【正文】 方波信號(hào) 方波信號(hào)的波形圖如圖 所示。說到底，此次實(shí)驗(yàn)是為以后打基礎(chǔ)的，是對我們做實(shí)驗(yàn)最基本能力的要求。 三、 實(shí)驗(yàn)步驟 、實(shí)驗(yàn)電路板和函數(shù)發(fā)生器， 接通各部分電源。 圖 零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和完全響應(yīng)的實(shí)驗(yàn)電路圖 1R2R零輸入響應(yīng) 完全 響應(yīng) 零 狀態(tài) 響應(yīng) 圖 零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和完全響應(yīng)曲線 信號(hào) 與控制綜合實(shí)驗(yàn) 報(bào)告 —— 信號(hào)部分 10 四、 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果 實(shí)驗(yàn)各個(gè)曲線如以下各圖所示。學(xué)習(xí)只停留在理論一定會(huì)是空洞的，是不完整的，只有經(jīng)過了自己的親身驗(yàn)證才能真正領(lǐng)略到知識(shí)的魅力，才能 真正產(chǎn)生學(xué)習(xí)的興趣，才能真正投入其中。 信號(hào) 與控制綜合實(shí)驗(yàn) 報(bào)告 —— 信號(hào)部分 12 實(shí)驗(yàn) 五 無源與有源濾波器 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解無源和有源 LPF(低通濾波器 )、無源和有源 HPF(高通濾波器 )、無源和有源BPF(帶通濾波器 )、無源和有源 BEF(帶阻濾波器 )基本結(jié)構(gòu)及其特性，通過設(shè)計(jì)電路，測量這些濾波器的幅頻特性，分析比較無源和有源濾波器的濾波特性。 各種濾波器的幅頻特性曲線如下個(gè)圖所示。 3． 按照以上步驟， 分別測試無源 和 有源 LPF、 HPF、 BPF、 BEF 的幅頻特性。 4. 無源 BPF 和有源 BPF 的幅頻特性測量 表 無源 BPF和有源 BPF的幅頻特性 測量 信號(hào) 與控制綜合實(shí)驗(yàn) 報(bào)告 —— 信號(hào)部分 18 圖 無源 BEF和有源 BEF的幅頻特性曲線 從表 ，無源 BEF的特征頻率 約 為 1600Hz， 上限 截止頻率 fH=240Hz，下限 截止頻率 fL=13000Hz； 有源 BEF的特征頻率為 10000Hz， 上限 截止頻率 fH=610Hz，下限 截止頻率 fL=4000Hz。 六、 思考題 1．示波器所測濾波器的實(shí)際幅頻特性與 計(jì)算出的 理想幅頻特性有何區(qū)別？ 答： 示波器測出的實(shí)際幅頻特性曲線比較平緩，不像計(jì)算出的理想幅頻特性曲線那樣陡升陡降。 2．如果要實(shí)現(xiàn) LPF、 HPF、 BPF、 BEF 源濾器之間的轉(zhuǎn)換，應(yīng)如何連接？ 答： 將有源 LPF 與有源 HPF 串接即可得到 BPF 濾波器。 用 EWB 畫出分別 用 LPF 和 HPF 合成 BPF、 BEF的 模擬電路如下： 圖 LPF和 HPF合成 BPF模擬電路圖 圖 LPF和 HPF合成 BEF模擬電路圖 信號(hào) 與控制綜合實(shí)驗(yàn) 報(bào)告 —— 信號(hào)部分 22 三、 實(shí)驗(yàn)步驟 1． 將 實(shí)驗(yàn) 電路接通電源。于是可見 fHfL, 可合成帶通濾波器。從表 可以看出，有源 HPF 的下限截止頻率 fL=2600Hz，于是 fL fH,可以合成帶阻濾波器。 六、 思考題 1．由 LPF、 HPF 連接帶通、帶阻濾波器有何條件？ 答： 組成帶通濾波器時(shí)， LPF 的高頻截止頻率 fH 要高于 HPF 的低頻截止頻率fL； 組成帶阻濾波器時(shí)， LPF 的高頻截止頻率 fH 低于 HPF 的低頻截止頻率 fL。