【正文】 在信號(hào)系統(tǒng)基本實(shí)驗(yàn)中，與彭永晶一起參考了一些書(shū)籍，掌握了一些課外的相關(guān)知識(shí)，也一起討論了一些設(shè)計(jì)的想法。方波轉(zhuǎn)三角波電路也因缺少大電感而臨時(shí)將 LC 濾波電路改為RC濾波電路。對(duì)于幅度調(diào)制信號(hào)，在波形上，它的幅度隨基帶信號(hào)規(guī)律而變化；在頻譜結(jié)構(gòu)上，它的頻譜完全是基帶信號(hào)頻譜在頻域內(nèi)的簡(jiǎn)單搬移。 低通、高通、帶通和帶阻濾波器間的變換，這個(gè)實(shí)驗(yàn)也很繁瑣，數(shù)據(jù)較多。思考題 1．方波轉(zhuǎn)換為正弦波失真的原因有哪些？ 原因如下：（ 1）輸入的方波信號(hào)的占空比很難準(zhǔn)確控制在 50%；（ 2）濾波器本身的濾波特性就存在局限性。 采用諧振電路分解并取出其 1～ 7 次諧波。方波通過(guò)低通濾波器轉(zhuǎn)化為正弦波。 調(diào)幅調(diào)制過(guò)程中，信號(hào)的衰減在本實(shí)驗(yàn)中是不可避免的，但信號(hào)的頻域特性得到了較好的保留。這兩個(gè)正弦信號(hào)應(yīng)幅值相等，初相位相等，頻率成比例（實(shí)驗(yàn)電路板輸出的正弦信號(hào)頻率約為 500Hz、 幅度為 500mV，作為調(diào)制信號(hào) ；函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的正弦信號(hào)設(shè)定為 20KHz、 500mV， 作為 二路載波信號(hào) ）。只要正弦信號(hào)（載波）的頻率在適合信道傳輸?shù)念l率范圍內(nèi)就在信道內(nèi)很好的傳輸?；謴?fù)后的波形均與原波形有一定的誤差。 采樣信號(hào)可以恢復(fù)為原始信號(hào)的條件是： ωs≥2ωm，此時(shí)可用一截止頻率為ws，增益為 T 的低通濾波器（ LPF）對(duì)抽樣信號(hào)進(jìn)行濾波，從而恢復(fù)出原始連續(xù)信號(hào)；而當(dāng) ωs2ωm時(shí)， 采樣信號(hào)的頻譜會(huì)發(fā)生混疊從而導(dǎo)致不可恢復(fù)性失真。思考題 1．由 LPF、 HPF 連接帶通、帶阻濾波器有何條件？ 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。 2．帶通濾波器的幅頻特性 )( ?jHBand 與低通、高通濾波器幅頻特性間的關(guān)系 設(shè) CLω 為低通濾波器的帶寬頻率， CHω 為高通濾波器的帶寬頻率，如果CHCL ωω ? ，則由它們可構(gòu)成一個(gè)帶通濾波器，它們之間的關(guān)系可用下式表示： )()(）( jωHjωHjωH Hi g hL o wB a n d ?? 3． 帶阻濾波器的幅頻特性 )(jωHBlock 與低通、高通濾波器幅頻特性間的關(guān)系： 如果低通濾波器的帶寬頻率 CLω 小于高通濾波器的帶寬頻率 CHω ，則由它們可構(gòu)成一個(gè)帶阻濾波器，它們之間的關(guān)系可用下式表示為： ）(）(）( jωHjωHjωH Hi g hL o wB lo c k ?? 三、方案實(shí)現(xiàn)和具體設(shè)計(jì) （實(shí)驗(yàn)教程 P40） 1．按實(shí)驗(yàn)電路板接通電源。這是由于實(shí)際電路往往存在一定延時(shí)性造成的。當(dāng)改變信號(hào)源頻率時(shí)，應(yīng)觀測(cè)一下 Vi是否保持穩(wěn)定，數(shù)據(jù)如有改變應(yīng)及時(shí)調(diào)整。 全通濾波器不衰減任何頻率的信號(hào) ， 而對(duì)相位沒(méi)有要求 ， 會(huì)改變輸入信號(hào)的相位 。改變電路的參數(shù)，會(huì)導(dǎo)致傳輸函數(shù)變化，頻率響應(yīng)變化，電路對(duì)不同頻率信號(hào)的失真改變。 二． 總體方案設(shè)計(jì) 一般情況下，系統(tǒng)的響應(yīng)波形和激勵(lì)波形不相同，信號(hào)在傳輸過(guò)程中將產(chǎn)生失真。 此次 實(shí)驗(yàn)通過(guò)改變電路上的開(kāi)關(guān)組合狀態(tài)， 構(gòu) 成所需的輸出電路，輸出 相 應(yīng)的響應(yīng)波形，并在數(shù)字示波 8 器上顯示 出來(lái)， 并 讀出電壓 等參數(shù) 。 19 結(jié)果分析與討論 ……………………………………… 24 實(shí)驗(yàn)六：調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn) ………………………………………… 24 實(shí)驗(yàn)任務(wù)與目的 ……………………………………… 24 總體方案設(shè)計(jì) ………………………………………… 24 方案實(shí)現(xiàn)和具體設(shè)計(jì) ………………………………… 25 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果 ………………………………… 26 結(jié)果分析 與討論 ……………………………………… 27 實(shí)驗(yàn)七： 方波信號(hào)的產(chǎn)生、分解、合成及轉(zhuǎn)化 ……………… 28 實(shí)驗(yàn)任務(wù)與目的 ……………………………………… 28 總體方案設(shè)計(jì) ………………………………………… 28 方案實(shí)現(xiàn)和具體設(shè)計(jì) ………………………………… 29 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果 ………………………………… 29 