【正文】 益為2的低通濾波器后，兩者的幅值應(yīng)該相等。事實(shí)上，信號(hào)在調(diào)制的過程中會(huì)有所衰減，因此其幅值不相等。在本次實(shí)驗(yàn)中，兩者的差值是比較大的。實(shí)驗(yàn)七 方波信號(hào)的產(chǎn)生、分解、合成及轉(zhuǎn)化一、實(shí)驗(yàn)任務(wù)和目的設(shè)計(jì)電路產(chǎn)生方波，收集產(chǎn)生的波形，利用諧振電路對(duì)方波信號(hào)分解并取出前若干次諧波，后由加法電路合成，并與原方波信號(hào)比較。方波通過低通濾波器轉(zhuǎn)化為正弦波。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。掌握設(shè)計(jì)典型的信號(hào)產(chǎn)生和變換的方法。二、總體方案設(shè)計(jì)1. 采用多諧振蕩器產(chǎn)生方波多諧振蕩器是一種能產(chǎn)生矩形波的自激振蕩器，也稱矩形波發(fā)生器。“多諧”指矩形波中除了基波成分外，還含有豐富的高次諧波成分。多諧振蕩器沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。在工作時(shí)，電路的狀態(tài)在這兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)之間自動(dòng)地交替變換，由此產(chǎn)生矩形波脈沖信號(hào)，常用作脈沖信號(hào)源及時(shí)序電路中的時(shí)鐘信號(hào)。 2. 方波的分解與合成對(duì)方波進(jìn)行傅立葉級(jí)數(shù)展開為故方波可分解為不同頻率、幅度的正弦信號(hào)。采用諧振電路分解并取出其1～7次諧波。因?qū)嶋H電路產(chǎn)生方波，不是理想方波，不是全時(shí)間段周期信號(hào)，可能有偶數(shù)次諧波，其頻譜是全波段。利用加法電路將所取的諧波信號(hào)求和，得到近似方波信號(hào)，與原方波信號(hào)比較，觀察失真情況。3. 方波的轉(zhuǎn)化將方波通過低通濾波器即可得到正弦波或三角波三、方案實(shí)現(xiàn)和具體設(shè)計(jì)四、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果1. 方波產(chǎn)生2. 方波的分解波形基波波形2次諧波波形3次諧波波形4次諧波波形5次諧波波形6次諧波波形7次諧波波形3. 方波諧波合成4. 方波轉(zhuǎn)化為正弦波（1kHz方波轉(zhuǎn)化為50Hz正弦波） 結(jié)果分析與討論設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路時(shí)，設(shè)計(jì)的方波發(fā)生電路是模擬數(shù)字混合電路，仿真比較困難，上網(wǎng)查資料后解決問題。通過多個(gè)并聯(lián)LC振蕩電路測(cè)取其諧波，但買元件時(shí)發(fā)現(xiàn)買不到電感，實(shí)驗(yàn)時(shí)用實(shí)驗(yàn)室的電感多次串并聯(lián)獲得所需的近似的數(shù)值，增加了實(shí)驗(yàn)誤差。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。但實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較符合預(yù)期。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。2．假如要觀察1,3,5,7次諧波相位關(guān)系有哪些方法？（1）線性掃描法；（2）橢圓法（李沙育圖形法）3．信號(hào)的分解還可以運(yùn)用什么方法？還可以通過設(shè)計(jì)高階濾波器濾波器濾波得到相應(yīng)的n次諧波。實(shí)驗(yàn)結(jié)論經(jīng)過此次信號(hào)與系統(tǒng)基本實(shí)驗(yàn)，才發(fā)現(xiàn)信號(hào)實(shí)驗(yàn)對(duì)于信號(hào)學(xué)科實(shí)際應(yīng)用及其原理闡釋有著不可替代的作用。實(shí)驗(yàn)過程中的不斷摸索和討論讓我們收獲了不少知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技巧，下面我從七個(gè)實(shí)驗(yàn)方面分條論述：首先是零輸入、零狀態(tài)及完全響應(yīng)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)的過程中，第一次實(shí)驗(yàn)基本上是熟練學(xué)習(xí)的過程，逐漸掌握器材如示波器、信號(hào)發(fā)生器、穩(wěn)壓電源等的使用方法，加深了對(duì)零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和完全響應(yīng)原理的理解，了解了三種響應(yīng)的響應(yīng)曲線以及這三種響應(yīng)之間的聯(lián)系。 然后我們做了信號(hào)的無失真?zhèn)鬏?，?shí)驗(yàn)板對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響很大，有的50kHz不失真，有的10kHz就失真了。通過人眼觀察很難判定是否失真，通過測(cè)取數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析能更準(zhǔn)確判斷是否失真。第三個(gè)實(shí)驗(yàn)是無源濾波器與有源濾波器，這個(gè)實(shí)驗(yàn)是個(gè)非常繁瑣的實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)較多。進(jìn)一步了解了各類濾波器的基本結(jié)構(gòu)及其特性，通過測(cè)量和繪制這些濾波器的幅頻特性曲線，比較無源濾波器與有源濾波器的濾波性能，有源濾波器因有放大增益而比無源濾波器有更好的效果。