信号与测试实验1时率与频率
信号与系统实验报告(一) 大二下
电气学科大类级《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 学号专业班号同组者2 学号专业班号指导教师日期实验成绩评阅人综合实验和实验报告要求信号与控制综合实验，是集多门技术基础课程以及其它延伸课程理论于一体的综合性实验课程，需要综合多门学科理论知识和实验方法来体现，因此，实验目的不是简单的课程理论验证和练习，而是综合应用、研究开发、设计创新。
应采用尽可能好的设计，使所设计的电路和系统达到要实现的功能，步骤和方案自行拟定，实现对设计思路的实验验证。
完成多个实验项目的，应将实验内容整理综合后写成一份总报告，以利于锻炼整理归纳和总结能力，在总报告中以第二级标题形式依次写下所完成的实验项目、内容及实验设计过程。
实验报告按“题目、目录、正文（分所完成的各实验项目）、结论、心得与自我评价、参考文献”6个部分撰写；正文主要包括以下几个内容：任务和目标、总体方案设计（原理分析与方案设计特点，选择依据和确定）、方案实现和具体设计（过程）、实验设计与实验结果、结果分析与讨论。
（格式方面请注意：每个图应该有图号和图名，位于图的下方，同一图号的分图应在同一页，不要跨页；每个表应该有表号和表名，位于表的上方，表号表名与表（数据）也应在同一页，不要跨页；建议各部分题目采用四号黑体、设计报告内容文字采用小四号宋体）注：报告中涉及实验指导书或教材内容，只需注明引用位置，不必在报告中再加以阐述。
不得不加引用标记地抄袭任何资料。
每一基本实验部分按计划学时100分成绩计算（100％），需要完成60分的实验项目；实验报告、设计部分和创新研究内容另外计分（分别为10％、20％和10％）。
再按照学时比例与本课程其它部分实验综合成为总实验成绩。
每一部分实验均为：基本实验：0～60分，考核基本理论的掌握和基本操作技能、实验室道德规范；实验报告：0～10分，考核思考和总结表述能力；完成设计性实验：0～20分，评价设计能力；完成创新性实验：0～10分，鼓励创新。
信号与系统实验
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、学习示波器、实验箱的使用、操作知识；3、学习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、预习要求1、复习安全操作的知识。
2、学习或复习示波器的使用方法。
3、复习典型周期信号的波形及其性质。
4、复习线性系统、滤波器的性质。
5、撰写预习报告。
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。
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。
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。
实验一
南昌大学实验报告学号：6100210051 专业班级：中兴101班综合□设计□创新实验日期：2012-4-1 实验成绩：实验一电子仪器的使用一、实验目的1、学习使用电子实验中常用的电子仪器——示波器、函数信号发生器、交流毫伏表、数字万用表、组合试验箱等的主要技术指标、性能及正确使用方法。
2、学习模拟电路实验箱的使用。
3、初步掌握使用双踪示波器观察正弦信号的方法。
二、实验原理示波器、函数信号发生器、交流毫伏表、数字万用表等和万用表一起，可以完成对电子电路的静态和动态工作情况的测试。
实验中，各仪器的连接如图1——1所示。
注意，各仪器的共地端应连接在一起，称共地。
1、函数信号发生器可以产生正弦波、方波、三角波等各种信号波形。
按键操作，数字显示，输出分A、B两路，输出频率范围40mhz~6Mhz，输出电压幅度2mVp-p~20Vp-p。
输出阻抗50欧。
作为信号源，输出端不允许短路。
2、交流毫伏表用来测量正弦电压的有效值，应在工作频率范围内使用。
为防止过载而损坏仪表，应在电压量程内使用。
测量范围为30Uv~300V、5Hz~2MHz。
