要是信号采样后能不失真的还原，采样频率fs必须远大于信号频率中最高频率的两倍。2．下面的框图表示了对连续信号的采样和采样器低通滤波信号输入对采样信号的恢复过程。实验时，除选用足够高的采样频率外，还常采用前置低通滤波器来防止采样脉冲图3-1信号的采样与恢复原理框图信号频谱的过宽而造成采样后信号频谱的混选。五、实验步骤1．连接一采样信号（方波）发生器、采样器、低通滤波器组成的采样与恢复电路（可参考本实验台的“信号的采样与恢复”实验单元）2.在信号采样与恢复实验单元的输入端输入一频率为100Hz左右的正弦信号，然后调节方波发生器的输出频率在800Hz左右，观察采样输出信号以及通过低通滤波器后的恢复信号3．改变输入信号的频率，再观察采样输出信号以及通过低通滤波器后的恢复信号六、实验报告1．绘制原始的连续信号、采样后离散化信号以及采样信号恢复为原始信号的波形2．分析实验结果，并作出评述。实验四信号的（无失真）传输一、实验目的1．了解信号的无失真传输的基本原理。2．熟悉信号无失真传输系统的结构与特性。二、实验设备1.信号与系统实验台2.虚拟示波器三、实验内容1.设计一个无源（或有源）的无失真传输系统2．令幅值固定、频率可变化的正弦信号作为系统的输入信号，测量系统输出信号的幅值和相位（用李沙育图形法）。四、实验原理1．信号的无失真传输是指通过系统后输出信号的波形与输入信号的波形完全相同，只允许有幅值上的差异和产生定的延迟时间，具有这种特性的系统称为无失真传输系统。令输入信号为X（t)，则系统的输出为：Y(t)=KX(t-to)式中k、to为常量，对上式取付氏变换，则有Y(j) =kx (jo) e-j(io)2=ke oto=Hle-j0（a)H(jO)=X()H=k,k为常数，()=-to,to>0
要是信号采样后能不失真的还原，采样频率 fs 必须远大于信号频率中最高频率的两倍。 2． 下面的框图表示了对连续信号的采样和 对采样信号的恢复过程。实验时，除选用足够高 的采样频率外，还常采用前置低通滤波器来防止 信号频谱的过宽而造成采样后信号频谱的混迭。 图 3-1 信号的采样与恢复原理框图 五、实验步骤 1．连接一采样信号（方波）发生器、采样器、低通滤波器组成的采样与恢复电路（可 参考本实验台的“信号的采样与恢复”实验单元）。 2．在信号采样与恢复实验单元的输入端输入一频率为 100Hz 左右的正弦信号，然后调 节方波发生器的输出频率在 800Hz 左右，观察采样输出信号以及通过低通滤波器后的恢复 信号。 3．改变输入信号的频率，再观察采样输出信号以及通过低通滤波器后的恢复信号。 六、实验报告 1．绘制原始的连续信号、采样后离散化信号以及采样信号恢复为原始信号的波形。 2．分析实验结果，并作出评述。 实验四 信号的（无失真）传输 一、实验目的 1．了解信号的无失真传输的基本原理。 2．熟悉信号无失真传输系统的结构与特性。 二、实验设备 1．信号与系统实验台 2．虚拟示波器 三、实验内容 1．设计一个无源（或有源）的无失真传输系统。 2．令幅值固定、频率可变化的正弦信号作为系统的输入信号，测量系统输出信号的幅 值和相位（用李沙育图形法）。 四、实验原理 1．信号的无失真传输是指通过系统后输出信号的波形与输入信号的波形完全相同，只 允许有幅值上的差异和产生一定的延迟时间，具有这种特性的系统称为无失真传输系统。令 输入信号为 X（t），则系统的输出为： Y(t)=KX(t-t0) 式中 k、t0为常量，对上式取付氏变换，则有 ω） -jω0 Y（jω）＝kx（j e -jωt -j （ω） ＝ke ＝|H|e X（jω） Y（jω） H（jω）＝ 0 ϕ |H|＝k，k 为常数，φ(ω)= -t0ω，t0>0
2.实验电路系统图4-1无失真传输的电路图其中 R;=R-=20k Q, C=C2=1uF它的频率特性为：RU.(jw)1+jR,oH(jw)U,(jo)R.R, +R,I+jORC,*I+joR,c,五、实验步骤1.分析信号无失真传输系统的模拟电路，如图4-1所示。2．在模拟电路的输入端输入一个正弦信号，并改变其频率，用示波器观察输出信号的幅值和相位。六、实验报告1.画出信号无失真传输系统的模拟电路。2.分析无失真传输系统的结构特点，如果R;R2、C,+C，则系统的H（j)和p(o)会产生什么变化？七、实验思考题1．为什么输出信号波形与输入信号波形相同？2．信号的无失真传输系统与全通滤波器有何不同？实验五非正弦周期信号的分解与合成一、实验目的1：用同时分析法观测50Hz非正弦周期信号的频谱，并与其傅里叶级数各项的频率与系数作比较。2．观测基波和其谐波的合成。二、实验设备1.信号与系统实验（一）2.虚拟示波器三、实验原理1．任何电信号都是由各种不同频率、幅值和初相的正弦波选加而成的。对于周期信号由它的傅里叶级数展开式可知，各次谐波的频率为基波频率的整数倍。非正弦周期信号包含
