抽樣定理和脈沖調(diào)幅實(shí)驗(yàn)-wenkub
2023-05-10 13:02:08 本頁(yè)面
【正文】 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。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。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(cè)量；掌握J(rèn)H5004信號(hào)產(chǎn)生模塊的操作。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。通過(guò)示波器測(cè)量輸出信號(hào)波形，測(cè)量Sa(t)函數(shù)的、K參數(shù)。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)。對(duì)于一個(gè)復(fù)信號(hào)的表示一般通過(guò)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。Sa（t）是一個(gè)偶函數(shù)，t=177。該函數(shù)在很多應(yīng)用場(chǎng)合具有獨(dú)特的應(yīng)用。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。正弦信號(hào)觀察： 通過(guò)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）。通過(guò)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(cè)量“信號(hào)B組”的輸出信號(hào)。通過(guò)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(cè)量“信號(hào)B組”的輸出信號(hào)。鐘形信號(hào)（高斯函數(shù)）觀察：通過(guò)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(cè)量“信號(hào)A組”的輸出信號(hào)，并通過(guò)示波器分析信號(hào)的參數(shù)。測(cè)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)。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(wú)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。對(duì)于線性時(shí)不變系統(tǒng)，如果起始狀態(tài)為零，則系統(tǒng)滿足疊加性與均勻性(齊次性)。因果性：因果系統(tǒng)是指系統(tǒng)在時(shí)刻的響應(yīng)只與和時(shí)刻的輸入有關(guān)。在每個(gè)電路單元中，元件的值為：五、實(shí)驗(yàn)步驟 疊加性與均勻性觀察：（1） 按附錄二設(shè)置信號(hào)產(chǎn)生模塊為模式3；（2） 按附錄二用按鍵1使對(duì)應(yīng)的 “信號(hào)A組”的輸出1x2信號(hào)（信號(hào)A組的信號(hào)輸出指示燈為001011）；（3） 按附錄二用按鍵2使對(duì)應(yīng)的“信號(hào)B組”產(chǎn)生正負(fù)鋸齒脈沖串信號(hào)（信號(hào)B組的信號(hào)輸出指示燈為010100）；（4） 用短路線將模擬信號(hào)A、B組的輸出信號(hào)分別送入JH5004的“線性時(shí)不變系統(tǒng)”的兩個(gè)單元，分別記錄觀察所得到的系統(tǒng)響應(yīng)；（5） 將上述響應(yīng)通過(guò)示波器進(jìn)行相加，觀察響應(yīng)相加之后的合成響應(yīng)（6） 將模擬信號(hào)A、B組的輸出信號(hào)同時(shí)送入JH5004的“基本運(yùn)算單元”的加法器，將相加之后的信號(hào)送入JH5004的“線性時(shí)不變系統(tǒng)”的一個(gè)單元，記錄觀察所得的系統(tǒng)響應(yīng)；（7） 比較6兩步得到的結(jié)果，并對(duì)之進(jìn)行分析。 微分特性觀察：（1） 通過(guò)信號(hào)選擇鍵1使 “信號(hào)A組”輸出正負(fù)指數(shù)脈沖信號(hào)（A組信號(hào)輸出指示燈為001110），通過(guò)信號(hào)選擇鍵2使“信號(hào)B組”輸出“正負(fù)指數(shù)脈沖積分信號(hào)”（B組信號(hào)輸出指示燈為001111），這個(gè)信號(hào)是前一個(gè)信號(hào)的積分；（2） 將模擬A組的輸出信號(hào)與模擬B組的輸出信號(hào)分別加到JH5004的“線性時(shí)不變系統(tǒng)”單元的兩個(gè)相同系統(tǒng)上，用示波器分別記錄所得到的系統(tǒng)響應(yīng)，并比較這兩個(gè)響應(yīng)。