【正文】 ： )()(）( 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、方案實現(xiàn)和具體設(shè)計 （實驗教程 P40） 1．按實驗電路板接通電源。 3．按步驟 1，逐步用示波器或數(shù)字萬用表觀察測量 LPF、 HPF、 BPF、 BEF 輸出幅值的變化。 由實驗可知，當(dāng) LPF 的高頻截止頻率 fH 要高于 HPF 的低頻截止頻率 fL 時，將 LPF 與 HPF 串接即可得到 BPF 濾波器。 不同濾波器之間可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換。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， 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， LPF 的高頻截止頻率 fH低于 HPF 的低頻截止頻率 fL。但受運放增益帶寬積的影響，有源濾波器也有工作頻率范圍的限制。通過實驗驗證采樣定理，并掌握采樣周期的基本設(shè)計原則。 二、總體方案設(shè)計（ P432~43） 離散時間信號可由連續(xù)時間信號經(jīng)抽樣處理而獲得，而且 當(dāng)用于抽樣的周期性沖激函數(shù)信號的頻率 ws 大于原始連續(xù)信號的頻率 wm的兩倍時，采樣信號可經(jīng)過一合適的低通濾波器而恢復(fù)為原始連續(xù)信號。 采樣信號可以恢復(fù)為原始信號的條件是： ωs≥2ωm，此時可用一截止頻率為ws，增益為 T 的低通濾波器（ LPF）對抽樣信號進(jìn)行濾波，從而恢復(fù)出原始連續(xù)信號；而當(dāng) ωs2ωm時， 采樣信號的頻譜會發(fā)生混疊從而導(dǎo)致不可恢復(fù)性失真。 2．利用函數(shù)發(fā)生器，輸入頻率為 100Hz 左右的正弦信號（或其它形狀波形的信號作為被采樣信號）給信號采樣與恢復(fù)實驗電路的輸入端，觀察采樣輸 出信號以及通過低通濾波器后的恢復(fù)信號。 4．改換被采樣輸入信號為 其它波形（三角波等），再重復(fù)以上實驗。 輸入信號為正弦波，分別取正弦波信號頻率為 f1=100Hz（即 ω s ＞ 2ω m）、f2=600Hz（即 ω s =2ω m）、 f3=1000Hz（即 ω s 2ω m），波形分別如下?；謴?fù)后的波形均與原波形有一定的誤差。實驗板上的多諧振蕩電路產(chǎn)生的脈沖采樣信號頻率不是非常穩(wěn)定，因而對應(yīng)的奈奎斯特頻率不易求得。 實驗六 調(diào)制與解調(diào) 一、 實驗任務(wù)和目標(biāo) 了解幅值調(diào)制和解調(diào)的原理。進(jìn)一步掌握根據(jù)實驗任務(wù)和要求、實驗原理方框圖來設(shè)計實驗方案、實驗電路的方法。只要正弦信號（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。只要 m???0 ， Y(ω )就是一個帶通頻譜。解調(diào)的任務(wù)是從 Y(t)中恢復(fù)出原始信號。其 頻譜 V(ω )為 26 ? ? ? ? ? ? ? ?? ?00 224121 ?????? ????? XXXV 若用一個合適的理想低通濾波器，在接收端就可以完全恢復(fù)原信號 X(t)。這兩個正弦信號應(yīng)幅值相等，初相位相等，頻率成比例（實驗電路板輸出的正弦信號頻率約為 500Hz、 幅度為 500mV，作為調(diào)制信號 ；函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的正弦信號設(shè)定為 20KHz、 500mV， 作為 二路載波信號 ）。 2．接通實驗 電源，用示波器觀察調(diào)制信號輸出 （調(diào)制信號輸出先不要連接解調(diào)部分） ， 調(diào)節(jié)電位器 RP1 觀察調(diào)幅器輸出波形。用雙蹤示波器分別觀察 被調(diào)制信號 （原信號） 和 LPF 輸出信號（調(diào)制解調(diào)后的信號）， 并且記錄波形，如果兩個波形相差， 則 調(diào)節(jié) RP2和 RP3 至兩個波形近似。對于幅度調(diào)制信號，在波形上 ，它的幅度隨基帶信號規(guī)律而變化；在頻譜結(jié)構(gòu)上，它的頻譜完全是基帶信號頻譜在頻域內(nèi)的簡單搬移。 調(diào)幅調(diào)制過程中，信號的衰減在本實驗中是不可避免的，但信號的頻域特性得到了較好的保留。 思考題 1． 