較。

1、觀察頻率失真的波形：

將實(shí)驗(yàn)線路上插孔“頻率2”或“頻率3”不接導(dǎo)線，觀察合成信號(hào)的波形，并分別與實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)2相比較。

六、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求

1、整理并繪出實(shí)驗(yàn)中所觀察到的各種波形，指出他們之間的聯(lián)系。

2、將具有相位失真與頻率失真的波形與無(wú)失真的合成波形相比較。

3、總結(jié)實(shí)驗(yàn)心得與體會(huì)。