西工大《信号与系统》实验报告.doc
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信号与线性系统实验报告
西北工业大学
信号与线性系统实验报告
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实验一常用信号的分类与观察
一、实验内容
观察常用信号的波形特点及其产生方法;使用示波器对常用波形测量参数;掌握JH5004
信号产生模块的操作;
对于一个系统特性的研究,其中重要的一个方面是研究它的输入输出关系,即在一特定输入信号下,系统对应的输出响应信号。
因而对信号的研究是对系统研究的出发点,是对系统特性观察的基本手段与方法。
在本实验中,将对常用信号和特性进行分析、研究。
信号可以表示为一个或多个变量的函数,在这里仅对一维信号进行研究,自变量为时间。
常用的信号有:
指数信号、正弦信号、指数衰减正弦信号、复指数信号、Sa(t)信号、钟形信号、脉冲信号等。
1、指数信号:
指数信号可表示为。
对于不同的a取值,其波形表现为不同的形式,如下图所示:
在JH5004“信号与系统”实验平台的信号产生模块可产生a<0,t>0的函数的波形。
通过示波器测量输出信号波形,测量函数的a、K参数。
2、正弦信号:
其表达式为,其信号的参数有:
振幅K、角频率w、与初始相位。
其波形如下图所示:
通过示波器测量输出信号测量波形,测量正弦信号的振幅K、角频率w参数。
3、指数衰减正弦信号:
其表达式为,其波形如下图:
4、复指数信号:
其表达式为
一个复指数信号可分解为实、虚两部分。
其中实部包含余弦衰减信号,虚部则为正弦衰减信号。
指数因子实部表征了正弦与余弦函数振幅随时间变化的情况。
一般,正弦及余弦信号是衰减振荡。
指数因子的虚部则表示正弦与余弦信号的角频率。
对于一个复信号的表示一般通过两个信号联合表示:
信号的实部通常称之为同相支路;信号的虚部通常称之为正交之路。
利用复指数信号可使许多运算和分析得以简化。
在信号分析理论中,复指数信号是一种非常重要的基本信号。
5、Sa(t)信号:
其表达式为。
Sa(t)是一个偶函数,t=±π,±2π,…,±nπ时,函数值等于零。
该函数在很多应用场合具有独特的应用。
其信号如下图所示:
6、钟形信号(高斯函数):
其表过式为。
其信号如下图所示:
7、脉冲信号:
其表达式为,其中为单位阶跃函数。
其信号如下图所示:
二、实验过程
在下面实验中,按1.3节设置信号产生器的工作模式为11。
1、指数信号观察:
通过信号选择键1,按1.3节设置A组输出为指数信号(此时信号输出指示灯为000000)。
用示波器测量“信号A组”的输出信号。
观察指数信号的波形,并测量分析其对应的a、K参数。
2、正弦信号观察:
通过信号选择键1,按1.3节设置A组输出为正弦信号(此时A组信号输出指示灯为000101)。
用示波器测量“信号A组”的输出信号。
在示波器上观察正弦信号的波形,并测量分析其对应的振幅K、角频率w。
3、指数衰减正弦信号观察(正频率信号):
通过信号选择键1、按1.3节设置A组输出为指数衰减余弦信号(此时信号输出指示灯为000001),用示波器测量“信号A组”的输出信号。
通过信号选择键2、按1.3节设置B组输出为指数衰减正弦信号(此时信号输出指示灯为000010),用示波器测量“信号B组”的输出信号。
*分别用示波器的X、Y通道测量上述信号,并以X-Y方式进行观察,记录此时信号的波形,并注意此时李沙育图形的旋转方向。
(该实验可选做)
分析对信号参数的测量结果。
4、*指数衰减正弦信号观察(负频率信号):
(该实验可选做)
通过信号选择键1、按1.3节设置A组输出为指数衰减余弦信号(此时信号输出指示灯为000011),用示波器测量“信号A组”的输出信号。