已調(diào)制信號的幅度 Y(t)與解調(diào)信號 X(t)的幅度是否相同？ 不相同。但在解調(diào)過程中，當(dāng)通過增益為 2 的低通濾波器后，兩者的幅值應(yīng)該相等。 在本次實驗中 ，兩者的差值是比較大的。方波通過低通濾波器轉(zhuǎn)化為正弦波。掌握設(shè)計典型的信 號產(chǎn)生和變換的方法?！岸嘀C”指矩形波中除了基波成分外，還含有豐富的高次諧波成分。在工作時，電路的狀態(tài)在這兩個暫穩(wěn)態(tài)之間自動地交替變換，由此產(chǎn)生矩形波脈沖信號，常用作脈沖信號源及時序電路中的時鐘信號。 采用諧振電路分解并取出其 1～ 7 次諧波。 利用加法電路將所取的諧波信號求和，得到近似方波信號，與原方波信號比較，觀察失真情況。通過多個并聯(lián) LC 振蕩電路測取其諧波，但買元件時發(fā)現(xiàn)買不到電感，實驗時用實驗室的電感多次串并聯(lián)獲得所需的 近似的 數(shù)值，增加了實驗誤差。但實驗結(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。 實驗結(jié)論 經(jīng)過此次信號與系統(tǒng)基本實驗，才發(fā)現(xiàn)信號實驗對于信號學(xué)科實際應(yīng)用及其原理闡釋有著不可替代的作用。 然后我們做了信號的無失真?zhèn)鬏?，實驗板對實驗的影響很大，有?50kHz 不失真，有的 10kHz 就失真了。 第三個實驗是無源濾波器與有源濾波器，這個實驗是個非常繁瑣的實驗，數(shù)據(jù)較多。 低通、高通、帶通和帶阻濾波器間的變換，這個實驗也很繁瑣，數(shù)據(jù)較多。其實實驗后的任務(wù)也比較多，主要是計算特征頻率，截止頻率和通頻帶，根據(jù)計算結(jié)果比較轉(zhuǎn)換得到濾波器與原濾波器的特點。由于函數(shù)信號發(fā)生器本身有內(nèi) 阻，所以輸入信號的頻率和幅度與發(fā)生器面板顯示的有較大差別，應(yīng)以示波器檢測的結(jié)果為準(zhǔn)。試驗中對于正弦信號和三角波信號，從波形中都可以看出，在 ms ?? 2? ＜以及 ms ?? 2? （近似，頻率不是非常穩(wěn)定）時，采樣后的信號均可以較好的恢復(fù)，而當(dāng) ms ?? 2? 時，采樣后的信號均不能無失真恢復(fù)。對于幅度調(diào)制信號，在波形上，它的幅度隨基帶信號規(guī)律而變化；在頻譜結(jié)構(gòu)上，它的頻譜完全是基帶信號頻譜在頻域內(nèi)的簡單搬移。調(diào)節(jié)振蕩電路中電位器改變輸出電壓和頻率。但波形仍然失真較大。設(shè)計實驗電路時，設(shè)計的方波發(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。方波轉(zhuǎn)三角波電路也因缺少大電感而臨時將 LC 濾波電路改為RC濾波電路。 完成整個實驗部分后，不僅加深了原有知識的運用和創(chuàng)新，而且更加意識到理論和實驗的差別，這也是我們提升思考能力和分析能力的動力。 心得體會 這次 實驗中也遇到了不少麻煩，比如有時輸出波形總會出現(xiàn)意想不到的問題， 經(jīng)過一番調(diào)試最終找到問題所在 ，完成了實驗。有時候問實驗老師，老師也只是隨便點說一下，不能得到深刻的見解。 在信號系統(tǒng)基本實驗中，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，也一起討論了一些設(shè)計的想法。 方波實驗過程中，由于沒有買到設(shè)計好的電感，只好用幾個不同的電感拼湊，這也是實驗變得比較繁瑣，不過總比沒有的好，最終還算是比較順利地完成了實驗。最后，感謝老師的指導(dǎo)和幫助和同學(xué)的鼓勵與支持，謝謝！ 參考文獻(xiàn) 【 1】 《信號與控制綜合實 驗教程》 .熊蕊編著 .華 中科技大學(xué)出版， 2020年 11 月第一版 . 【 2】《電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗（電子電路實驗、設(shè)計及現(xiàn)代 EDA 技術(shù)）》 .陳大欽，羅杰主編 .高等教育出版社， 2020 年 6月第三版 . 【 3】《電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）》 .康華光主編 .高等教育出版社， 2020 【 4】《模擬電子技術(shù)》 .郭業(yè)才，黃友銳主編 .清華大學(xué)出版社， 2020 年 6月 .