3、示波器能显示信号波形，并对信号参数进行测量。
三、实验设备与器材四、实验内容（一）测试示波器“校正信号”波形的幅度、频率，并把数据计入表1——1中。
（二）用示波器和交流毫伏表测量信号参数用函数信号发生器输出频率分别为100Hz、1KHz、10KHz、100KHz，有效值为1V 的正弦波信号，用毫伏表测量信号电压幅值，用示波器测量信号源输出电压频率计及幅值，并把数据记入表1——2.（三）用双踪示波器测量两个波形间的相位差按图1——2连接电路。
信号发生器其输出频率1KHz，幅值2V的正弦波，经RC移相网络获得频率相同但相位不同的两个信号Ui和Ur，分别加到双踪示波器两个通道CH1、CH2，测量两个波形间的相位差。
（注：图中，C=0.1uf，R=1K。
）图1——2测量相位差电路图图1——3双踪示波器显示两相位不同的正弦波五、实验步骤1、使用函数信号发生器产生频率为100Hz，有效值为1V的正弦波。
信号与系统测试报告
信号与系统测试报告在进行信号与系统测试时，我们主要关注信号的特性以及系统的响应。
通过测试，我们可以验证系统的性能是否符合设计要求，以及信号是否能够正确地传输和处理。
本次测试旨在评估系统的频率响应、时域响应和稳定性等方面的表现，以确保系统能够准确、稳定地工作。
我们对系统的频率响应进行了测试。
通过输入不同频率的信号，我们可以观察系统对不同频率信号的响应情况。
测试结果显示，系统在特定频率范围内表现良好，能够准确地传输信号并保持稳定。
然而，在高频率下系统的响应有所下降，需要进一步优化以提高高频响应能力。
我们对系统的时域响应进行了测试。
通过输入不同形状的信号，如方波、正弦波等，我们可以观察系统对信号的延迟、失真等情况。
测试结果显示，系统在时域上能够准确地响应输入信号，并且延迟较小，失真程度也较低。
这表明系统具有良好的时域特性，能够满足实际应用中的需求。
我们还对系统的稳定性进行了测试。
通过输入不同幅度的信号，我们可以观察系统的稳定性和抗干扰能力。
测试结果显示，系统在输入信号幅度较小的情况下表现稳定，但在输入信号幅度较大时出现了一定程度的失真。
这提示我们需要进一步优化系统的动态范围，以提高系统的稳定性和抗干扰能力。
综合以上测试结果，我们可以得出结论，系统在频率响应、时域响应和稳定性等方面表现良好，能够满足大多数实际应用的需求。
然而，仍有一些方面需要进一步优化，如提高高频响应能力、优化动态范围等。
通过持续的测试和优化，我们相信系统将能够更好地满足用户的需求，并在实际应用中发挥更大的作用。
总的来说，信号与系统测试是确保系统正常工作的重要环节。
通过不断测试和优化，我们可以提高系统的性能和稳定性，确保系统能够准确、稳定地传输和处理信号。
希望通过本次测试报告的分享，能够帮助更多的人了解信号与系统测试的重要性，促进系统技术的进步和发展。
信号与系统实验指导书
信号与系统实验指导手册沈阳工业大学信息科学与工程学院2005年10月前言“信号与系统”是电子工程、通信工程、信息工程、微电子技术、自动化、计算机等电类相关专业的一门重要的专业基础课，为国内、外各高等院校相关专业的主要课程。
由于本课程的理论性、系统性较强，为使抽象的概念和理论形象化、具体化，使学生能够比较深入的理解《信号与系统》课程的基本理论和分析方法，并提高学生分析问题和解决问题的能力。
为此，开设了基于本课程的实验。
《信号与系统》实验指导手册，将《信号与系统》课程的理论知识与“信号与系统”的实验系统设备结合，从内容上对教材起到了一定的补充作用，为学生具体实验进行了指导。
鉴于时间仓促，可能会存在一些不足与错误之处，欢迎大家批评指正，使之完善。
编者2005年10月目录实验一系统的特性测试 (1)实验二信号的采样与恢复 (8)实验三模拟滤波器分析 (14)实验四模拟滤波器的设计 (26)实验一系统的特性测试一、实验目的1、学会利用运算单元，搭建一些简单的实验系统。
2、学会测试系统的频率响应的方法。
3、了解二阶系统的阶跃响应特性。
4、学会对其零状态响应和零输入响应进行分析。
二、实验内容1、根据要求搭建一阶、二阶实验系统。
2、测试一阶、二阶系统的频响特性和阶跃响应。