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。在波形調(diào)試時(shí)，先找到各種波形的關(guān)鍵點(diǎn)，并且在關(guān)鍵點(diǎn)周圍多取點(diǎn)，這樣獲得的數(shù)據(jù)作出的波形較為完整，這里面主要有最大值，最小值和3dB點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行比較分析。其實(shí)實(shí)驗(yàn)后的任務(wù)也比較多，主要是計(jì)算特征頻率，截止頻率和通頻帶，根據(jù)計(jì)算結(jié)果比較轉(zhuǎn)換得到濾波器與原濾波器的特點(diǎn)。信號(hào)的采樣與恢復(fù)，此實(shí)驗(yàn)波形圖不好調(diào)，示波器要兩路同時(shí)檢測(cè)。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)。實(shí)驗(yàn)板上的多諧振蕩電路產(chǎn)生的脈沖采樣信號(hào)頻率不是非常穩(wěn)定，因而對(duì)應(yīng)的奈奎斯特頻率不易求得。試驗(yàn)中對(duì)于正弦信號(hào)和三角波信號(hào)，從波形中都可以看出，在＜以及（近似，頻率不是非常穩(wěn)定）時(shí)，采樣后的信號(hào)均可以較好的恢復(fù)，而當(dāng)時(shí)，采樣后的信號(hào)均不能無失真恢復(fù)。 調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)，幅度調(diào)制是用調(diào)制信號(hào)去控制高頻正弦載波的幅度，使其按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化的過程。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。實(shí)驗(yàn)中有的電路板上的自激振蕩電路不能起振，換板子后繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。調(diào)節(jié)振蕩電路中電位器改變輸出電壓和頻率。調(diào)節(jié)電位器使濾波輸出信號(hào)輸出波形失真較小。但波形仍然失真較大。最后一個(gè)實(shí)驗(yàn)是創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，我們的題目是方波信號(hào)的產(chǎn)生、分解、合成及轉(zhuǎn)化。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路時(shí)，設(shè)計(jì)的方波發(fā)生電路是模擬數(shù)字混合電路，仿真比較困難，上網(wǎng)查資料后解決問題。通過多個(gè)并聯(lián)LC振蕩電路測(cè)取其諧波，但買元件時(shí)發(fā)現(xiàn)買不到電感，實(shí)驗(yàn)時(shí)用實(shí)驗(yàn)室的電感多次串并聯(lián)獲得所需的數(shù)值，這無疑增加了實(shí)驗(yàn)誤差。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。但實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較符合預(yù)期。完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)部分后，不僅加深了原有知識(shí)的運(yùn)用和創(chuàng)新，而且更加意識(shí)到理論和實(shí)驗(yàn)的差別，這也是我們提升思考能力和分析能力的動(dòng)力。相信在以后的實(shí)驗(yàn)中，這些寶貴的經(jīng)驗(yàn)和這種對(duì)待實(shí)驗(yàn)的態(tài)度會(huì)使我們從實(shí)驗(yàn)中收獲更多。心得體會(huì)這次實(shí)驗(yàn)中也遇到了不少麻煩，比如有時(shí)輸出波形總會(huì)出現(xiàn)意想不到的問題，經(jīng)過一番調(diào)試最終找到問題所在，完成了實(shí)驗(yàn)。其實(shí)在實(shí)驗(yàn)中仍有不少疑惑或不確定的地方，比如為什么方波在高頻率的時(shí)候會(huì)得不到理想中的波形。有時(shí)候問實(shí)驗(yàn)老師，老師也只是隨便點(diǎn)說一下，不能得到深刻的見解。但這倒使我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中更加積極與其他同學(xué)也展開討論，一起探討怎樣才能更好地去完成這些實(shí)驗(yàn)。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。最后一個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們一共提出了三種方案：濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)，自激震蕩和方波信號(hào)的產(chǎn)生、分解、合成及轉(zhuǎn)換，經(jīng)過一番商量之后，最后還是選擇了可以靈活變換的方波實(shí)驗(yàn)。方波實(shí)驗(yàn)過程中，由于沒有買到設(shè)計(jì)好的電感，只好用幾個(gè)不同的電感拼湊，這也是實(shí)驗(yàn)變得比較繁瑣，不過總比沒有的好，最終還算是比較順利地完成了實(shí)驗(yàn)。做完這些實(shí)驗(yàn)后，收獲的確不少，和他人的合作能力也有提高，每次實(shí)驗(yàn)后的思考題也都認(rèn)真地思考過，覺得自己在這方面進(jìn)步很大。最后，感謝老師的指導(dǎo)和幫助和同學(xué)的鼓勵(lì)與支持，謝謝！參考文獻(xiàn)【1】 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