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23、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-、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入相应↓↓特解形式代入原方程求特解系数根据齐次解求特解形式↓↓根据初始条件及特解求齐次解系数得通解将特解形式与齐次解形式之和代入原方程求得零状态响应四、预****要求1、复****安全操作的知识。2、复****示波器的使用方法。3、复****微分方程的建立与求解的过程。5、预先对实验所用的系统进行理论分析和计算。4、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、观察实验箱上“时域分析”的部分,记录参数