信号与系统实验.doc

实验一信号与系统认知
一、实验目的
1、了解实验室的规章制度、强化安全教育、说明考核方法。
2、学****示波器、实验箱的使用、操作知识;
3、学****常用连续周期信号的波形以及常用系统的作用。
二、实验仪器
1、信号与系统实验箱(本次实验使用其自带的简易信号源,以及实验箱上的“信号通过系统”部分。)
2、示波器
三、实验原理
1、滤波器
滤波器是一种常用的系统,它的作用为阻止某些频率信号通过,或只允许某些频率的信号通过。 滤波器主要有四种:
这是四种滤波器的理想状态,实际上的滤波器只能接近这些效果,因此通常的滤波器有一些常用的参数:如带宽、矩形系数等。
通带范围:与滤波器最低衰减处比,衰减在3dB以下的频率范围。
2、线性系统
线性系统是现实中广泛应用的一种系统,线性也是之后课程中默认为系统都具有的一种系统性质。系统的线性表现在可加性与齐次性上。
齐次性:输入信号增加为原来的a倍时,输出信号也增加到原来的a倍。
四、预****要求
1、复****安全操作的知识。
2、学****或复****示波器的使用方法。
3、复****典型周期信号的波形及其性质。
4、复****线性系统、滤波器的性质。
5、撰写预****报告。
五、实验内容及步骤
1、讲授实验室的规章制度、强化安全教育、说明考核方法
2、通过示波器,读出实验箱自带信号源各种信号的频率范围
(1)测试信号源1的各种信号参数,并填入表1-1。
(2)测试信号源2的各种信号参数,并填入表1-2。
表1-1
信号测量1
方波
三角波
正弦波
最大幅值
最高频率
最低频率
表1-2
信号测量2
最大幅值
最大脉宽
最小脉宽
方波2
3、测量滤波器
根据相应测量方法,用双踪示波器测出实验箱自带的滤波器在各频率点的输入输出幅度(先把双踪示波器两个接口都接到所测系统的输入端,调节到都可以读出输入幅度值,并把两侧幅度档位调为一致,记录下这个幅度值;之后,将示波器的一侧改接入所测系统的输出端,再调节用于输入的信号源,将信号频率其调至表1-3中标示的值,并使输入信号幅度保持原幅度值不变。观察输出波形幅度的变化,并与原来的幅度作比较,记录变化后的幅度值。
),并将相应数据计入表1-3中。
表1-3
低通
高通
带通
输入
50Hz
100Hz
150Hz
200Hz
500Hz
1KHz

2KHz

3KHz
4KHz
6KHz
8KHz
10KHz
4、测量线性系统
(1)齐次性的验证
自选一个输入信号,观察输出信号的波形并记录输入输出信号的参数,将输入信号的幅度增强为原信号的一定倍数后,再对输入输出输出参数进行记录,对比变化前后的输出。将相关数据计入表1-4.。
表1-4
信号参数
信号种类
信号频率
信号幅度
X1(t)
X2(t)
Y1(t)
Y2(t)
(2)叠加性的验证
自选两个输入信号,分别观察两者对应的输出信号波形并记录,将两者的叠加作为新的输入信号,观察对应输出信号的波形并记录
六、实验报告
1、整理实验数据
2、实验总结。
实验二系统的时域分析
一、实验目的
1、了解实验室的规章制度、强化安全教育、说明考核方法。
2、复********示波器、实验箱的使用、操作知识;
3、学****并验证系统的时域分析方法。
二、实验仪器
1、信号与系统实验箱(本次实验使用其自带的简易信号源,以及实验箱上的“时域分析”部分。)
2、示波器。
三、实验原理
1、时域分析
对系统的分析,就是分析系统在有信号通过时会产生什么样的响应,时域分析是指在时域范围内,也就是在系统关系式为以时间t为变量的表达式的前提下,对系统进行的分析。主要是通过建立激励与表征系统特性的时域数学模型,采用经典的方法直接求出解来。
2、描述电路系统的微分方程的建立
在课程中默认的系统为电路系统,响应与激励则是电路中的电压、电流值。通过基本元件的电压电流关系,以及低频时使用的基尔霍夫定律(回路中电压降为0,同一节点流入流出的总电流相等),或高频时的传输线原理,建立相应的微分方程。
基本元件电压电流关系:
电阻:
电容:
电感:
3、微分方程的求解
微分方程的求解方法主要是通过将相应的特征方程(将原方程齐次化后,将函数的多阶导数替换为常数的同样次方,获得的方程)进行求解。并由求解特征方程获得的特征根、以及输入信号的形式、原方程以及初始状态四者获得所求的微分方程的解。
微分方程的解有两种分解形式,总的完全解是一致的,只是求解的顺序有些不同。
通解+特解零输入相应+零状态响应
求解齐次解求解齐次解
↓↓
根据输入及齐次解求特解形式根据初始条件求齐次解系数得零输