2．实验电路系统 图 4-1 无失真传输的电路图 其中 R1=R2=20kΩ，C1=C2=1µF 它的频率特性为： ＝K R R R ＝ 1 jωR C R 1 jωR C R 1 jωR C R ＝ U（jω） U（jω） H（jω）＝ 2 1 2 2 2 2 1 1 1 2 2 2 i o + + + + + 五、实验步骤 1．分析信号无失真传输系统的模拟电路，如图 4-1 所示。 2．在模拟电路的输入端输入一个正弦信号，并改变其频率，用示波器观察输出信号的 幅值和相位。 六、实验报告 1．画出信号无失真传输系统的模拟电路。 2．分析无失真传输系统的结构特点，如果 R1≠R2、C1≠C2，则系统的 会产生什么变化？ 七、实验思考题 1．为什么输出信号波形与输入信号波形相同？ 2．信号的无失真传输系统与全通滤波器有何不同？ 实验五 非正弦周期信号的分解与合成 一、实验目的 1．用同时分析法观测 50Hz 非正弦周期信号的频谱，并与其傅里叶级数各项的频率与 系数作比较。 2．观测基波和其谐波的合成。 二、实验设备 1．信号与系统实验（一） 2．虚拟示波器 三、实验原理 1．任何电信号都是由各种不同频率、幅值和初相的正弦波迭加而成的。对于周期信号 由它的傅里叶级数展开式可知，各次谐波的频率为基波频率的整数倍。非正弦周期信号包含 H（jω）和ϕ(ω )
了从零到无穷大的所有频率成份，每一频率成份的幅值相对大小是不同的。将被测方波信号加到分别调谐于其基波和各奇次谐波频率的电路上。从每一带通滤波器的输出端可以用示波器观察到相应频率的正弦波。本实验的结构图如图5-1所示，其中所用的被测信号是50Hz的方波。2．实验装置的结构图LPFBPF1BPF2接示波器BPF3发生器交流毫伏表BPF4BPF5BPF6图5-1实验结构图图5-1中LPF为低通滤波器，可分解出非正弦周期信号的直流分量。BPF,~BPF。为调谐在基波和各次谐波上的带通滤波器，加法器用于信号的合成。3.各种不同的波形及其傅氏级数表达式方波(t)(sinat+sinat+sint+snot+T三角波u (t)=8(sinot-gsin3ot-sin5ot-)半波()=(+sinot-cosot-1Ccos4ot)全波u (t) = 4Um(1(cos2ot-Cos4ot-Ccos6ot矩形波2(sincosot+sin2cos20t+sincos3t+)u(t) =-T四、实验内容及步骤1.调节“功率函数信号发生器”，使其输出50Hz、幅度最大的方波信号，并将其接至信号分解实验模块的输入端，再细调函数信号发生器的输出频率，使该模块的基波50Hz成分BPF1的输出幅度为最大。2．将BPF1~-BPF6的输出分别接至虚拟示波器，观测各次谐波的幅值，并列表记录之。3.将方波分解所得的基波、三次谐波分别接至加法器的相应输入端，观测加法器的输
了从零到无穷大的所有频率成份，每一频率成份的幅值相对大小是不同的。将被测方波信号 加到分别调谐于其基波和各奇次谐波频率的电路上。从每一带通滤波器的输出端可以用示波 器观察到相应频率的正弦波。本实验的结构图如图 5-1 所示，其中所用的被测信号是 50Hz 的方波。 2．实验装置的结构图 图 5-1 实验结构图 图 5-1 中 LPF 为低通滤波器，可分解出非正弦周期信号的直流分量。BPF1～BPF6为调 谐在基波和各次谐波上的带通滤波器，加法器用于信号的合成。 3．各种不同的波形及其傅氏级数表达式 方波 + + + Sin7ωt +" 7 1 Sin5ωt 5 1 Sin3ωt 3 1 Sinωt π 4Um u（t）＝ 三角波 − − Sin5ωt −" 25 1 Sin3ωt 9 1 Sinωt π 8Um u（t）＝ 2 半波 + − − Cos4ωt +" 15 1 Cosωt 3 1 Sinωt 4 π 2 1 π 2Um u（t）＝ 全波 − − − Cos6ωt" 35 1 Cos4ωt 15 1 Cos2ωt 3 1 2 1 π 4Um u（t）＝ 矩形波 + + + Cos3ωt +" T 3τπ Sin 3 1 Cos2ωt T 2τπ Sin 2 1 Cosωt T τπ Sin π 2Um T τUm u（t）＝ 四、实验内容及步骤 1．