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證采樣定理，并掌握采樣周期的基本設(shè)計(jì)原則。 采樣信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為 : 其傅立葉變換為： 采樣信號(hào)在一定條件下可以恢復(fù)原來的信號(hào)，只要用一個(gè)截止頻率等于原信號(hào)頻譜中最高頻率、增益為 T 的低通濾波器，濾去信號(hào)中所有的高頻分量，就得到只包含原信號(hào)頻譜的全部內(nèi)容，即低通濾波器的輸出為恢復(fù)后的原信號(hào)原信號(hào)。 圖 信號(hào)的采樣與恢復(fù)原理框圖 三、 實(shí)驗(yàn)步驟 信號(hào) 與控制綜合實(shí)驗(yàn) 報(bào)告 —— 信號(hào)部分 30 1．連接采樣脈沖信號(hào)發(fā)生器、采樣器、低通濾波器組成的采樣與恢復(fù)電路。 四、 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果 圖 采樣脈沖波形 從圖 中可以讀出，此采樣脈沖的采樣頻率 sf =1149Hz。 4. 輸入頻率為 20Hz 的正弦信號(hào) 信號(hào) 與控制綜合實(shí)驗(yàn) 報(bào)告 —— 信號(hào)部分 33 CH1 20Hz 正弦輸入信號(hào) CH2 采樣后信號(hào) 圖 20Hz 的正弦信號(hào)和采樣后信號(hào) CH1 20Hz 正弦輸入信號(hào) CH2 恢復(fù)后信號(hào) 圖 20Hz的正弦信號(hào)和恢復(fù)后信號(hào) 從圖 中可以看出， 20Hz 的正弦信號(hào)經(jīng)采樣、恢復(fù)后也基本恢復(fù)成了與原信號(hào)等頻率正弦信號(hào)，但恢復(fù)后的信號(hào)與原信號(hào)相比，同時(shí)，對于本實(shí)驗(yàn)采用的電路，也使信號(hào)的峰峰值發(fā)生變化。這結(jié)論與理論情況相符。 用正弦信號(hào)作為載波的一類調(diào)制稱為正弦波調(diào)制，它包含正弦波幅度調(diào)制，正弦波頻率調(diào)制和相位調(diào)制。 ow處。框圖中 V(t)的頻譜為： 信號(hào) 與控制綜合實(shí)驗(yàn) 報(bào)告 —— 信號(hào)部分 38 圖 各點(diǎn)頻譜圖 其頻譜 ()Vw如圖所示。 接通實(shí)驗(yàn)電源，用示波器觀察 “ 調(diào)制信號(hào)輸出 ” （調(diào)制信號(hào)輸出先不要連接解調(diào)部分），觀察調(diào)幅器輸出波形。 CH2被調(diào)制信號(hào)波形圖 CH1載波信號(hào)波形圖 信號(hào) 與控制綜合實(shí)驗(yàn) 報(bào)告 —— 信號(hào)部分 40 CH2 被調(diào)制信號(hào) CH1 調(diào)制后信號(hào) 圖 被調(diào)制信號(hào)和調(diào)制后信號(hào) CH2 被調(diào)制信號(hào) CH1 解調(diào)后信號(hào) 圖 被調(diào)制信號(hào)和解調(diào)后信號(hào) CH2 被調(diào)制信號(hào) CH1 濾波后信號(hào) 圖 被調(diào)制信號(hào)和濾波后信號(hào) 五、結(jié)果分析與討論 信號(hào) 與控制綜合實(shí)驗(yàn) 報(bào)告 —— 信號(hào)部分 41 以前在理論學(xué)習(xí)時(shí)一直無法理解調(diào)制解調(diào)的實(shí)現(xiàn)過程與原理，這次實(shí)驗(yàn)使我恍然大悟， 從實(shí)驗(yàn)所得的波形圖中可以看出，輸入信號(hào)經(jīng)過調(diào)制、解調(diào)、濾波后得到了較好的恢復(fù)，在頻率和幅值等方面，基本與原信號(hào)一致，可見實(shí)驗(yàn)比較成功。于是可見， 已調(diào)制信號(hào)的幅度 Y(t)在理論上是 解調(diào)信號(hào)X(t)的幅度 1/2。