【正文】 實(shí)驗(yàn)一 常用信號(hào)的分類與觀察一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠^察常用信號(hào)的波形特點(diǎn)及其產(chǎn)生方法；學(xué)會(huì)使用示波器對(duì)常用波形參數(shù)測量；掌握J(rèn)H5004信號(hào)產(chǎn)生模塊的操作。二、實(shí)驗(yàn)原理對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)的特性進(jìn)行研究，重要的一個(gè)方面是研究它的輸入—輸出關(guān)系，即在特定輸入信號(hào)下，系統(tǒng)輸出的響應(yīng)信號(hào)。因而對(duì)信號(hào)進(jìn)行研究是研究系統(tǒng)的出發(fā)點(diǎn)，是對(duì)系統(tǒng)特性觀察的基本方法和手段。在本實(shí)驗(yàn)中，將對(duì)常用信號(hào)及其特性進(jìn)行分析、研究。信號(hào)可以表示為一個(gè)或多個(gè)變量的函數(shù)，在這里僅對(duì)一維信號(hào)進(jìn)行研究，自變量為時(shí)間。常用的信號(hào)有：指數(shù)信號(hào)、正弦信號(hào)、指數(shù)衰減正弦信號(hào)、復(fù)指數(shù)信號(hào)、Sa（t）信號(hào)、鐘形信號(hào)、脈沖信號(hào)等。指數(shù)信號(hào)：指數(shù)信號(hào)可表示為。對(duì)于不同的取值，其波形表現(xiàn)為不同的形式，如下圖所示：在JH5004“信號(hào)與系統(tǒng)”實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的信號(hào)產(chǎn)生模塊可產(chǎn)生0，t0的Sa(t)函數(shù)的波形。通過示波器測量輸出信號(hào)波形，測量Sa(t)函數(shù)的、K參數(shù)。正弦信號(hào)：其表達(dá)式為，其信號(hào)的參數(shù)有：振幅K、角頻率 、與初始相位。其波形如下圖所示：通過示波器測量輸出信號(hào)波形，測量正弦信號(hào)的振幅K、角頻率參數(shù)。衰減正弦信號(hào)：其表達(dá)式為，其波形如下圖：復(fù)指數(shù)信號(hào)：其表達(dá)式為一個(gè)復(fù)指數(shù)信號(hào)可分解為實(shí)、虛兩部分。其中實(shí)部包含余弦衰減信號(hào)，虛部則為正弦衰減信號(hào)。指數(shù)因子實(shí)部表征了正弦與余弦函數(shù)振幅隨時(shí)間變化的情況。一般，正弦及余弦信號(hào)是衰減振蕩。指數(shù)因子的虛部則表示正弦與余弦信號(hào)的角頻率。對(duì)于一個(gè)復(fù)信號(hào)的表示一般通過兩個(gè)信號(hào)聯(lián)合表示：信號(hào)的實(shí)部通常稱之為同相支路；信號(hào)的虛部通常稱之為正交之路。利用復(fù)指數(shù)信號(hào)可使許多運(yùn)算和分析得以簡化。在信號(hào)分析理論中，復(fù)指數(shù)信號(hào)是一種非常重要的基本信號(hào)。Sa（t）信號(hào)：其表達(dá)式為。Sa（t）是一個(gè)偶函數(shù)，t=177。π，177。2π，…，177。nπ時(shí)，函數(shù)值等于零。該函數(shù)在很多應(yīng)用場合具有獨(dú)特的應(yīng)用。其信號(hào)如下圖所示：鐘形信號(hào)（高斯函數(shù)）：其表過式為。其信號(hào)如下圖所示：脈沖信號(hào)：其表達(dá)式為，其中為單位階躍函數(shù)。其信號(hào)如圖所示。三、實(shí)驗(yàn)儀器JH5004“信號(hào)與系統(tǒng)”實(shí)驗(yàn)箱 一臺(tái)；20MHz示波器 一臺(tái)；四、實(shí)驗(yàn)步驟在下面實(shí)驗(yàn)中，按附錄二設(shè)置信號(hào)產(chǎn)生器的工作模式為11。指數(shù)信號(hào)觀察：通過信號(hào)選擇鍵1，按附錄二設(shè)置A組輸出為指數(shù)信號(hào)（此時(shí)信號(hào)輸出指示燈為000000）。用示波器測量“信號(hào)A組”的輸出信號(hào)。觀察指數(shù)信號(hào)的波形，并測量分析其對(duì)應(yīng)的、K參數(shù)。正弦信號(hào)觀察： 通過信號(hào)選擇鍵1，按附錄二設(shè)置A組輸出為正弦信號(hào)（此時(shí)A組信號(hào)輸出指示燈為000101）。用示波器測量“信號(hào)A組”的輸出信號(hào)。在示波器上觀察正弦信號(hào)的波形，并測量分析其對(duì)應(yīng)的振幅K、角頻率。指數(shù)衰減正弦信號(hào)觀察（正頻率信號(hào)）：通過信號(hào)選擇鍵按附錄二設(shè)置A組輸出為指數(shù)衰減余弦信號(hào)（此時(shí)信號(hào)輸出指示燈為000001），用示波器測量“信號(hào)A組”的輸出信號(hào)。通過信號(hào)選擇鍵按附錄二設(shè)置B組輸出為指數(shù)衰減正弦信號(hào)（此時(shí)信號(hào)輸出指示燈為000010），用示波器測量“信號(hào)B組”的輸出信號(hào)。