信號(hào)與控制綜合實(shí)驗(yàn)課程實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、信號(hào)與控制綜合實(shí)驗(yàn)課程實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告(第一篇:信號(hào)與系統(tǒng)基本實(shí)驗(yàn))姓名 學(xué)號(hào) u200911790 專業(yè)班號(hào) 電氣0902 同組者 學(xué)號(hào) u200911793 專業(yè)班號(hào)電氣0902 指導(dǎo)教師 實(shí)驗(yàn)成績(jī) 日 期 2011/12/2 評(píng) 閱 人 目 錄 一基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一 常用信號(hào)的觀察-3實(shí)驗(yàn)五 無源與有源濾波器-9實(shí)驗(yàn)六 低通，高通，帶通，帶阻濾波器間的變換-18實(shí)驗(yàn)七 信號(hào)的采樣與恢復(fù)實(shí)驗(yàn)-24實(shí)驗(yàn)八 調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)-35二.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)信號(hào)的產(chǎn)生、采集、處理和基于matlab的分析-43三. 參考文獻(xiàn)-一基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一 常用信號(hào)的觀察一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉信號(hào)發(fā)生器的各旋鈕、開關(guān)的作用及其使用方法。

2、 掌握用示波器觀察電信號(hào)波形，定量測(cè)出正弦信號(hào)和脈沖信號(hào)的波形參數(shù)。 掌握示波器、信號(hào)發(fā)生器、數(shù)字萬用表的使用。二 實(shí)驗(yàn)原理描述信號(hào)的方法有多種，可以是數(shù)學(xué)表達(dá)式（時(shí)間的函數(shù)），也可以是函數(shù)圖形（即為信號(hào)的波形）。常見電信號(hào)舉例如圖所示。信號(hào)可以分為周期信號(hào)和非周期信號(hào)；連續(xù)信號(hào)和離散信號(hào)等。普通示波器可以觀察周期信號(hào)；具有暫態(tài)拍攝功能的示波器可以觀察到非周期信號(hào)的波形。目前常用的數(shù)字式示波器可以非常方便的觀察周期信號(hào)以及非周期信號(hào)的波形。周期矩形脈沖及其占空比如圖2-1-5所示。三 總體方案設(shè)計(jì) 1 觀察常用的信號(hào)，如：正弦波，方波，三角波，鋸齒波及一些組合函數(shù)波形。本實(shí)驗(yàn)選擇由信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)

3、生正弦交流信號(hào)、方波信號(hào)和三角波信號(hào)。由于這些信號(hào)都是周期的波形，參數(shù)是幅值um、周期t(或頻率f)；脈沖信號(hào)的參數(shù)還有占空比，另外，輸出偏置電壓也是一個(gè)指標(biāo)。2 用示波器測(cè)量信號(hào)，讀取信號(hào)的幅度和頻率。示波器是一種信號(hào)波形測(cè)量?jī)x器，可定量測(cè)出電信號(hào)的波形參數(shù)，選擇電壓量限和掃描時(shí)間來測(cè)量電信號(hào)的周期、脈寬、相位差等參數(shù)。四 實(shí)驗(yàn)步驟（1） 接通函數(shù)發(fā)生器的電源。（2） 調(diào)節(jié)函數(shù)發(fā)生器選擇不同的頻率，用示波器觀察正弦波、三角波、周期脈沖等典型信號(hào)的變化 。五 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果正弦波三角波方波六 實(shí)驗(yàn)總結(jié)我們?cè)诖髮W(xué)期間開設(shè)了信號(hào)與系統(tǒng)，模擬電路等課程，這些學(xué)科屬于電子電路范疇，與我們的專業(yè)也都

4、有聯(lián)系，且都是理論方面的指示。正所謂“紙上談兵終覺淺，覺知此事要躬行?！睂W(xué)習(xí)任何知識(shí)，僅從理論上去求知，而不去實(shí)踐、探索是不夠的。 通過這次實(shí)驗(yàn)，我掌握了常用元件的識(shí)別和測(cè)試；熟悉了常用的儀器儀表；了解了電路的連接、焊接方法；以及如何提高電路的性能等等。 當(dāng)然，在實(shí)驗(yàn)過程中，也遇到了不少的問題。比如：波形失真，甚至不出波形這樣的問題。這就需要我們?nèi)z查是否線路有問題，為什么有那么大的波動(dòng)，而在探索中就無疑增加了我的實(shí)際動(dòng)手能力，也享受到完美波形出現(xiàn)后的喜悅。實(shí)驗(yàn)五 無源與有源濾波器一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解無源和有源濾波器的種類、基本結(jié)構(gòu)及其特性；2分析和對(duì)比無源和有源濾波器的濾波特性；3掌握無源和有源