在做調(diào)制解調(diào)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，對每一個(gè)輸出口的信號(hào)是什么我和小組成員也討論了很久才明白。 所以實(shí)驗(yàn)不僅是 對知識(shí)的鞏固和增長，也是對我們實(shí)踐能力的鍛煉，對我們團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，解決問題能力的培養(yǎng)，只有明白實(shí)驗(yàn)的意義，才能真正用心的想要做好它，才能獲得最大的收獲。 而且實(shí)驗(yàn) 操作過程中也 是團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)的培養(yǎng)，一個(gè)困難實(shí)驗(yàn)的順利有效完成往往 需要兩個(gè)人的合理分工配合，緊密合作，積極探討，共同面對困難解決困難， 這樣才能以最大的效率最快的時(shí)間完成實(shí)驗(yàn)， 同時(shí)也 能 一起分享成功 ，體會(huì)到實(shí)驗(yàn)的樂趣 。 從最開始常用信號(hào)的觀察等對于儀器和基本操作的熟悉開始，實(shí)驗(yàn)的要求標(biāo)準(zhǔn)和操作難度逐漸上升，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析和處理難度也在加大，這不僅在考察我們對基本儀器操作的掌握，更是要求我們每做一次實(shí)驗(yàn)就要有一次的效果和進(jìn)步，對于設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)更要做好提前預(yù)習(xí)工作，提前在心里模擬一邊實(shí)驗(yàn)的操作過程，對實(shí)驗(yàn)應(yīng)有的現(xiàn)象也要做到心中有數(shù)，這樣當(dāng)我們做實(shí)驗(yàn)時(shí)就不會(huì)感到無從下手，當(dāng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)我們也能 及時(shí)和心中的答案進(jìn)行對比，是否符合我們的期望預(yù)想，如果不符合，那么問題又出在了哪里。 六、思考題 1． 已調(diào)制信號(hào)的幅度 Y(t)與解調(diào)信號(hào) X(t)的幅度是否相同？ 答：不相同。用雙蹤示波器分別觀察被調(diào)制信號(hào)（原信號(hào)）和 “LPF 輸出 ” 信號(hào)（調(diào)制解調(diào)后的信號(hào)）并且記錄波形。 三、 實(shí)驗(yàn)步驟 （參考教材 4748 頁） 利用用實(shí)驗(yàn)電路板輸出的低頻正弦作為被調(diào)制信號(hào)，通過函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生高頻正弦信號(hào)，作為載波信號(hào)。解調(diào)的任務(wù)是從 Y(t)中恢復(fù)出原始信號(hào) X(t)。 圖 正弦波調(diào)制解調(diào)過程 圖 中 X(t)為被調(diào)制信號(hào)， C(t)為載波信號(hào)， Y(t)為已調(diào)制信號(hào)，由框圖可知： 信號(hào) 與控制綜合實(shí)驗(yàn) 報(bào)告 —— 信號(hào)部分 37 其傅氏變換為： 如果 X(t)是帶寬有限的信號(hào)，圖 示出了調(diào)制頻分相應(yīng)多點(diǎn)的頻譜。 二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與原理 （參考教材 4547 頁） 調(diào)制就是用一個(gè)信號(hào)去控制另一個(gè)信號(hào)的某個(gè)參量，產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)。 30Hz 的三角波 信號(hào) 與控制綜合實(shí)驗(yàn) 報(bào)告 —— 信號(hào)部分