信号与系统实验

指导书

南昌大学电子信息工程系

信号与系统课程组

二〇〇八年三月

实验一 周期信号的频谱测试

一、实验目的：

1、掌握周期信号频谱的测试方法；

2、了解典型信号频谱的特点，建立典型信号的波形与频谱之间的关系。

二、实验原理及方法：

1、信号的频谱可分为幅度谱、相位谱和功率谱，分别是 将信号的基波和各次谐波的振幅、相位和功率按频率的高低依次排列而成的图形。

2、周期连续时间信号的频谱具有离散性、谐波性、收敛性三个特点。例如正弦波、周期矩形脉冲、三角波的幅度谱分别如图1-1，1-2，1-3所示：

10.80.60.40.2Cnsin(t)0-0.2-0.4-0.6-0.8-10123t4567?1 ?

图1-1(a) 正弦波信号

图1-1(b) 相应的幅度谱

Af(t)Cn?12?13?14?15?1?

图1-2(a) 周期矩形脉冲 图1-2(b) 相应的幅度谱

因此，信号的频谱测试方法可用频谱分析仪直接测量亦可用逐点选频测量法进行测量。本实验使用GDS-806C型号的数字存储示波器直接测试幅度谱。 用示波器直接测试，就是将其与EE1460C函数信号发生器连好。分别输入相应频率（重复频率）和幅度的正弦波,三角波和矩形波，此时示波器将显示按频率由低到高的各输入信号的谐波分量。GDS-806C数字存储示波器测频谱的方法，就是将MATH键按下，F1键选择FFT(快速傅立叶转换)功能可以将一个时域信号转换成频率构成，显示器出现一条红颜色的频谱扫描线。当示波器输入了不同信号的波形时就显示它们相应的频谱, 参数的测量由调试水平（即频率）与垂直（即增益）游标获取，从而得到输入信号的频谱图。

0τ/2T 2

三、实验前预习内容：

1、计算重复频率为500HZ的方波，三角波的频谱，并画出频谱图；

f(t)At

CnT1/2T1?12?13?14?15?16?17?1?

图1-3(a) 三角波 1-3(b) 相应的幅度谱

2、计算重复频率为500HZ，脉冲宽度分别为0.4ms和1ms的对称矩形脉冲的频谱，并画出频谱图。

四、实验原理图：

Tutu

图1-4 实验原理图

五、实验内容及步骤：

1、测试正弦波的幅度频谱

将信号源、示波器、按图1-4连接好；信号源CH1的输出波形调为正弦波，输出频率自选，输出信号幅度自选 ，并记录幅度与频率的参数.测出前五次谐波分量.将其数据填入表一。

表一：正弦波前五次谐波的幅度谱

f

cn 2、测试三角波的幅度频谱

在实验步骤1的基础上将信号源CH1的输出波形调为三角波(T) ，频率自选,幅度自选.并记录幅度和周期的参数.测出前五次谐波分量。将测量数据填入表二。

3

表二：三角波前五次谐波的幅度谱 f cn

3、测试周期矩形脉冲的幅度频谱

（1） 将信号源的输出线接“脉冲”输出端 ，信号频率,幅度和脉宽自选，测出信号的前5

次谐波分量，填入表三.

表三：周期矩形脉冲前五次谐波的幅度谱 f cn

(2) 改变脉冲宽度,周期与幅度不变,同上(1).填入表四.

表四.

f cn

(3) 改变周期,脉宽与幅度不变，同上(2).填入表五.

表五. f cn 六、实验要求：

(1)由测量数据分别画出频谱图.

(2)说明理论分析计算与实测数据的误差及产生的原因. (3)写出实验报告.

七、实验设备：

GDS-806C数字存储示波器和EE1640函数信号发生器/计数器.

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