5、濾波器參數(shù)的設(shè)計(jì)方法。二實(shí)驗(yàn)原理1.與有源濾波器的區(qū)別與聯(lián)系無源濾波器：這種電路主要有無源元件r、l和c組成。有源濾波器：集成運(yùn)放和r、c組成，具有不用電感、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。集成運(yùn)放的開環(huán)電壓增益和輸入阻抗均很高，輸出電阻小，構(gòu)成有源濾波電路后還具有一定的電壓放大和緩沖作用。但集成運(yùn)放帶寬有限，所以目前的有源濾波電路的工作頻率難以做得很高。2.濾波器對(duì)輸入的頻率具有選擇性的一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)，它允許某些頻率（通常是某個(gè)頻率范圍）的信號(hào)通過，而其它頻率的信號(hào)幅值均要受到衰減或抑制。這些網(wǎng)絡(luò)可以由rlc元件或rc元件構(gòu)成的無源濾波器，也可由rc元件和有源器件構(gòu)成的有源濾波器。3.幅頻特性所表示的

6、通過或阻止信號(hào)頻率范圍的不同，濾波器可分為低通濾波器（lpf）、高通濾波器（hpf）、帶通濾波器（bpf）、和帶阻濾波器（bef）四種。把能夠通過的信號(hào)頻率范圍定義為通帶，把阻止通過或衰減的信號(hào)頻率范圍定義為阻帶。而通帶與阻帶的分界點(diǎn)的頻率稱為截止頻率或稱轉(zhuǎn)折頻率。圖2-6-1中的aup為通帶的電壓放大倍數(shù)，為截止頻率，為中心頻率，和分別為低端和高端截止頻率。 其中，低通濾波器的通頻帶為bw=（0）=2（0）。 高通濾波器的通頻帶為：bw=（）=2（）。 高通濾波器的通頻帶為: bw= - =2（-）。 帶通濾波器的通頻帶為：bw=2（0）2（）。圖5-1分別為四種濾波器的實(shí)際幅頻特性的示意圖

7、。圖5-1 四種濾波器的幅頻特性四種濾波器的傳遞函數(shù)和實(shí)驗(yàn)?zāi)M電路如圖5-2所示：(b) 有源低通濾波器(a) 無源低通濾波器 (d) 有源高通濾波器(c) 無源高通濾波器 (e) 無源帶通濾波器(f) 有源帶通濾波器圖5-2 四種濾波器的實(shí)驗(yàn)電路(g) 有源帶阻濾波器(h) 無源帶阻濾波器濾波器的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)h（j），又稱為頻率響應(yīng)，它可用下式表示式中a()為濾波器的幅頻特性，為濾波器的相頻特性。它們均可通過實(shí)驗(yàn)的方法來測(cè)量。三 .總體方案設(shè)計(jì)1測(cè)試無源和有源lpf(低通濾波器)的幅頻特性； 2測(cè)試無源和有源hpf(高通濾波器)的幅頻特性； 3測(cè)試無源和有源bpf(帶通濾波器)的幅頻特性； 4測(cè)

8、試無源和有源bef(帶阻濾波器)的幅頻特性。四實(shí)驗(yàn)步驟1將設(shè)計(jì)搭建的實(shí)驗(yàn)電路板或基本實(shí)驗(yàn)?zāi)K電路板5接通電源，用示波器從總體上先觀察各類濾波器的濾波特性。2實(shí)驗(yàn)時(shí)，在保持濾波器輸入正弦波信號(hào)幅值（ui）不變的情況下，逐漸改變其頻率，用示波器或交流數(shù)字電壓表（f200khz），測(cè)量濾波器輸出端的電壓u0。當(dāng)改變信號(hào)源頻率時(shí)，都應(yīng)觀測(cè)一下ui是否保持穩(wěn)定，數(shù)據(jù)如有改變應(yīng)及時(shí)調(diào)整。3按照以上步驟，分別測(cè)試無源、有源lpf、hpf、bpf、bef的幅頻特性。五 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果本實(shí)驗(yàn)的輸入電壓為6v f(hz) 電壓v低通濾波器無源457.63631.63694.10770.31865.941231

9、.01849電壓4.724.083.883.643.362.561.72有源50590411041160125014501800電壓5.444.444.003.843.643.22.50高通濾波器無源1339.82005.13562.13934.12661.73006.74236.25048.66949.3電壓1.802.63.924.163.243.564.324.685.16有源102715861999235724662730323042905967電壓1.442.83.764.244.364.604.925.415.72帶通濾波器無源453.58881.411043.328804236.