调节“功率函数信号发生器”，使其输出 50Hz、幅度最大的方波信号，并将其接至 信号分解实验模块的输入端，再细调函数信号发生器的输出频率，使该模块的基波 50Hz 成 分 BPF1 的输出幅度为最大。 2．将 BPF1~BPF6 的输出分别接至虚拟示波器，观测各次谐波的幅值，并列表记录之。 3．将方波分解所得的基波、三次谐波分别接至加法器的相应输入端，观测加法器的输
出波形，并记录之。4．在步骤3的基础上，再将五次谐波分量加到加法器的输入端，观测相加后的合成波形，并记录之。5.分别将50Hz正弦半波、全波、矩形波和三角波的输出信号接至50Hz电信号分解与合成模块的输入端，观测其基波及各次谐波的频率和幅度，并记录之。6.将50Hz单相正弦半波、全波、矩形波和三角波的基波和谐波分量接至加法器相应的输入端，观测加法器的输出波形，并记录之。五、实验报告1．根据实验测量所得的数据，在同一坐标纸上绘制方波及其分解后所得的基波和各次谐波的波形，并画出其频谱图。2．将所得的基波和三次谐波及其合成后的波形一同绘制在同一坐标纸上。3．将所得的基波、三次谐波、五次谐波及三者合成的波形一同绘制在同一坐标纸上，并把实验步骤3所观测到的合成波形也绘制在同一坐标纸上，进行比较。六、实验思考题1．什么样的周期性函数没有直流分量和余弦项。2．分析理论合成的波形与实验观测到的合成波形之间误差产生的原因。实验六低通、高通、带通、带阻滤波器间的变换一、实验目的1.通过本实验进一步理解低通、高通和带通等不同类型滤波器间的转换关系。2．熟悉低通、高通、带通和带阻滤波器的模拟电路。二、实验设备1.信号与系统实验台2.虚拟示波器三、实验内容1：由低通滤波器变换为高通滤波器2.由高通滤波器变换为低通滤波器。3.在一定条件下，由低通和高通滤波器构成带通滤波器，4.在一定条件下，由低通和高通滤波器构成带阻滤波器。四、实验原理1.由于高通滤波器与低通滤波器间有着下列的关系：H(jo)=1-H(j0)(1)式中Ha(jα）为高通滤波器的幅频特性，H(jo）为低通滤波器的幅频特性。如果已知H(jo)，就可由式(1)求得对应的H(ja)；反之亦然。(2) 现令(Gj0)=1+RCjo
出波形，并记录之。 4．在步骤 3 的基础上，再将五次谐波分量加到加法器的输入端，观测相加后的合成波 形，并记录之。 5．分别将 50Hz 正弦半波、全波、矩形波和三角波的输出信号接至 50Hz 电信号分解与 合成模块的输入端，观测其基波及各次谐波的频率和幅度，并记录之。 6．将 50Hz 单相正弦半波、全波、矩形波和三角波的基波和谐波分量接至加法器相应 的输入端，观测加法器的输出波形，并记录之。 五、实验报告 1．根据实验测量所得的数据，在同一坐标纸上绘制方波及其分解后所得的基波和各次 谐波的波形，并画出其频谱图。 2．将所得的基波和三次谐波及其合成后的波形一同绘制在同一坐标纸上。 3．将所得的基波、三次谐波、五次谐波及三者合成的波形一同绘制在同一坐标纸上， 并把实验步骤 3 所观测到的合成波形也绘制在同一坐标纸上，进行比较。 六、实验思考题 1．什么样的周期性函数没有直流分量和余弦项。 2．分析理论合成的波形与实验观测到的合成波形之间误差产生的原因。 实验六 低通、高通、带通、带阻滤波器间的变换 一、实验目的 1．通过本实验进一步理解低通、高通和带通等不同类型滤波器间的转换关系。 2．熟悉低通、高通、带通和带阻滤波器的模拟电路。 二、实验设备 1．信号与系统实验台 2．虚拟示波器 三、实验内容 1．由低通滤波器变换为高通滤波器。 2．由高通滤波器变换为低通滤波器。 3．在一定条件下，由低通和高通滤波器构成带通滤波器。 4．在一定条件下，由低通和高通滤波器构成带阻滤波器。 四、实验原理 1．由于高通滤波器与低通滤波器间有着下列的关系： HH(jω）=1− HL(jω） (1) 式中 HH(jω）为高通滤波器的幅频特性， HL(jω）为低通滤波器的幅频特性。如果已知 HL(jω），就可由式(1)求得对应的 HH(jω）；反之亦然。 现令 1 RCjω 1 HL(jω） + = (2)