西北工业大学-信号与线性系统实验报告-实验一、.docx
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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
学号姓名:
实验一常用信号的分类与观察
1.实验内容
(1)观察常用信号的波形特点及其产生方法;
(2)学会使用示波器对常用波形参数的测量;
(3)掌握JH5004信号产生模块的操作;
2.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。
3.实验数据
(1)指数信号观察:
波形图:
实验结果:
用matlab求解得:
a=0.8495,K=-0.6719;
(2)正弦信号观察:
波形图:
实验结果:
用matlab拟合得:
结果为:
振幅K为1.814,角频率w=1.69;
(3)指数衰减正弦信号观察(正频率信号):
李沙育图形:
4)指数衰减正弦信号观察(负频率信号):
(5)Sa(t)信号观察:
波形图:
实验结果:
结果为:
a=0.2903,b=0.09358;
(6)钟形信号(高斯函数)观察:
波形图:
实验结果:
结果为:
E1=1.825,E2=-390.6,E3=1.832;b1=7.473,b2=-6641,b3=0.009325;
(7)脉冲信号观察:
波形图:
4.实验结果分析及思考
(1)各信号特点分析
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(当a>0时,波形表现为递增趋势;当a=0时,波形为一条直线;当a<0时,波形表现为递减趋势)如下图所示:
在本次实验中信号产生模块可产生a<0,t>0的函数的波形。
因此信号波形表现为递减趋势。
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:
正弦信号为周期信号,振幅改变峰值,角频率改变周期,初始相位改变初位置。
③指数衰减正弦信号
其表达式为,其波形如下图:
正弦信号的峰值随时间变化逐渐变小得到此信号,纵轴左边没有图像。
④复指数信号
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。
⑤Sa(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
其表达式为。
其信号如下图所示:
信号外形像钟形而得名。
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:
当t>=T时,信号为1;当t (2) ①复指数正频率信号(A组输出与B组输出同时观察)特点 震荡性,随着时间增加振幅增大。 由图像可以看出,A、B组合在一起观察是一个转动的李沙育图。 ②复指数负频率信号(A组输出与B组输出同时观察)特点 震荡性,随着时间增加振幅衰减。 由图像可以看出,A、B组合在一起观察是一个转动的李沙育图。 (3)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测量过程见上一项(实验数据)。 ①指数信号 a=0.8495,K=-0.6719; ②正弦信号 振幅K为1.814,角频率w=1.69; ③指数衰减正弦信号 无 ④复指数信号 无 ⑤Sa(t)信号 a=0.2903,b=0.09358; ⑥钟形信号 E1=1.825,E2=-390.6,E3=1.832;b1=7.473,b2=-6641,b3=0.009325; ⑦脉冲信号 无 实验二信号的基本运算单元 1.实验内容: (1)掌握信号与系统中基本运算单元的构成; (2)掌握基本运算单元的特点; (3)掌握对基本运算单元的测试方法; 2.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。 3.实验数据 (1)加法器特性观察: 波形图: (2)减法器特性观察: 波形图: (3)倍乘器特性观察: (4)反相器特性观察: (5)积分器特性观察: (6)微分器特性观察(连续正负脉冲信号): 波形图: (7)微分器特性观察(间隔正负脉冲信号): 波形图: (8)微分器特性观察(正负指数衰减冲击信号): 波形图: (9)微分器特性观察(锯齿信号微分器): 波形图: 4.实验结果分析及思考 (1)信号运算单元的电路结构以及运算特点分析 ①减法器 在该电路中元件参数的取值为: ,其输出Y与输入x1、x2的关系为: ②加法器 在该电路中元件参数的取值为: ,其输出Y与输入x1、x2的关系为: ③倍乘器 在该电路中元件参数的取值为: ,其输出Y与输入x的关系为: ④反相器 在该电路中元件参数的取值为: ,其输出Y与输入x的关系为: ⑤积分器 在该电路中元件参数的取值为: ,其输出Y与输入x的关系为: ⑥微分器 在该电路中元件参数的取值为: ,其输出Y与输入x的关系为: (2)基本运算单元构建: : 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);通过信号选择键2,按1.3节设置B组输出为正负脉冲信号(此时信号输出指示灯为001101);即取x1、x2均为脉冲信号,将x2连入积分器得到其积分结果,得到的波形如图所示。 波形图: X1: X2: 使用软件上的相加功能将两个波形相加得到算式结果,所得图像如下。 结果波形图: 主持人: 参与人: 实验日期:
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