10、25048.65076.76005.98091.2電壓1.481.922.001.841.501.481.381.321.04有源5859781136149929993525407849007800電壓2.123.804.084.163.803.643.363.121.96帶阻濾波器帶阻279.84320.94501.42824.962389.14119.44802.38358.010057.0電壓4.163.963.081.801.22.723.044.084.32有源108317101960224930913753416146807810電壓1.600.647.442.163.684.40

11、4.684.925.64結(jié)果分析與討論實(shí)驗(yàn)總結(jié)：通過本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)出比無源濾波器更理想的慮波曲線。當(dāng)然，頻率太高運(yùn)放就不行了。無源濾波器由于這種電路主要有無源元件r、l和c組成有源濾波器是有集成運(yùn)放和r、c組成，具有不用電感、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。集成運(yùn)放的開環(huán)電壓增益和輸入阻抗均很高，輸出電阻小，構(gòu)成有源濾波電路后還具有一定的電壓放大和緩沖作用。但集成運(yùn)放帶寬有限，所以目前的有源濾波電路的工作頻率難以做得很高。實(shí)驗(yàn)思考題：1、示波器所測(cè)濾波器的實(shí)際幅頻特性與計(jì)算出的理想幅頻特性有何區(qū)別？答：實(shí)際的幅頻特性不像計(jì)算出來的那樣準(zhǔn)確，與計(jì)算的有一些出入，比如特征頻率不一樣，通頻帶不一致，相同頻率下

12、實(shí)際與理想的增益不同，等等，還有一個(gè)區(qū)別就是計(jì)算出來的曲線是非常光滑的，而實(shí)際測(cè)出的曲線可能有一些不光滑的地方。出現(xiàn)以上問題的原因是實(shí)際中器件都是有一定誤差的，比如電阻電容，示波器，信號(hào)發(fā)生器，等等，它們都有一定的誤差，而且做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候天氣條件對(duì)實(shí)驗(yàn)也有一定的影響，造成了實(shí)際的幅頻特性不像計(jì)算出來的那樣準(zhǔn)確。2、如果要實(shí)現(xiàn)lpf、hpf、bpf、bef源濾器之間的轉(zhuǎn)換，應(yīng)如何連接？答：lpf與hpf之間的轉(zhuǎn)換，只需要把承擔(dān)濾波任務(wù)的電阻與電容換個(gè)位置就可以了。bpf的實(shí)現(xiàn)，將lpf與hpf串連即可實(shí)現(xiàn)bpf，但要符合wclwch。對(duì)于bef來說，將lpf與hpf并聯(lián)即可實(shí)現(xiàn)bef,但要符合wc

13、lwch六 實(shí)驗(yàn)總結(jié)這次試驗(yàn)我學(xué)習(xí)到濾波器主要作用是就是讓有用信號(hào)盡可能無衰減的通過，對(duì)無用信號(hào)盡可能大的衰減。同時(shí)我還懂得了無源和有源濾波器的區(qū)別、特點(diǎn)。無源濾波裝置是目前應(yīng)用最為廣泛的諧波抑制手段，它是按照希望抑制的諧波次數(shù)專門量身制造的，采用電感、電容的調(diào)諧原理，將諧波陷落在濾波器中，以減少對(duì)電網(wǎng)的注入。無源濾波裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，技術(shù)已比較成熟，但是也存在著難以克服的缺陷：1、濾波特性受系統(tǒng)參數(shù)的影響較大，極易與系統(tǒng)或者其它濾波支路發(fā)生串并聯(lián)諧振。2、只能消除特定的幾次諧波，而對(duì)其他的某次諧波則會(huì)產(chǎn)生放大作用3、濾波、無功補(bǔ)償、調(diào)壓等要求之間有時(shí)難以協(xié)調(diào)4、諧波電流增大時(shí)，濾波器負(fù)

