常用信号的分类与观察

实验 常用信号的分类与观察

一、实验目的

   1、观察常用信号的波形特点及产生方法。

   2、学会使用示波器对常用波形参数的测量。

二、实验仪器

   1、信号与系统实验箱一台。

   2、40MHz双踪示波器一台。

   3、DDS信号源一台

三、实验原理

对于一个系统特性的研究，其中重要的一个方面是研究它的输入输出关系，即在一特定的输入信号下，系统对应的输出响应信号。因而对信号的研究是对系统研究的出发点，是对系统特性观察的基本手段与方法。在本实验中，将对常用信号和特性进行分析、研究。

    信号可以表示为一个或多个变量的函数，在这里仅对一维信号进行研究，自变量为时间。常用信号有：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、脉冲信号等。

1、信号：指数信号可表示为f(t)=Keat。对于不同的a取值，其波形表现为不同的形式，如下图所示：

图1―1  指数信号

2、信号：其表达式为f（t）=Ksin（ωt＋θ），其信号的参数：振幅K、角频率ω、与初始相位θ。其波形如下图所示：

图1－2  正弦信号                                             

3、指数衰减正弦信号：其表达式为 其波形如下图：     

图1－3  指数衰减正弦信号

4、Sa(t)信号：其表达式为：  。Sa(t)是一个偶函数，t= ±π,±2π,…,±nπ时，函数值为零。该函数在很多应用场合具有独特的运用。其信号如下图所示：

图1－4  Sa（t）信号

5、钟形信号（高斯函数）：其表达式为： 其信号如下图所示：

图1－5  钟形信号

6、脉冲信号：其表达式为f(t)=u(t)-u(t-T)，其中u(t)为单位阶跃函数。其信号如下图所示：

7、方波信号：信号为周期为T，前T/2期间信号为正电平信号，后T/2期间信号为负电平信号，其信号如下图所示

方波信号

四、实验内容及主要步骤

1、用示波器测量指数信号波形，并分析其所对应的a、k参数。具体步骤如下：

（1）    接通电源，并按下此模块电源开关S8。

（2）    按下此模块中的按键 “指数波”，用示波器观察   输出的指数信号,并分析其对应的频率、a、k参数。

（3）    再按一下“频率降”或“频率升”键，观察波形的变化，分析其对应频率的变化，并分析此时的参数a的变化。（注：复位后输出的信号频率最大，只有当按下“频率降”时，按“频率升”键波形才会变化。以下波形的输出与此类似。）

2、利用示波器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。具体步骤如下：

（1）按下此模块中的按键“正弦波”，用示波器观察   输出的正弦信号，并分析其对应的频率（注：如果前一次波形频率有下降，则此时波形的频率不是最大值，而也会下降。以下波形的输出与此类似。）

 （2）再按一下“频率降”或“频率升”键，观察波形的变化，并分析且测量对应频率的变化，记录此时的振幅K，角频率w。

3、指数衰减正弦信号观察（正频率信号）。具体步骤如下：

（1）    按下此模块中的按键 “指数衰减”，用示波器观察   输出的指数信号,并分析其对应的频率。

（2）再按一下“频率降”或“频率升”键，观察波形的变化，并分析且测量对应频率的变化。

4、信号的观察：具体操作如下：

（1） 按下此模块中的按键 “Sa(t)”，用示波器观察   输出的指数信号,并分析其对应的频率。

（2）再按一下“频率降”或“频率升”键，观察波形的变化，并分析且测量对应频率的变化。

5、钟形信号的观察：

（1） 按下此模块中的按键 “高斯”，用示波器观察   输出的指数信号,并分析其对应的频率。

（2）再按一下“频率降”或“频率升”键，观察波形的变化，并分析且测量对应频率的变化及相应的参数 。

6、脉冲信号的观察：

（1） 按下此模块中的按键 “脉冲”，用示波器观察   输出的指数信号,并分析其对应的频率。

（2） 再按一下“频率降”或“频率升”键，观察波形的变化和特点，并分析且测量对应频率的变化。

7、方波、三角波、锯齿波信号的观察：

          （1） 按下此模块中的相应信号的按键，用示波器观察   输出的指数信号,并分析其对应的频率。

（2） 再按一下“频率降”或“频率升”键，观察波形的变化和特点，并分析且测量对应频率的变化。

五、实验报告要求

1、用坐标纸画出各波形。

2、测量各波形参数。

3、写出完整的实验报告。