信号与系统实验指导书(3)

信号与系统实验指导

零频增益为：G0?1 自然角频率为：?n?阻尼系数为：??1?26.37krad/s

R1R2C1C2R2C2R1C2RC??(G0?1)11?0.212 R1C1R2C1R2C2G0?n222传递函数为：G(s)?s???ns??n

归一化的传递函数为：G(s?)?

G0s???s??12?1s??0.212s??12

微分方程描述的系统输入输出关系：

d2d22y(t)???y(t)??y(t)?G?nn0nx(t) 2dtdt单位冲激响应： h(t)?G0?n阶跃响应：

11?(?/2)2e???nt/2[sin(?n1?(?/2)2)t]u(t)

2??????nt/2y(t)?G0u(t)?G0?ecos??n1??4??????G0?t?u(t)???21?(?/2)2??2??????nt/2?esin??n1??4??????t?u(t)????

利用窄脉冲响应和宽脉冲响应可以近似冲激响应和阶跃响应。

四、实验内容

运行PC机端软件SSP.EXE，在下拉菜单“实验选择”中选择“实验一”；使用串口电缆连接计算机串口和实验箱串口，打开实验箱电源。

实验内容（一）、线性时不变系统的窄脉冲响应测量 实验步骤：

1、信号选择：按实验箱键盘“1”选择“窄脉冲”，再按“6”选择“100Hz”。 2、连接接口区的“输入信号1”和“输出信号”。点击SSP软件界面上的

按钮，观察100Hz的窄脉冲串。适当调整X、Y轴的分辨率，

观察100Hz的窄脉冲。

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信号与系统实验指导

记录并描绘观察到的波形。

3、按图3.1-2 的模块连线示意图连接各模块。

接口区输入信号1输入信号2输出信号采样备用信号备用输入S21低通滤波器U12输出S22 图3.1-2 实验一的模块连线示意图

点击SSP软件界面上的

按钮，适当调整X、Y轴的分辨率，

观察100Hz的窄脉冲通过线性时不变系统的响应。观察到的波形如图3.1-3所示。记录并描绘观察到的波形。

图3.1-3 100Hz窄脉冲及其通过线性时不变系统的响应

实验内容（二）、线性时不变系统的宽脉冲响应 实验步骤：

1、信号选择：按实验箱键盘2”选择“方波”，再按“＋” 或“－”选择“100Hz”。按F2键把方波信号的占空比设为：50%。

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信号与系统实验指导

2、连接接口区的“输入信号1”和“输出信号”。 点击SSP软件界面上的

按钮，观察100Hz的方波。

3、按图3.1-2的模块连线示意图连接各模块。点击SSP软件界面上的

按钮，观察100Hz的方波通过线性时不变系统的响应。

适当调整X、Y轴的分辨率可得到如图3.1-4 所示的实验结果。 记录并描绘观察到的波形。

图3.1-4 线性时不变系统的阶跃响应

思考问题：

（1）可否用线性时不变系统的窄脉冲响应模拟单位冲激响应，它们有何不同之

处？

（2）你观测得到的系统宽脉冲响应与理论上的系统阶跃响应逼近吗？

五、项目需用仪器设备名称：数字信号处理实验箱、信号与系统实验板的低通

滤波器U12模块、PC机端信号与系统实验软件、＋5V电源 六、所需主要元器件及耗材：连接线、计算机串口连接线 七、学时数：2

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信号与系统实验指导

实验项目二：连续周期信号的分解与合成

一、实验项目名称：连续周期信号的分解与合成 二、实验目的与任务：

目的：让学生感受和理解连续信号的分解、合成和谱分析。 任务： 1、记录实验中观察到的波形和频谱。

2、析观察结果，并与理论结果作比较。

三、实验原理：

连续周期信号展开为傅立叶级数：x(t)?jk?0tae， ?kk????2?1?0??2?f0，f0?为基波频率，T为周期。

TT傅立叶级数的系数ak称为频谱。ak加。

四、实验内容：

打开PC机端软件SSP.EXE，在下拉菜单“实验选择”中选择“实验二”；使用串口电缆连接计算机串口和实验箱串口，打开实验箱电源。按图3.2-1的模块连线示意图连接各模块。并确认U32按钮1~5处于弹起状态。

接口区输入信号1输入信号2输出信号采样备用信号备用?akej?k，ak称为幅度频谱。

傅立叶级数表示连续周期信号分解为直流与基波、第2~5次谐波成分等相

加法指示U3212345

图3.2-1 实验二的模块连线示意图

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信号与系统实验指导

实验内容（一）、占空比为12.5%周期方波信号的分解与合成 实验步骤：

1、信号选择：按实验箱键盘“2”选择“方波”，再按“＋、－”设置方波

频率为“600Hz”；按F2键把占空比设为：12.5%。 2、点击SSP软件界面上的谐波谱幅度值。

按钮，可以观察到如图3.2-2所示波形。

记录并描绘观察到的波形和频谱（线性尺度）。读出并记录直流和前5次

图3.2-2 占空比12.5％的周期方波信号波形和频谱（600Hz，线性尺度）

3、信号与系统实验板的加法指示模块U32的按钮1~5分别代表直流与基

波、第2~5次谐波成分等相加；按下第n个按钮，就可观察到直流与第n次谐波相加的时间波形及频谱；同时按下多个按钮，就可观察到直流与各按钮所代表的谐波相加的时间波形及频谱。按下相应按钮后，点击SSP软件界面上的

记录并描绘观察到的波形和频谱（线性尺度）。

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按钮，再点击按钮，就可以观察

到如图3.2-3～3.2-7所示合成波形。

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