14、擔(dān)隨之加重，可能造成濾波器過載，甚至損壞設(shè)備。5、有效材料消耗多，體積大有源濾波技術(shù)作為一種新型的諧波治理技術(shù)，是消除諧波污染、提高電能質(zhì)量的有效工具，與無源濾波技術(shù)相比，有著無可比擬的優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。1、實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，可對(duì)頻率和大小均變化的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償，對(duì)補(bǔ)償對(duì)象的變化有極快的響應(yīng)速度；2、有源濾波裝置是一個(gè)高阻抗電流源，它的接入對(duì)系統(tǒng)阻抗不會(huì)產(chǎn)生影響，因此此類裝置適合系列化，規(guī)?；a(chǎn)；3、當(dāng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)裝置受電網(wǎng)阻抗的影響不大，不存在與電網(wǎng)阻抗發(fā)生諧振的危險(xiǎn)，同時(shí)能抑制串并聯(lián)諧振4、補(bǔ)償無功功率時(shí)不需要儲(chǔ)能元件，補(bǔ)償諧波時(shí)所需要的儲(chǔ)能元件不大5、用同一臺(tái)裝置可同

15、時(shí)補(bǔ)償多次諧波電流和非整數(shù)倍次的諧波電流，既可以對(duì)一個(gè)諧波和無功源進(jìn)行單獨(dú)補(bǔ)償，也可對(duì)多個(gè)諧波和無功源進(jìn)行集中補(bǔ)償6、當(dāng)線路中的諧波電流突然增大時(shí)有源濾波器不會(huì)發(fā)生過載，并且能正常發(fā)揮作用，不需要與系統(tǒng)斷開7、裝置可以僅輸出所需要補(bǔ)償?shù)母叽沃C波電流，不輸出基波無功功率，不但減小了有源濾波器的總?cè)萘?，還可以避免輕負(fù)荷時(shí)發(fā)生無功倒送現(xiàn)象。濾波器在現(xiàn)實(shí)生活及理論中都有重要的作用，對(duì)后續(xù)的學(xué)習(xí)起了很大的作用。實(shí)驗(yàn)六 低通、高通、帶通、帶阻濾波器間的變換一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?通過本實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步理解低通、高通和帶通等不同類型濾波器間的轉(zhuǎn)換關(guān)系；2熟悉低通、高通、帶通和帶阻濾波器的模擬電路，并掌握其參數(shù)的設(shè)計(jì)原則。二

16、 實(shí)驗(yàn)原理：1由于高通濾波器與低通濾波器間有著下列的關(guān)系： (6-1)式中為高通濾波器的幅頻特性，為低通濾波器的幅頻特性。如果已知，就可由式(1)求得對(duì)應(yīng)的；反之亦然。令 (6-2)則 (6-3)與式(6-2) 、(6-3)對(duì)應(yīng)于的無源和有源濾波器的模擬電路圖分別如圖6-1和圖6-2所示。圖6-1 無源和有源低通濾波器的模擬電路實(shí)現(xiàn)圖圖6-2 無源和有源高通濾波器的模擬電路實(shí)現(xiàn)圖2帶通濾波器的幅頻特性與低通、高通濾波器幅頻特性間的關(guān)系設(shè)為低通濾波器的帶寬頻率，為高通濾波器的帶寬頻率，如果，則由它們可構(gòu)成一個(gè)帶通濾波器，它們之間的關(guān)系可用下式表示： 令 ，則： 對(duì)應(yīng)的模擬電路圖如圖6-3所示。圖

17、6-3 帶通濾波器的模擬電路圖 3帶阻濾波器的幅頻特性與低通、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小于高通濾波器的帶寬頻率，則由它們可構(gòu)成一個(gè)帶阻濾波器，它們之間的關(guān)系可用下式表示為：圖6-4 帶阻濾波器的模擬電路圖對(duì)應(yīng)的模擬電路圖如圖6-4所示。令 ，則 三 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1由低通濾波器變換為高通濾波器。2由高通濾波器變換為低通濾波器。3在一定條件下，由低通和高通濾波器構(gòu)成帶通濾波器。4在一定條件下，由低通和高通濾波器構(gòu)成帶阻濾波器。四 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 滿足實(shí)驗(yàn)原理的實(shí)驗(yàn)電路板 雙路輸出直流穩(wěn)壓電源 函數(shù)發(fā)生器 數(shù)字示波器 交流數(shù)字電壓表五 實(shí)驗(yàn)步驟1實(shí)驗(yàn)電路接通電源（有源濾波器電路）。