三、预备知识学习使用波特图测试系统频响的方法。
四、实验仪器1、信号与系统实验箱一台（主板）。
2、线性系统综合设计性模块一块。
3、20MHz双踪示波器一台。
五、实验原理1、基本运算单元（1）比例放大1）反相数乘器由：2211R U R U -= 则有：1122R U R U = 2）同相数乘器 由：54443R R U R U +=则有：()45434R R R U U += （2） 积分微分器1）积分器：由：21211//1R SC U R U -= 则有：()1212121C SR R R U U +-= 2）微分器 由：14131R USC U -= 则有：S C R U U 1134-= （3） 加法器1）反相加法器有：⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-=211032R U R U R U2）同相加法器由：()⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=+-+87576434433111R R U R U U R R R R U R U 令643*////R R R R = 则有：()⎪⎪⎭⎫⎝⎛++=4433787*5R U R U R R R R U 2、N 阶系统()()()()()()()()t e E t e dt dE t e dtd E te dt d E t r C t r dt dC t r dtd C t r dt d C m m m m m m n n n n n n ++∧++=++∧++------1111011110根据零状态响应（起始状态为零） ，则对其进行拉氏变换有：()()()()()()()()S e E S Se E S e S E S e S E S r C S Sr C S r S C S r S C m m m m n n n n ++∧++=++∧++----11101110则其传递函数表达式为：()()()nn n n mm m m C S C S C S C E S E S E S E S e S r S H ++∧++++∧++==----111011103、作为一阶系统，一般表达式为：()1010C S C E S E S H ++=一阶系统是构成复杂系统的基本单元，学习一阶的特点有助于对一般系统特性的了解。
实验一 数字信号源实验(1)
实验一数字信号源实验一、实验目的1、了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点。
2、掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。
3、掌握数字信号源电路组成原理。
二、实验内容1、用示波器观察单极性非归零码（NRZ）、帧同步信号（FS）、位同步时钟（BS）。
2、用示波器观察NRZ、FS、BS三信号的对应关系。
3、学习电路原理图。
三、基本原理本模块是实验系统中数字信号源，即发送端，其原理方框图如图1-1所示。
本单元产生NRZ信号，信号码速率约为170.5KB，帧结构如图1-2所示。
帧长为24位，其中首位无定义，第2位到第8位是帧同步码（7位巴克码1110010），另外16位为2路数据信号，每路8位。
此NRZ信号为集中插入帧同步码时分复用信号。
发光二极管亮状态表示‘1’码，熄状态表示‘0’码。
本模块有以下测试点及输入输出点：∙ CLK-OUT 时钟信号测试点，输出信号频率为4.433619MHz ∙ BS-OUT 信源位同步信号输出点/测试点，频率为170.5KHz ∙ FS 信源帧同步信号输出点/测试点,频率为7.1KHz∙ NRZ-OUT NRZ信号输出点/测试点图1-3为数字信源模块的电原理图。
