电子科大2012信号与系统实验报告

电 子 科 技 大 学

信号与系统

实 验 报 告

学生姓名： 学号： 指导教师： 时间：2012年12月2日 一、 实验室名称：

信号与系统实验室科A308（49号机）

二、 实验项目名称：

信号与系统硬件实验：

实验一：连续系统的幅频特性 实验二：连续信号的采样和回复

三、 实验原理：

实验一：

正弦波信号)cos()(0t A t x ω=输入连续LTI 系统，输出)(t y 仍为正弦波信号。 图中

)(cos()()(000ωωωj H t j H A t y ∠+=)

通过测量输入)(t x 、输出)(t y 的正弦波信号幅度，计算输入、输出的正弦波信号幅度比值，可以得到系统的幅频特性在0ω处的测量值)(0ωj H 。改变0ω可以测出不同频率处的系统幅频特性。

实验二：

实际采样和恢复系统如图3.4-1所示。可以证明，奈奎斯特采样定理仍然成立。

(x )

(t y

x )

(t P T )

实际采样和恢复系统

采样脉冲：

其中，T s πω2=

，2

/)2/sin(τωτωτs s k k k T a =，T <<τ。 采样后的信号：

∑∞

-∞

=-=?→←k s S F

S k j X T j X t x )((1)()(ωωω

当采样频率大于信号最高频率两倍，可以用低通滤波器)(ωj H r 由采样后的信号)(t x S 恢复原始信号)(t x 。

四、实验目的：

(1) 使学生对系统的频率特性有深入了解。 (2) 使学生通过采样保持电路理解采样原理。 (3) 使学生理解采样信号的恢复。

四、 实验内容：

实验一：

打开PC 机端软件SSP.EXE ，在下拉菜单“实验选择”中选择“实验三”；使用串口电缆连接计算机串口和实验箱串口，打开实验箱电源。 实验二：

()()2()

F

T T k

s

k p t P j a k ωπδωω+∞

=-∞

←?→=

-∑

打开PC机端软件SSP.EXE，在下拉菜单“实验选择”中选择“实验六”；

使用串口电缆连接计算机串口和实验箱串口，打开实验箱电源。

五、实验器材（设备、元器件）：

a)信号与系统实验板

b)数字信号处理实验箱

c)PC机端信号与系统实验软件SSP.exe

d)＋5V电源和计算机串口连接线

六、实验步骤：

实验一：

实验内容（一）、低通滤波器的幅频特性测量

实验步骤：

1、信号选择：按实验箱键盘“3”选择“正弦波”，再按“＋”或“－”依次

选择表3.1中一个频率。

2、连接接口区的“输入信号1”和“输出信号”，如图3.3-2所示。点击SSP

软件界面上的按钮，观察输入正弦波。将正弦波频率值和幅度值(Vpp/2, Vpp为峰-峰值)记录于表3.3-1。

图3.3-2 观察输入正弦波的连线示意图

3、按图3.3-3的模块连线示意图连接各模块。

图3.3-3 实验三实验内容（一）模块连线示意图

4、点击SSP软件界面上的按钮，观察输入正弦波通过连续系统的

响应波形；适当调整X、Y轴的分辨率可得到如图3.3-4所示的实验结果。

将输出正弦波的幅度值(Vpp/2, Vpp为峰-峰值)记录于表3.3-1。

图3.3-4 输入正弦波和响应波形

5、重复步骤1~4，依次改变正弦波的频率，记录输入正弦波的幅度值和响应

波形的幅度值

实验内容（二）、带通滤波器的幅频特性测量

实验步骤：

重复实验内容（一）的实验步骤1~5。注意在第3步按图3.3-5的模块连线示意图连接各模块。

图3.3-5 实验三实验内容（二）模块连线示意图

将输入正弦波频率值、幅度值和响应波形的幅度值记录。

实验二：

1、连接接口区的“输入信号1”和“输出信号”，如图所示。

观察原始信号的连线示意图

2、信号选择：按“3”选择“正弦波”，再按“＋”或“－”设置正弦波频率为“2.6kHz”。按“F4”键把采样脉冲设为10kHz。

3、点击SSP软件界面上的按钮，观察原始正弦波

4、按图的模块连线示意图连接各模块。

观察采样波形的模块连线示意图

5、点击SSP软件界面上的按钮，观察采样后的波形

6、用截止频率为3kHz的低通滤波器U11恢复采样后的信号。按图的模块连线示意图连接各模块。

观察恢复波形的模块连线示意图

7、点击SSP软件界面上的按钮，观察恢复后的波形

实验内容（二）、采样产生频谱交迭的验证

实验步骤：

重复实验内容（一）的实验步骤1～7；注意在第2步中正弦波的频率仍设为“2.6kHz”后，按“F4”键把采样脉冲频率设为“5kHz”；在第6步中用3kHz 的恢复滤波器（U1）

七、实验数据及结果分析：

实验一：

低通滤波器幅频特性记录表

带通滤波器幅频特性记录表

实验二：

采样10kHz：原始波形

采样10kHz：采样后波形

采样10kHz：恢复波形

采样5kHz：采样后波形

实验一幅频特性图像：（手绘）

八、实验结论：

（1）低通滤波器在高频区域出现输出信号明显的衰减

（2）带通滤波器在低频与高频区域均出现了信号的明显衰减

（3）使用10kHz的采样频率，可以将采样信号恢复成原始信号

（4）使用5kHz的采样频率，则不能将采样信号恢复成原始信号

九、总结及心得体会：

通过此次信号与系统的硬件实验，加深了对于系统幅频特性的理解，也更深刻的了解了带通滤波器的一些特性。同时，也更为深入的理解了信号采样的过程与原理。巩固了对于滤波器以及采样定理等理论知识的理解与掌握。当然，通过此次实验也简单地解了一些系统的硬件构成与结构功能。

十一、对本实验过程及方法、手段的改进建议：

在实验过程中，尤其在带通滤波器特性的测试时，没有很好理解电脑对于输入信号与输出信号的接收过程，导致在测试过程中错误地把输出信号当做输入信号来接收，得到输入信号与输出信号保持一致的错误实验结果。希望能够在之后的实验中更加明确地说明。其次，由于所用实验器材电源不够稳定，经常出现，输入信号消失的情况，希望可以通过一些办法来尽量避免信号输入不稳定的情况出现，不致影响实验步骤及结果。

报告评分：

指导教师签字：