18、2將函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出的正弦信號(hào)接入無源（或有源）濾波器的輸入端， 調(diào)節(jié)該正弦信號(hào)頻率（由小到大改變）時(shí),用示波器觀察其低通濾波器輸出幅值的變化。 2按步驟1，逐步用示波器或數(shù)字萬用表觀察測(cè)量lpf、hpf、bpf、bef輸出幅值的變化。六 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果分析1） 由lph和hph串聯(lián)構(gòu)成bpf 表6-1 低通濾波器頻率特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)表頻率/hz757.31370.72029.02416.53067.63995.75832.48621.9低通tp14.884.764.003.522.962.441.761.28 表6-2 高通濾波器頻率特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)表頻率/hz660962108212271397

19、16761902250027683075高通tp42.283.043.323.603.884.284.524.925.085.20表6-3 帶通濾波器頻率特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)表頻率/hz39043950060472010181617199923073995高通tp23.243.684.085.125.204.884.564.123.762.482）由lph和hph并聯(lián)構(gòu)成bef表6-4帶阻濾波器頻率特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)表頻率/hz80.95121.9257.73396182.98416.52463.7580711.5816.4低通tp34.644.563.122.203.842.081.921.601.281

20、.16頻率/hz92.67134.3196.64237.1421.3485.75819.710911252.4122帶阻tp54.64.163.22.681.281.081.922.723.125.40七 實(shí)驗(yàn)思考：1、由lpf、hpf連接帶通、帶阻濾波器有何條件？答：由lpf、hpf連接帶通濾波器的條件是低通濾波器的帶寬頻率大于高通濾波器的帶寬頻率。由lpf、hpf連接帶阻濾波器的條件是低通濾波器的帶寬頻率小于高通濾波器的帶寬頻率。2、有源濾波器與無源濾波器的頻率特性有何不同？答：總的來說，有源濾波器的頻率特性比無源濾波器的頻率特性更加接近理想的，計(jì)算出的頻率特性，所以說有源濾波器的頻率特性

21、曲線在轉(zhuǎn)折頻率處的斜率更大，陡度更大，而且在通頻帶里面的增益比無源的更大，也就是說信號(hào)損耗小，總之，有源比無源濾波器的性能要好的多。八 實(shí)驗(yàn)心得 通過這次試驗(yàn)，我對(duì)各種濾波器的工作原理和工作特性有了更加深刻的理解，基本掌握了各種濾波器參數(shù)的設(shè)計(jì)原則，認(rèn)識(shí)了這四類濾波器的轉(zhuǎn)換原則實(shí)驗(yàn)七 信號(hào)的采樣與恢復(fù)實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解信號(hào)的采樣方法與過程及信號(hào)的恢復(fù)。2通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證采樣定理，并掌握采樣周期的基本設(shè)計(jì)原則。3在前面實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，掌握根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理框圖（圖7-1）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、自行搭建實(shí)驗(yàn)電路、自行設(shè)計(jì)電路參數(shù)的方法。二 實(shí)驗(yàn)原理利用抽樣脈沖把一個(gè)連續(xù)信號(hào)變?yōu)殡x散時(shí)間樣值的過程稱為抽樣，抽樣后的信號(hào)

22、稱為脈沖調(diào)幅（pam）信號(hào)。在滿足抽樣定理?xiàng)l件下，抽樣信號(hào)保留了原信號(hào)的全部信息，并且從抽樣信號(hào)中可以無失真的恢復(fù)出原始信號(hào)。抽樣定理在通信系統(tǒng)、信息傳輸理論方面占有十分重要的地位。數(shù)字通信系統(tǒng)是以此定理作為理論基礎(chǔ)。抽樣過程是模擬信號(hào)數(shù)字化的第一步，抽樣性能的優(yōu)劣關(guān)系到通信設(shè)備整個(gè)系統(tǒng)的性能指標(biāo)抽樣定理指出：一個(gè)頻帶受限信號(hào)m(t)，如果它的最高頻率為fh，則可以唯一的由頻率等于或大于2fh的樣值序列所決定。記在輸入、輸出端需要加一低通濾波器。前一個(gè)低通濾波器是為了濾除高于fg/2的輸入信號(hào)，防止出現(xiàn)頻譜混迭現(xiàn)象，產(chǎn)生混迭噪聲，影響恢復(fù)出的信號(hào)質(zhì)量。后面一低通濾波器是為了從抽樣序列中恢復(fù)出信