图1-1中各单元与图1-3中的元器件对应关系如下：∙晶振CRY：晶体；U1：反相器7404∙分频器US2：计数器74161；US3：计数器74193；US4：计数器40160∙并行码产生器KS1、KS2、KS3：8位手动开关，从左到右依次与帧同步码、数据1、数据2相对应；发光二极管左起分别与一帧中的24位代码相对应∙八选一US5、US6、US7：8位数据选择器4512∙三选一US8：8位数据选择器4512∙倒相器US10：非门74HC04∙抽样US9：D触发器74HC74图1-1 数字信源方框图图1-2 帧结构下面对分频器，八选一及三选一等单元作进一步说明。
（1）分频器74161进行13分频，输出信号频率为341kHz。
信号与系统实验指导书
信号与系统实验指导书赵欣、王鹏信息与电气工程学院2006.6.26前言“信号与系统”是无线电技术、自动控制、生物医学电子工程、信号图象处理、空间技术等专业的一门重要的专业基础课，也是国内各院校相应专业的主干课程。
当前，科学技术的发展趋势既高度综合又高度分化，这要求高等院校培养的大学生，既要有坚实的理论基础，又要有严格的工程技术训练，不断提高实验研究能力、分析计算能力、总结归纳能力和解决各种实际问题的能力。
21世纪要求培养“创造型、开发型、应用型”人才，即要求培养智力高、能力强、素质好的人才。
由于该课程核心的基本概念、基本理论和分析方法都非常重要，而且系统性、理论性很强，为此在学习本课程时，开设必要的实验，对学生加深理解、深入掌握基本理论和分析方法，培养学生分析问题和解决问题的能力，以及使抽象的概念和理论形象化、具体化，对增强学习的兴趣有极大的好处，做好本课程的实验，是学好本课程的重要教学辅助环节。
在做完每个实验后，请务必写出详细的实验报告，包括实验方法、实验过程与结果、心得和体会等。
目录实验一无源和有源滤波器 (1)实验二方波信号的分解 (6)实验三用同时分析法观测方波信号的频谱 (8)实验四二阶网络状态轨迹的显示 (10)实验五二阶网络函数的模拟 (14)实验六抽样定理 (18)附录 (22)实验一无源和有源滤波器一、实验目的1、了解RC无源和有源滤波器的种类、基本结构及其特性。
2、对比研究无源和有源滤波器的滤波特性。
3、学会列写无源和有源滤波器网络函数的方法。
二、基本原理1、滤波器是对输入信号的频率具有选择性的一个二端口网络，它允许某些频率(通常是某个频带范围)的信号通过，而其它频率的信号受到衰减或抑制，这些网络可以是由RLC元件或RC元件构成的无源滤波器，也可以是由RC元件和有源器件构成的有源滤波器。
2、根据幅频特性所表示的通过或阻止信号频率范围的不同，滤波器可分为低通滤波器(LPF)、高通滤波器(HPF)、带通滤波器(BPF)和带阻滤波器(BEF)四种。
信号与系统实验报告
电气学科大类2012 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)姓名丁玮学号U201216149 专业班号水电1204 同组者1 余冬晴学号U201216150 专业班号水电1204 同组者2 学号专业班号指导教师日期实验成绩评阅人实验评分表基本实验实验编号名称/内容实验分值评分实验一常用信号的观察实验二零输入响应、零状态相应及完全响应实验五无源滤波器与有源滤波器实验六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设计性实验实验名称/内容实验分值评分创新性实验实验名称/内容实验分值评分教师评价意见总分目录1.实验一常用信号的观察 (1)2.实验二零输入响应、零状态响应及完全响应 (4)3.实验五无源滤波器与有源滤波器 (7)4.实验六 LPF、HPF、BPF、BEF间的转换 (14)5.实验七信号的采样与恢复 (19)6.实验八调制与解调 (29)7.实验心得与自我评价 (33)8.参考文献 (34)实验一常用信号的观察一．任务与目标1.了解常见信号的波形和特点；2.了解常见信号有关参数的测量，学会观察常见信号组合函数的波形；3.学会使用函数发生器和示波器，了解所用仪器原理与所观察信号的关系；4.掌握基本的误差观察与分析方法。
二．总体方案设计1.实验原理描述信号的方法有许多种，可以用数学表达式（时间的函数），也可以使用函数图形（信号的波形）。
信号可以分为周期信号和非周期信号两种。
普通示波器可以观察周期信号，具有暂态拍摄功能的示波器可以观察到非周期信号的波形。
