信号与系统实验二

实验二 常用信号分类与观察

一、实验目的

1、观察常用信号的波形特点及产生方法。

2、学会使用示波器对常用波形参数的测量。

二、实验内容

1、信号的种类相当的多，这里列出了几种典型的信号，便于观察。

2、这些信号可以应用到后面的“基本运算单元”和“无失真传输系统分析”中。

三、实验仪器

1、信号与系统实验箱一台（主板）。

2、20MHz 双踪示波器一台。

四、实验原理

对于一个系统特性的研究，其中重要的一个方面是研究它的输入输出关系，即在一特定的输入信号下，系统对应的输出响应信号。因而对信号的研究是对系统研究的出发点，是对系统特性观察的基本手段与方法。在本实验中，将对常用信号和特性进行分析、研究。 信号可以表示为一个或多个变量的函数，在这里仅对一维信号进行研究，自变量为时间。常用信号有：指数信号、正弦信号、指数衰减正弦信号、抽样信号、钟形信号、脉冲信号等。

1、正弦信号：其表达式为)sin()(θω+=t K t f ，其信号的参数：振幅K 、角频率ω、与初始相位θ。其波形如下图所示：

图 1-5-1 正弦信号

2、指数信号：指数信号可表示为at

Ke t f =)(。对于不同的a 取值，其波形表现为不同的形式，如下图所示：

图 1-5-2 指数信号

3、指数衰减正弦信号：其表达式为 ⎪⎩

⎪⎨⎧><=-)0()sin()0(0)(t t Ke t t f at ω

其波形如下图：

图 1-5-3 指数衰减正弦信号

4、抽样信号：其表达式为： sin ()t Sa t t

= 。)(t Sa 是一个偶函数，t = ±π,±2π,…,±n π时，函数值为零。该函数在很多应用场合具有独特的运用。其信号如下图所示：

图1-5-4 抽样信号

5、钟形信号（高斯函数）：其表达式为：2()()t f t Ee -τ= ， 其信号如下图所

示：

图 1-5-5 钟形信号

6、脉冲信号：其表达式为)()()(T t u t u t f --=，其中)(t u 为单位阶跃函数。

7、方波信号：信号周期为T ，前

2T 期间信号为正电平信号，后2

T 期间信号为负电平信号。

五、实验步骤

1、利用示波器观察正弦信号的波形，并测量分析其对应的振幅K ，角频率ω。具体步骤如下：

（1）接通电源，并按下此模块电源开关S5。

（2）按下此模块中的按键“正弦波”，用示波器观察输出的正弦信号，并分析其对应的频率。

（3）再按一下“频率降”或“频率升”键，观察波形的变化，并分析且测量对应频率的变化，记录此时的振幅K ，角频率ω。（注：复位后输出的信号频率最大，只有当按下“频率降”时，按“频率升”键波形才会变化，并每次在改变波形时，波形的频率为最大，以下

波形的输出与此类似。）

a、参数。具体步骤如下：

2、用示波器测量指数信号波形，并分析其所对应的K

（1）按下此模块中的按键“指数信号”，用示波器观察输出的指数信号,并分析其对应

a、参数。

的频率、K

（2）再按一下“频率降”或“频率升”键，观察波形的变化，分析其对应频率的变化，并分析此时的参数a的变化。

3、指数衰减正弦信号观察（正频率信号）。具体步骤如下：

（1）按下此模块中的按键“指数衰减”，用示波器观察输出的指数衰减正弦信号,并分析其对应的频率。

（2）再按一下“频率降”或“频率升”键，观察波形的变化，并分析且测量对应频率的变化。

4、抽样信号的观察。具体操作如下：

（1）按下此模块中的按键“S a信号”，用示波器观察输出的抽样信号,并分析其对应的频率。

（2）再按一下“频率降”或“频率升”键，观察波形的变化，并分析且测量对应频率的变化。

5、钟形信号的观察：

（1）按下此模块中的按键“钟形信号”，用示波器观察输出的钟形信号,并分析其对应的频率。

（2）再按一下“频率降”或“频率升”键，观察波形的变化，并分析且测量对应频率的变化及相应的参数 。

6、脉冲信号的观察：

（1）按下此模块中的按键“脉冲信号”，用示波器观察输出的脉冲信号,并分析其对应的频率。

（2）再按一下“频率降”或“频率升”键，观察波形的变化和特点，并分析且测量对应频率的变化。

7、方波、三角波、锯齿波信号的观察：

（1）按下此模块中的相应信号的按键，用示波器观察输出的信号,并分析其对应的频率。

（2）再按一下“频率降”或“频率升”键，观察波形的变化和特点，并分析且测量对应频率的变化。

六、实验报告要求

用坐标纸画出各波形。

七、实验测试点的说明

1、测试点分别为：

“输出”（孔和测试钩）：信号的输出端。

“GND”：与实验箱的地相连。

2、调节点分别为：

“正弦波”～“RESET”：完成标识上的功能。