23、號(hào)，濾除抽樣信號(hào)中的高次諧波分量。信號(hào)采樣的pam觀察：用示波器觀察插孔“抽樣信號(hào)”的輸出，可測(cè)量到輸入信號(hào)的采樣序列，用示波器比較采樣序列與原始信號(hào)的關(guān) 系，及采樣序列與采樣沖激串之間的關(guān)系。在測(cè)量過程中注意，由于信號(hào)采樣串為高頻脈沖串，由于實(shí)際電路的頻響范圍有限在采樣沖激串上會(huì)觀察到過沖現(xiàn)象。pam信號(hào)的恢復(fù)：用示波器觀察并測(cè)量插孔“模擬輸出”端的信號(hào)，用示波器比較恢復(fù)出的信號(hào)與原始信號(hào)的關(guān)系與差別。抽樣與恢復(fù)一節(jié)對(duì)于信號(hào)與系統(tǒng)和通信領(lǐng)域都有重要的作用。抽樣的過程是把信號(hào)量化，更好的進(jìn)行傳輸?？梢曰謴?fù)代表傳輸過程并不失真。畫出輸入信號(hào)，抽樣脈沖和恢復(fù)后三個(gè)波形。對(duì)信號(hào)的抽樣和恢復(fù)有了很直接

24、明確的感覺，了解了信號(hào)的處理過程。(a)(b)(c)圖7-1 采樣過程 (a)采樣開關(guān)可等效成脈沖調(diào)制器(b)被采樣的連續(xù)時(shí)間信號(hào) (c)采樣信號(hào)1離散時(shí)間信號(hào)可以從離散信號(hào)源獲得，也可以從連續(xù)時(shí)間信號(hào)經(jīng)采樣而獲得。采樣信號(hào)r (kt)可以看成連續(xù)信號(hào)r(t)和一組開關(guān)函數(shù)s(t)的乘積；s(t)是一組周期性窄脈沖（圖7-1）。采樣信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為: 其傅立葉變換為：采樣信號(hào)的傅立葉變換表明，采樣信號(hào)的頻譜包括了原連續(xù)信號(hào)頻譜成分以及無限多個(gè)經(jīng)過平移的原信號(hào)頻譜成分（幅度變?yōu)闉樵盘?hào)頻譜的1/t）。平移的頻率等于采樣頻率s及其諧波頻率2s , 3 s , 。當(dāng)采樣后的信號(hào)是周期性窄脈沖時(shí)，平

25、移后的信號(hào)頻率的幅度按(sinx)/x規(guī)律衰減。采樣信號(hào)的頻譜是原信號(hào)頻譜的周期性延拓，它占有的頻帶要比原信號(hào)頻譜寬得多。圖7-2示出了采樣前后信號(hào)頻譜關(guān)系。采樣信號(hào)中的這些高頻頻譜分量使得采樣信號(hào)與原連續(xù)時(shí)間信號(hào)相比，產(chǎn)生附加分量而畸變。圖7-2 采樣前后的信號(hào)頻譜 (a)連續(xù)時(shí)間信號(hào)頻譜 (b)采樣信號(hào)頻譜2采樣信號(hào)在一定條件下可以恢復(fù)原來的信號(hào)，只要用一個(gè)截止頻率等于原信號(hào)頻譜中最高頻率、增益為t的低通濾波器，濾去信號(hào)中所有的高頻分量，就得到只包含原信號(hào)頻譜的全部?jī)?nèi)容，即低通濾波器的輸出為恢復(fù)后的原信號(hào)（見圖7-3）。3原信號(hào)得以恢復(fù)的條件是s2m，其中s為采樣頻率，m為原信號(hào)占有的頻帶