*分別用示波器的X、Y通道測量上述信號(hào)，并以XY方式進(jìn)行觀察，記錄此時(shí)信號(hào)的波形，并注意此時(shí)李沙育圖形的旋轉(zhuǎn)方向。（該實(shí)驗(yàn)可選做）分析對(duì)信號(hào)參數(shù)的測量結(jié)果。*指數(shù)衰減正弦信號(hào)觀察（負(fù)頻率信號(hào)）：（該實(shí)驗(yàn)可選做）通過信號(hào)選擇鍵按附錄二設(shè)置A組輸出為指數(shù)衰減余弦信號(hào)（此時(shí)信號(hào)輸出指示燈為000011），用示波器測量“信號(hào)A組”的輸出信號(hào)。通過信號(hào)選擇鍵按附錄二設(shè)置B組輸出為指數(shù)衰減正弦信號(hào)（此時(shí)信號(hào)輸出指示燈為000100），用示波器測量“信號(hào)B組”的輸出信號(hào)。分別用示波器的X、Y通道測量上述信號(hào)，并以XY方式進(jìn)行觀察，記錄此時(shí)信號(hào)的波形，并注意此時(shí)李沙育圖形的旋轉(zhuǎn)方向。將測量結(jié)果與實(shí)驗(yàn)3所測結(jié)果進(jìn)行比較。Sa（t）信號(hào)觀察：通過信號(hào)選擇鍵1，按附錄二設(shè)置A組輸出為Sa(t)信號(hào)（此時(shí)信號(hào)輸出指示燈為000111），用示波器測量“信號(hào)A組”的輸出信號(hào)，并通過示波器分析信號(hào)的參數(shù)。鐘形信號(hào)（高斯函數(shù)）觀察：通過信號(hào)選擇鍵1，按附錄二設(shè)置A組輸出為鐘形信號(hào)（此時(shí)信號(hào)輸出指示燈為001000），用示波器測量“信號(hào)A組”的輸出信號(hào)，并通過示波器分析信號(hào)的參數(shù)。脈沖信號(hào)觀察：通過信號(hào)選擇鍵1，按附錄二設(shè)置A組輸出為正負(fù)脈沖信號(hào)（此時(shí)信號(hào)輸出指示燈為001101），并分析其特點(diǎn)。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告分析指數(shù)信號(hào)、正弦信號(hào)、指數(shù)衰減正弦信號(hào)、復(fù)指數(shù)信號(hào)、Sa（t）信號(hào)、鐘形信號(hào)、脈沖信號(hào)的特點(diǎn)。按附錄二設(shè)置輸出為復(fù)指數(shù)正頻率信號(hào)（A組輸出與B組輸出同時(shí)觀察）與復(fù)指數(shù)負(fù)頻率信號(hào)（A組輸出與B組輸出同時(shí)觀察），并說明這兩類信號(hào)的特點(diǎn)。測量指數(shù)信號(hào)、正弦信號(hào)、指數(shù)衰減正弦信號(hào)、復(fù)指數(shù)信號(hào)、Sa（t）信號(hào)、鐘形信號(hào)、脈沖信號(hào)的波形參數(shù)。實(shí)驗(yàn)二 信號(hào)的合成一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆罩芷谛盘?hào)的傅里葉變換；理解傅里葉變換的本質(zhì)；學(xué)會(huì)對(duì)一般周期信號(hào)在時(shí)域上進(jìn)行合成；二、實(shí)驗(yàn)原理在“信號(hào)與系統(tǒng)”中，周期性的函數(shù)（波形）可以分解成其基頻分量及其諧波分量（如下圖所示，基頻與諧波的幅度與信號(hào)的特性緊密相關(guān)）。從上圖中可以看出，一般周期性信號(hào)，其諧波幅度隨著諧波次數(shù)的增加會(huì)減少。因而，對(duì)于一個(gè)周期信號(hào)，可以通過一組中心頻率等于該信號(hào)各諧波頻率的帶通濾波器，獲取該周期信號(hào)在各頻點(diǎn)信號(hào)幅度的大小。同樣，如果由某一特定信號(hào)的基波及其諧波合成該信號(hào)，理論上需要諧波點(diǎn)數(shù)為無限，但由于諧波幅度隨著諧波次數(shù)的增加而減少，因此只需取一定數(shù)目的諧波數(shù)即可。三、實(shí)驗(yàn)儀器JH5004“信號(hào)與系統(tǒng)”實(shí)驗(yàn)箱 一臺(tái)；20MHz示波器 一臺(tái)；四、實(shí)驗(yàn)?zāi)K說明在JH5004“信號(hào)與系統(tǒng)”實(shí)驗(yàn)箱的下方有一“信號(hào)合成”模塊，該模塊由一組中心頻率等于的信號(hào)源、幅度調(diào)整電路及相加器組成，如下圖所示： 五、實(shí)驗(yàn)步驟信號(hào)的產(chǎn)生：將信號(hào)源模式設(shè)置為00模式，在該模式下，可產(chǎn)生五個(gè)相關(guān)的頻率信號(hào)，該組信號(hào)為余弦信號(hào)源，其中心頻率等于，其中：方波信號(hào)的合成：?。?） 按下面公式調(diào)整五路信號(hào)的幅度：Ａ１＝１，Ａ2＝0，Ａ3＝1/3，Ａ4＝0，Ａ5＝１/5，（2）　逐步加入合成信號(hào)，觀察輸出信號(hào)波形的變化；周期三角信號(hào)的合成（不含直流信號(hào)）：（1） 按下面公