周期矩形脉冲的分解与合成.docx
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周期矩形脉冲的分解与合成
周期矩形脉冲的分解与合成
本科实验报告
实验名称:
周期矩形脉冲的分解与合成
管左边显示dy,右边显示50,表示此时矩形波的占空比
为50%,旋转ROL1,调节矩形波的占空比。
②选择合适的占空比,用示波器分别观察测试点“TP1~TP7”输出的一次谐波至七次谐波的波形及TP8处输出的七次以上谐波的波形;
③根据表2,记录不少于2组不同占空比条件下输入信号参数及测试结果。
5.3方波的合成
①将矩形波的占空比调节为50%。
②将“数字信号处理模块”模块的8位拨码开关S3的第1位拨至1,其余为0,通过TP1观察基波信号,并与TP8处信号进行比较。
③再将开关S3的第2位拨至1,3~8位拨至0,通过TP8观察一次与二次谐波的合成波形。
④以此类推,按表3调节拨码开关的1~8位,观察不同谐波的合成情况,并记录实验结果。
5.4相位对矩形波合成的影响
①将SW1置于“0110”,并将拨码开关S3的1至8全拨为“0”。
②按下复位键开关S2,复位DSP,运行相位对信号合成影响程序。
③用示波器的一个通道测基波输出点TP1、另一个通道测TP3,比较两波形的相位。
④闭合开关S3的第1位和第3位,在TP8上用示波器观测相移后一次和三次谐波的叠加波形。
⑤把示波器的通道1和通道2分别接到TP1和TP3上,设置示波器为叠加模式,观察叠加的波形。
⑥依次闭合开关S3的第1位到第8位,在TP8处观测相应的各次谐波叠加后的合成波形。
记录并填写表4,可适当添加认为有必要测试结果的波形。
六、实验结果与分析
表1方波信号的分解
信号周期:
2000
,信号最大幅值:
5.16V,
信号基频
:
500Hz。
谐波频率
2
3
4
5
6
7
8
以上
测量值(电压峰峰值)(V)
5.36
0.08
1.8
0.08
1.12
0.1
0.82
0.08
表2矩形波信号的分解
占空比:
40,信号周期:
2000
,
信号最大幅值:
5.36V,信号基频
:
500Hz。
谐波频率
2
3
4
5
6
7
8
以上
测量值(电压峰峰值)
5.12
1.72
1.20
1.30
0.20
0.96
0.46
0.12
表3方波信号的各次谐波的合成
方波信号参数
信号周期:
2000
,
信号最大幅值:
5.16V,
信号基频
:
500Hz。
波形合成要求
合成的波形
一次谐波/基波
一次+二次谐波
一次+二次+三次谐波
一次+三次+五次谐波
一次+三次+五次+七次谐波
三次+五次+七次谐波
所有谐波叠加
表4相位对矩形波合成的影响
输入信号参数
占空比:
40,
信号周期:
2000
,
信号最大幅值:
5.36V,
信号基频
:
500Hz。
波形合成要求
合成后的波形
移相后一次与三次谐波合成
TP1与TP3的叠加结果(示波器叠加)
一次与四次谐波合成
二次与四次谐波合成
二次与六次谐波合成
七、问题与思考
●实验中出现的问题
有时示波器显示不出预期波形,会呈现无规则波形。
将示波器重启后可恢复正常。
●思考题
(1)方波信号在哪些谐波分量上幅度为零?
请画出基波信号频率为5KHz的矩形脉冲信号的频谱图(取最高频率点为10次谐波),(可以利用matlab实现绘图)。
答:
偶次谐波分量上幅度为零。
(2)矩形脉冲信号为例,总结周期信号的分解与合成原理。
答:
矩形脉冲信号可以分解成无穷多个奇次谐波信号的和,通过选频滤波器可得到各个分量。
而用各个分量可合成原信号。
(3)要提取一个
的矩形脉冲信号的基波和2、3次谐波,以及4次以上的高次谐波,你会选用几个什么类型(低通?
带通?
…)的滤波器?
答:
一个低通,两个带通,一个高通滤波器。
(4)一次谐波+三次谐波合成的波形,与一次谐波+三次谐波+五次谐波合成的波形区别在哪里,为什么?
答:
一次谐波+三次谐波+五次谐波合成的波形更接近方波波形,纹波较小。
原因在于参与合成的谐波数量越多,合成的波形越好。
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