26、寬度。當(dāng)s m，故接收端并不需要采用理想的低通濾波器，用一般的低通濾波器即可滿足工程上的要求。通常把圖8-1這樣的調(diào)制與解調(diào)稱為同步調(diào)制和解調(diào)，或稱相干調(diào)制和解調(diào)。它要求接收端的載波信號(hào)與發(fā)送端完全同頻同相，當(dāng)然，這樣在一定程度上會(huì)增加接收機(jī)的復(fù)雜性。圖8-2 各點(diǎn)頻譜圖v()三 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1幅度調(diào)制與解調(diào)的實(shí)驗(yàn)。2根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理方框圖確定實(shí)驗(yàn)方案，設(shè)計(jì)和搭建實(shí)驗(yàn)電路。四 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 滿足實(shí)驗(yàn)原理的實(shí)驗(yàn)電路板 雙路輸出直流穩(wěn)壓電源 函數(shù)發(fā)生器 數(shù)字式示波器五 實(shí)驗(yàn)步驟：1方案實(shí)現(xiàn)中的若干工作：因?qū)嶒?yàn)室的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器僅能提供一路正弦信號(hào)電源，而本實(shí)驗(yàn)需要2個(gè)正弦信號(hào)（一路低頻正弦信號(hào)，作為電路板輸入

27、的被調(diào)制信號(hào)；而實(shí)驗(yàn)所需要的接收端與發(fā)送端的載波信號(hào)完全同頻同相，因此需要提供另一個(gè)高頻正弦信號(hào)作為載波信號(hào)，同時(shí)提供給調(diào)制部分和解調(diào)部分），故可采用實(shí)驗(yàn)電路板輸出的低頻正弦作為被調(diào)制信號(hào)，另外通過函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生高頻正弦信號(hào)，供調(diào)制和解調(diào)兩部分用。這兩個(gè)正弦信號(hào)應(yīng)幅值相等，初相位相等，頻率成比例。本實(shí)驗(yàn)中可先實(shí)驗(yàn)電路板輸出的正弦信號(hào)頻率約為500hz、幅度為500mv，作為調(diào)制信號(hào)。函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的正弦信號(hào)約為20khz、500mv，作為二路載波信號(hào)。注意將兩種信號(hào)源的地應(yīng)接在一起。2接通實(shí)驗(yàn)電源，用示波器觀察“調(diào)制信號(hào)輸出”（調(diào)制信號(hào)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

28、形。3將“調(diào)幅信號(hào)輸出”接到解調(diào)電路中的“調(diào)幅信號(hào)輸入”上，將載波接到“載波信號(hào)輸入”上，將解調(diào)信號(hào)輸出接到“l(fā)pf（低通濾波器）輸入”上。用雙蹤示波器分別觀察被調(diào)制信號(hào)（原信號(hào)）和“l(fā)pf輸出”信號(hào)（調(diào)制解調(diào)后的信號(hào)）并且記錄波形，如果兩個(gè)波形相差較大時(shí)，調(diào)節(jié)rp1和rp2至兩個(gè)波形近似。六 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)分析：原信號(hào)圖tp1調(diào)制信號(hào)：tp2調(diào)幅信號(hào)tp3 解調(diào)信號(hào)tp4 濾波信號(hào)六 實(shí)驗(yàn)思考已調(diào)制信號(hào)的幅度y（t）與解調(diào)信號(hào)x（t）的幅度是否相同？答：從理論上來說，y（w）=0.5x(w+w0)+x(w-w0),而解調(diào)信號(hào)x（t）的傅氏變換為0.5x(w)，說明這2個(gè)信號(hào)在頻域里面的幅值是一樣的，則它們?cè)跁r(shí)域里面的幅度也應(yīng)該是一樣的。這樣，我們就從理論和實(shí)測(cè)兩個(gè)方面驗(yàn)證了已調(diào)制信號(hào)的幅度y（t）與解調(diào)信號(hào)x（t）的幅度是相同的。七 實(shí)驗(yàn)心得和總結(jié)通過這次實(shí)驗(yàn)，觀察了調(diào)制與解調(diào)后的波形，基本掌握了幅度調(diào)制與解調(diào)的原理。在這次試驗(yàn)中，由于自己的急躁和不細(xì)心導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)了很多不應(yīng)該出現(xiàn)的問題和錯(cuò)誤，我也會(huì)在以后的試驗(yàn)中吸取這個(gè)教訓(xùn)，培養(yǎng)一種認(rèn)真、細(xì)心的實(shí)驗(yàn)態(tài)度。二.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn) 信號(hào)的產(chǎn)生、采集、處理和基于matlab的分析一