目前，常用的数字示波器可以方便地观察周期信号及非周期信号的波形。
2.总体设计⑴观察常用的正弦波、方波、三角波、锯齿波等信号及一些组合函数的波形，如y=sin(nx)+cos(mx)。
⑵用示波器测量信号，读取信号的幅值与频率。
三．方案实现与具体设计1.用函数发生器产生正弦波，并且设定波形的峰值及频率，用示波器观察并记录波形，测量和读取信号的幅值与频率；2.用函数发生器产生方波，并且设定波形的峰值及频率，用示波器观察并记录波形，测量和读取信号的幅值与频率；3.用函数发生器产生三角波，并且设定波形的峰值及频率，用示波器观察并记录波形，测量和读取信号的幅值与频率；4.用函数发生器产生锯齿波，并且设定波形的峰值及频率，用示波器观察并记录波形，测量和读取信号的幅值与频率；5.用函数发生器产生两个不同频率的正弦波，分别设定波形的峰值及频率，用示波器叠加波形，并观察组合函数的波形。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基本信号分析
一、实验目的
1.掌握基本信号的时域和频域分析方法
2.掌握信号的自相关和互相关分析，了解其应用
二、数据处理与分析
（1）幅值为1，频率为100Hz的正弦信号，上图为时域图，下图为利用快速傅里叶变换获得的频谱图。
从频谱图上看出，f=100Hz时频域的幅值最大。
（2）频域为100Hz，幅值为1的方波信号，上图为时域图，下图为借助快速傅立叶变换获得的频域图。
从频谱图上看出，f=100Hz时频域的幅值最大，随着频域增大，频域的幅值逐渐衰减。
（3）频率为100Hz，幅值为1的锯齿波信号图，上图为时域图，下图为借助傅立叶变换而获得的频域图。
从频域图看出，在100Hz的整数倍频率上，频域幅值都出现了峰值，随着频率的增大，峰值逐渐收敛至0.
（4）平均振幅为1的噪声信号，上图为时域图，下图为通过快速傅立叶变
换得出的频谱图，从频谱图可以看出，白噪声信号的频谱杂乱无章，无明显规律。
（5）由频率为50Hz、100Hz、150Hz的正弦信号组成的复合信号，上图为时域图，下图为频域图，从图中可以看出，频谱图在50、100、150Hz处出现了峰值。
（6）频率为100Hz 的正弦信号叠加噪声信号：上图为时域信号图，下图为
通过快速傅立叶变换获得的频谱图。
与没有叠加噪声信号的正弦波相比，时域波形出现了毛刺，而频谱图中除了在100Hz处有峰值外，在其他频率点处也出现了一些较低的峰值。
（7）频率为100Hz的正弦信号和频率为100Hz的方波信号进行叠加，上图为时域信号，下图为频谱图。
从时域图上可以看出，正弦波形叠加方波后有了明显的畸变。
从频谱图上可以看出，除了100Hz处出现峰值以外，在其他频率点也出现了一些峰值。
（8）用基波信号、三次谐波、五次谐波信号逐渐叠加逼近方波信号，可以看出叠加的谐波信号越多，叠加后的波形越逼近于方波信号。
（9）对频率为100Hz的正弦波信号进行自相关分析，可以看出，得到的自相关信号波形关于纵轴对称，为实偶函数，在τ=0处出现最大值，且仍
为同频率的正弦信号，只是丢失了相角的信息。
（10）对白噪声信号进行自相关分析，可以看出，自相关波形为偶函数，且在0处取得最大值，这个最大值就是白噪声信号的均方值。
（11）正弦波叠加白噪声后进行相关分析，可以看出，相关分析后获得的波形去除了噪声影响，大致能看出原信号的频率和幅值等，因此，自相关分析可以用于带噪声信号的处理。
（12）频率均为100Hz、幅值不同的两个正弦信号进行互相关运算，可以看出，获得的信号频率不变，幅值为原信号幅值乘积的一半。
（13）频率分别为50Hz和100Hz的两个正弦信号进行互相关运算，可以看出，得到的互相关波形的幅值基本为0，这说明两个不同频率的正弦信号相关性很差，即基本不相关。
三、总结
1.傅里叶变换就是将一个信号的时域表示形式映射到一个频域表示形式，对非周期信号进行傅立叶变换，可以从频率的角度对信号有更为深入的研究。
2. 自相关分析可以用于检测信号回声、检测淹没在随机噪声中的周期信号、不同类型信号的辨识；互相关分析可以用于测速和测距、检测淹没在外来噪声中的信号、系统脉冲相应的测定等。