通过信号选择键2、按1.3节设置B组输出为指数衰减正弦信号(此时信号输出指示灯为000100),用示波器测量“信号B组”的输出信号。
分别用示波器的X、Y通道测量上述信号,并以X-Y方式进行观察,记录此时信号的波形,并注意此时李沙育图形的旋转方向。
将测量结果与实验3所测结果进行比较。
5、Sa(t)信号观察:
通过信号选择键1,按1.3节设置A组输出为Sa(t)信号(此时信号输出指示灯为000111),用示波器测量“信号A组”的输出信号。
并通过示波器分析信号的参数。
6、钟形信号(高斯函数)观察:
通过信号选择键1,按1.3节设置A组输出为钟形信号(此时信号输出指示灯为001000),用示波器测量“信号A组”的输出信号。
并通过示波器分析信号的参数。
7、脉冲信号观察:
通过信号选择键1,按1.3节设置A组输出为正负脉冲信号(此时信号输出指示灯为001101),并分析其特点。
三、实验数据
对于一个系统特性的研究,其中重要的一个方面是研究它的输入输出关系,即在一特定输入信号下,系统对应的输出响应信号。
因而对信号的研究是对系统研究的出发点,是对系统特性观察的基本手段与方法。
在本实验中,将对常用信号和特性进行分析、研究。
1.指数信号
通过信号选择键1,按1.3节设置A组输出为指数信号(此时信号输出指示灯为000000)。
用示波器测量“信号A组”的输出信号。
2.正弦信号
通过信号选择键1,按1.3节设置A组输出为正弦信号(此时A组信号输出指示灯为000101)。
用示波器测量“信号A组”的输出信号。
3.指数衰减正弦信号
通过信号选择键1、按1.3节设置A组输出为指数衰减余弦信号(此时信号输出指示灯为000001),用示波器测量“信号A组”的输出信号。
*分别用示波器的X、Y通道测量上述信号,并以X-Y方式进行观察,记录此时信号的波形,并注意此时李沙育图形的旋转方向。
(该实验可选做)
4.复指数信号
通过信号选择键1、按1.3节设置A组输出为指数衰减余弦信号(此时信号输出指示灯为000011),用示波器测量“信号A组”的输出信号。
5.Sa(t)信号
通过信号选择键1,按1.3节设置A组输出为Sa(t)信号(此时信号输出指示灯为000111),用示波器测量“信号A组”的输出信号。
并通过示波器分析信号的参数。
6.钟形信号
通过信号选择键1,按1.3节设置A组输出为钟形信号(此时信号输出指示灯为001000),用示波器测量“信号A组”的输出信号。
并通过示波器分析信号的参数。
7.脉冲信号
通过信号选择键1,按1.3节设置A组输出为正负脉冲信号(此时信号输出指示灯为001101),并分析其特点。
四、实验结果分析及思考
1、分析指数信号、正弦信号、指数衰减正弦信号、复指数信号、Sa(t)信号、钟形信号、脉冲信号的特点。
答:
1、指数信号:
指数信号可表示为。
对于不同的a取值,其波形表现为不同的形式.
2、正弦信号:
其表达式为,其信号的参数有:
振幅K、角频率w、与初始相位。
通过示波器测量输出信号测量波形,测量正弦信号的振幅K、角频率w参数。
3、指数衰减正弦信号:
其表达式为,其波形如下图:
4、复指数信号:
其表达式为
一个复指数信号可分解为实、虚两部分。
其中实部包含余弦衰减信号,虚部则为正弦衰减信号。
指数因子实部表征了正弦与余弦函数振幅随时间变化的情况。
一般,正弦及余弦信号是衰减振荡。
指数因子的虚部则表示正弦与余弦信号的角频率。
对于一个复信号的表示一般通过两个信号联合表示:
信号的实部通常称之为同相支路;信号的虚部通常称之为正交之路。
利用复指数信号可使许多运算和分析得以简化。
在信号分析理论中,复指数信号是一种非常重要的基本信号。
5、Sa(t)信号:
其表达式为。
Sa(t)是一个偶函数,t=±π,±2π,…,±nπ时,函数值等于零。
该函数在很多应用场合具有独特的应用。
6、钟形信号(高斯函数):
其表过式为。
7、脉冲信号:
其表达式为,其中为单位阶跃函数.