利用JH5004的一個(gè)輸出信號(hào)，并結(jié)合以前所學(xué)的基本運(yùn)算模塊的特性，設(shè)計(jì)驗(yàn)證一個(gè)線性時(shí)不變系統(tǒng)的微分特性的實(shí)驗(yàn)方案。則系統(tǒng)響應(yīng)——電容兩端電壓關(guān)系為：上式中第一項(xiàng)稱之為零輸入響應(yīng)，與輸入激勵(lì)無(wú)關(guān)，零輸入響應(yīng)是以初始電壓值開始，按指數(shù)規(guī)律進(jìn)行衰減。用短路線將脈沖信號(hào)輸出端與“零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng)”單元的X1端口相連，用脈沖信號(hào)作同步，觀察輸出信號(hào)的波形；（2） 同上步，將信號(hào)產(chǎn)生模塊中脈沖信號(hào)輸入到XX3端口，用脈沖信號(hào)作同步，分別觀察輸出信號(hào)的波形。因而對(duì)零輸入響應(yīng)的觀察應(yīng)在脈沖信號(hào)的低電平期間。當(dāng)進(jìn)入脈沖信號(hào)的高電平階段時(shí)，相當(dāng)于此時(shí)激勵(lì)加上。 實(shí)驗(yàn)五 FDM頻分復(fù)用實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆誇DM復(fù)用的基本原理；掌握FDM解復(fù)用的常用方法；二、實(shí)驗(yàn)原理在信道上（例如無(wú)線信道）將若干路信號(hào)以某種方式匯合，統(tǒng)一在同一信道中進(jìn)行傳輸稱之為多路復(fù)用。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(shuō)明在JH5004“信號(hào)與系統(tǒng)”實(shí)驗(yàn)箱的左中部有一“FDM傳輸系統(tǒng)”模塊，該模塊主要由四個(gè)單元組成：兩個(gè)完全相同的乘法器：。（1） 將16KHz的正弦信號(hào)作為AM的發(fā)送載波，通過(guò)短路線將16KHz正弦信號(hào)輸出端與相乘器1的X輸入端相連；（2） 通過(guò)短路線將“信號(hào)A組”輸出1KHz的正弦信號(hào)與乘法器1的信號(hào)輸入端S相連；（3） 在乘法器的輸出端得到一抑制載波的AM調(diào)制信號(hào)。兩路AM的復(fù)用：用短路線將上步實(shí)驗(yàn)所獲得的AM調(diào)制信號(hào)送入基本運(yùn)算單元相加輸出，得到一FDM復(fù)用信號(hào)。在FDM解復(fù)用中，可以觀察到信號(hào)串?dāng)_（在第一路信號(hào)輸出端可檢測(cè)到第二路用戶信號(hào)），產(chǎn)生串?dāng)_信號(hào)的原因是什么，如何減少這類串?dāng)_信號(hào)的產(chǎn)生？ 實(shí)驗(yàn)六 信號(hào)的抽樣與恢復(fù)（ＰＡＭ）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證抽樣定理觀察了解PAM信號(hào)形成的過(guò)程；二、實(shí)驗(yàn)原理利用抽樣脈沖把一個(gè)連續(xù)信號(hào)變?yōu)殡x散時(shí)間樣值的過(guò)程稱為抽樣，抽樣后的信號(hào)稱為脈沖調(diào)幅（PAM）信號(hào)。抽樣過(guò)程是模擬信號(hào)數(shù)字化的第一步，抽樣性能的優(yōu)劣關(guān)系到通信設(shè)備整個(gè)系統(tǒng)的性能指標(biāo)。一個(gè)完整的PAM電路組成如下圖所示。五、實(shí)驗(yàn)步驟按附錄二的方法設(shè)置JH5004信號(hào)產(chǎn)生模塊為模式1，在該模式下在正弦信號(hào)16KHz、32KHz輸出端產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)輸出，同時(shí)在信號(hào)A組產(chǎn)生1KHz信號(hào)，在信號(hào)B組產(chǎn)生125KHz信號(hào)輸出，以及PAM所需的抽樣時(shí)鐘。PAM信號(hào)的恢復(fù)：用短路線將“PAM抽樣定理”模塊輸出端的采樣序列與“無(wú)源與有源濾波器” 單元的“八階切比雪夫低通濾波器”的輸入端相連。二、實(shí)驗(yàn)原理模擬濾波器根據(jù)其通帶的特征可分為：（1） 低通濾波器；（2） 高通濾波器；（3） 帶通濾波器；（4） 帶阻濾波器；在這四類濾波器中，又以低通濾波器最為典型，其它幾種類型的濾波器均可
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