結(jié)果分析與討論 ……………………………………… 33 5 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 ……………………………… …………………………… 33 心得與自我評(píng)價(jià) …………………………………………………… 34 參考文獻(xiàn) …………………………………………………………… 35 6 圖 22 零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和完全響應(yīng)曲線(xiàn) 其中： ① 零輸入響應(yīng) ② 零狀態(tài)響應(yīng) ③ 完全響應(yīng) 實(shí)驗(yàn)一 零輸入、零狀態(tài)及完全響應(yīng) 一、實(shí)驗(yàn)任務(wù)和目標(biāo) 學(xué)習(xí)掌握 零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和完全響應(yīng) 的原理，設(shè)計(jì)一個(gè) 能觀測(cè) 三者的電路圖 ， 用示波器觀測(cè) 該電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和完全響應(yīng)的動(dòng)態(tài)曲線(xiàn) ，同時(shí)提高設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路的能力。 二． 總體方案設(shè)計(jì) (實(shí)驗(yàn)教程 P29－ 30，下同 ) 一階系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)，零狀態(tài)響應(yīng)及完全響應(yīng)的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)電路如圖所示。 由圖可看出，零狀態(tài)、零輸入、全響應(yīng)都是指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)或衰減。線(xiàn)性系統(tǒng)引起的信號(hào)失真有兩方面因素造成，一是系統(tǒng)對(duì)信號(hào)中各頻率分量幅度產(chǎn)生不同程度的衰減，使響應(yīng)各頻率分量的相對(duì)幅度產(chǎn)生變化，引起幅度失真。 在實(shí)驗(yàn)中， 實(shí)驗(yàn)板對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響很大，有的 50kHz 不失真，有的 10kHz 就 明顯 失真了。 實(shí)驗(yàn)三 無(wú)源濾波器與有源濾波器 一、實(shí)驗(yàn)任務(wù)和目標(biāo) 了解無(wú)源和有源 LPF(低通濾波器 )、無(wú)源和有源 HPF(高通濾波器 )、無(wú)源和有源 BPF(帶通濾波器 )、無(wú)源和有源 BEF(帶阻濾波器 )基本結(jié)構(gòu)及其特性，通過(guò)設(shè)計(jì)電路，測(cè)量這些濾波器的幅頻特性，分析比較無(wú)源和有源濾波器的濾波特性。 3．按照以上步驟，分別測(cè)試無(wú)源和有源 LPF、 HPF、 BPF、 BEF 的幅頻特性。 16 示波器測(cè)出的實(shí)際幅頻特性的截止頻率點(diǎn)與計(jì)算出的理想幅頻特性有所偏差。 2．將函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出的正弦信號(hào)接入無(wú)源（或有源）濾波器的輸入端， 調(diào)節(jié)該正弦信號(hào)頻率（由 小到大改變）時(shí) ,用示波器觀察其低通濾波器輸出幅值的變化。 2．有源濾波器與無(wú)源濾波器的頻率特性有何不同？ 無(wú)源濾波器主要有無(wú)源元件 R、 L 和 C 組成 , 有源濾波器由集成運(yùn)放和 R、 C組成，集成運(yùn)放的開(kāi) 環(huán)電壓增益和輸入阻抗均很高，輸出電阻小，構(gòu)成有源濾波電路后還具有一定的電壓放大和緩沖作用，因此有源濾波器可以實(shí)現(xiàn)比無(wú)源濾波器更為理想的響應(yīng)曲線(xiàn)。 三、方案實(shí)現(xiàn)和具體設(shè)計(jì)（見(jiàn)實(shí)驗(yàn)教程 P44） 1．連接采樣脈沖（方波）信號(hào)發(fā)生器、采樣器（采樣開(kāi)關(guān)）、低通濾波器組成的采樣與恢復(fù)電路（實(shí)驗(yàn)電路板 7；或自己設(shè)計(jì)搭建的實(shí)驗(yàn)電路板）。 此次實(shí)驗(yàn)中， 由于函數(shù)信號(hào)發(fā)生器本身有內(nèi)阻，所以輸入信號(hào)的頻率和幅度與發(fā)生器面板顯示的有較大差別，應(yīng)以示波器檢測(cè)的結(jié)果為準(zhǔn)。 正弦幅度調(diào)制與解調(diào) 原理圖如下： 正弦波調(diào)制與解調(diào)的方框圖，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： Y(t)=X(t)cos( t0? ) 其傅立葉變換為 ? ? ? ?? ?0021)( ????? ???? XXY 如果 X(t)是帶寬有限的信號(hào)，用正 弦波進(jìn)行調(diào)制時(shí)，就是把調(diào)制信號(hào)的頻譜X(ω )對(duì)半分地分別搬到 ? 0? 處。根據(jù)以上安排做相應(yīng)的接線(xiàn)。 掌握用數(shù)字示波器和計(jì)算機(jī)采集所測(cè)信號(hào)的數(shù)據(jù)，和利用MATLAB 對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行頻譜分析。因?qū)嶋H電路產(chǎn)生方波，不是