2、按1.3节设置输出为复指数正频率信号(A组输出与B组输出同时观察)与复指数负频率信号(A组输出与B组输出同时观察),并说明这两类信号的特点。
答:
复指数正频率信号:
震荡性,随着时间增加振幅增大。
指数负频率信号:
震荡性,随着时间增加振幅衰减。
3、写出测量指数信号、正弦信号、指数衰减正弦信号、复指数信号、Sa(t)信号、钟形信号、脉冲信号的波形参数;
答:
指数信号波形参数:
k=1;a=1;0;-1;
正弦信号波形参数:
k=1;w=1;;
指数衰减正弦信号参数:
k=1;a=1;
复指数信号参数:
k=1;a=1;w=1;
Sa(t)信号波形参数:
无;
钟形信号波形参数:
E=1;t=1;
脉冲信号波形参数:
无;
实验二信号的基本运算单元
一、实验内容
使用减法器、加法器、倍乘器、反相器、积分器、微分器等处理信号,分析他们的运算特性。
二、实验过程
在下面实验中,按1.3节设置信号产生器的工作模式为11。
1、加法器特性观察:
通过信号选择键1使对应的“信号A组”的输出为270Hz信号(A组输出信号指示灯为000101),通过信号选择键2使对应的“信号B组”的输出为2160Hz信号(B组输出信号指示灯为000110)。
用短路连线器将模拟信号A、B组的输出信号送入加法器的X1、X2输入端,用示波器观察输出端Y的波形。
2、减法器特性观察:
通过信号选择键1使对应的“信号A组”的输出为全波检滤信号(A组输出信号指示灯为010000),通过信号选择键2使对应的“信号B组”为半波检波信号(B组输出信号指示灯为010001)。
用短路连线器将模拟信号A、B组的输出信号送入减法器的X1、X2输入端,用示波器观察输出端Y的波形。
3、倍乘器特性观察:
通过信号选择键1使对应的“信号A组”的输出信号为2160Hz的正弦信号(A组输出信号指示灯为000110)。
用短路连线器将信号A组的输出信号送入倍乘器的X输入端,观察输出端Y的波形。
4、反相器特性观察:
通过信号选择键1使对应的“信号A组”的输出信号为2160Hz的正弦信号(A组输出信号指示灯为000110)。
用短路连线器将信号A组的输出信号送入反相器的X输入端,观察输出端Y的波形相位与输入波形的相位关系。
5、积分器特性观察:
通过信号选择键1使对应的“信号A组”的输出为连续正负脉冲对信号(A组输出信号指示灯为001101)。
用短路连线器将信号A组的输出信号送入积分器的X输入端,观察输出端Y的波形与输入波形的关系。
6、微分器特性观察:
通过信号选择键使对应的“信号A组”的输出依次为连续正负脉冲信号(A组输出信号指示灯为001001)、间隔正负脉冲信号(A组输出信号指示灯为001101)、正负指数衰减冲击信号(A组输出信号指示灯为001110)、锯齿信号(A组输出信号指示灯为010010)。
用短路连线器将信号A组的输出信号送入微分器的X输入端,观察输出端Y的波形与输入波形的关系。
三、实验数据
在下面实验中,按1.3节设置信号产生器的工作模式为11。
1、加法器特性观察:
通过信号选择键1使对应的“信号A组”的输出为270Hz信号(A组输出信号指示灯为000101),通过信号选择键2使对应的“信号B组”的输出为2160Hz信号(B组输出信号指示灯为000110)。
用短路连线器将模拟信号A、B组的输出信号送入加法器的X1、X2输入端,用示波器观察输出端Y的波形。
2、减法器特性观察:
通过信号选择键1使对应的“信号A组”的输出为全波检滤信号(A组输出信号指示灯为0
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