信號通過線性系統(tǒng)的特征分析實驗報告

1、信號通過線性系統(tǒng)的特性分析學號：1028401083姓名：趙靜怡一、實驗目的1、掌握無失真?zhèn)鬏數(shù)母拍钜约盁o失真?zhèn)鬏數(shù)木€性系統(tǒng)滿足的條件2、分析無失真?zhèn)鬏數(shù)木€性系統(tǒng)輸入、輸出頻譜特性，給出系統(tǒng)的頻譜特性3、掌握系統(tǒng)幅頻特性的測試及繪制方法二、實驗原理通過頻譜分析可以看出，在一般情況下線性系統(tǒng)的響應波形與激勵波形是不同的，即：信號在通過線性系統(tǒng)傳輸?shù)倪^程中產(chǎn)生了失真。線性系統(tǒng)引起的信號失真是由兩方面的因素造成的，一是系統(tǒng)對信號中各頻率分量的幅度產(chǎn)生不同程度的衰減，使響應各頻率分量的相對幅度產(chǎn)生變化，造成幅度失真；一是系統(tǒng)對各頻率分量產(chǎn)生的相移不與頻率成正比，是響應各頻率分量在時間軸上的相對位置產(chǎn)生

2、變化，造成相位失真。線性系統(tǒng)的幅度失真一相位失真都不產(chǎn)生新的頻率分量。對于非線性系統(tǒng)，由于其非線性特性，對于傳輸信號產(chǎn)生非線性失真，非線性失真可能產(chǎn)生新的頻率分量。為了實現(xiàn)信號無失真?zhèn)鬏?，線性系統(tǒng)應該滿足：R(jw)二kE(jw)e-jwto在信號無失真?zhèn)鬏敃r，系統(tǒng)函數(shù)應該為：H(jw)二kejwto因此，為了實現(xiàn)任意信號通過線性系統(tǒng)不產(chǎn)生波形失真，該系統(tǒng)應滿足一下兩個理想條件：Hjw)kQ(w)wt若RC=RC，該系統(tǒng)無線性失真。1122三、實驗內(nèi)容用Multisim研究線性電路的非線性失真繪制測量電路R1220C2C210nFV1PULSE0.06msec0.1msec1R2C1220Q1

3、0nF0無失真?zhèn)鬏斁€性系統(tǒng)當R220Q、lk、4k分別觀測傳輸線性系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特2性，繪出幅頻特性和相頻特性曲線。如上圖，加上BIP0LAR_V0LTAGE信號源Circuit1o50.DkLW.OMkPlLae(de3)150DDiik2佃XiDOk（3）分別輸入占空比60%頻率為lK、0k、50k,幅度IV的方波,R2=220Q,1000Q,4000Q分別觀測輸入和輸出信號4個周期的波形，分別畫出曲線。R1220Q2C210nFV11kHz1V1R2C1220Q10nF0仿真電路圖輸入1k方波時，R2=220Q,1000Q,4000Q的輸入和輸出信號的波形：LEGEMQ同輯何輸出電

4、=1頁（K1廚輸己R2WFDU廚雯竺彗輸入10k方波時，R2=220Q,1000Q,4000Q的輸入和輸出信號的波形：LEGEH&MR2=1DG(K1輸入10k方波時，R2=200Q,1000Q,4000Q的輸入和輸出信號的波形：（4）根據(jù)（2）（3）的仿真結(jié)果，分析R2=220Q,1000Q,4000Q三種電路的失真/非失真現(xiàn)象（什么情況失真？什么情況不失真（近似）。通過（2）的仿真結(jié)果，在幅頻特性曲線上，當R=220Q時，輸2出幅度是輸入幅度的整數(shù)倍，基本是一條直線。而隨著電阻的變大，不足滿足上述條件，則失真度會越來越大。在相頻特性曲線上，理想情況應該是過原點的一條直線，我們可以看到在傳輸

5、有限頻寬的信號時，R=220Q時，最接近直線，隨著電阻的增大，失真度越來越大。2通過（3）的仿真結(jié)果，我們可以清楚的看到，當輸入信號的頻率不變時，R=220Q時，基本不失真，隨著電阻的增大，越來越不符2合RC=RC，失真度越來越嚴重。而保持電阻不變的情況下，隨著輸1122入信號的頻率增大，失真度也越來越大。綜上所述，只有R越符合RC=RC這個條件，那么失真度越小，21122隨著R越來越遠離這個條件，那么失真現(xiàn)象也會越嚴重。2在測試實驗板上測量，R4k。信號發(fā)生器產(chǎn)生周期矩形信號，2周期T100ys，脈沖寬度，=60Ms，脈沖幅度V5V；采用示波器測量p濾波器輸入、輸出信號的時域波形；用選頻電平

6、表測量待調(diào)試的系統(tǒng)輸入、輸出信號的頻譜，并記錄實驗數(shù)據(jù)。說明輸入、輸出的差異，為什么？該電路具有什么特性？根據(jù)下圖焊接電路，電容為實際測量值。將信號發(fā)生源連接示波器,調(diào)處周期T100ys，脈沖寬度,60ys，脈沖幅度V5V的周期性矩形p信號。R1220QV1C10V5V0.06msec0.1msecR2_4kQ9.61nF實驗測試電路圖將電源兩端接入信號發(fā)生器，同時將電源兩端接入選頻電平表。測量完成輸入電壓后，將電容C1兩端接入選頻電平表，測量輸出電壓。測量后將數(shù)值填入下表。頻率KHz輸入電壓（mV）輸出電壓（mV）103930354020990830309307204084060050210

761803902309027015010018099.8411029016012012.436.0313023012014010051.8通過上表，在origin中畫出輸入輸出信號頻譜。4000-3000-2000-1000-口20406080W012014-0160輸入頻率CkHz)待調(diào)試的系統(tǒng)輸入信號的頻譜待調(diào)試的系統(tǒng)輸出信號的頻譜通過信號輸入輸出頻譜可知，兩者的包絡線基本一致，但是輸出信號的幅度比輸入信號的幅度小，所以可以得知信號已經(jīng)發(fā)生失真。采用示波器測量濾波器輸入信號的時域波形:采用示波器測量濾波器輸出信號的時域波形:通過輸入信號和輸出信號波形的直接對比，我們可以明顯的看出從方波信號的形狀發(fā)生改變，信號發(fā)生了失真。本電路具有低通濾波的功能，讓低頻信號能順利通過，而高頻信號則會被衰減或阻隔。四、實驗總結(jié)通過本實驗，首先了解了無失真?zhèn)鬏數(shù)母拍钜约盁o失真?zhèn)鬏數(shù)木€性系統(tǒng)應滿足的條件。保持Rl,Cl,C2的不變，通過調(diào)整R2的值，可以使失真度不斷變大。學會通過示波器，調(diào)整占空比。學會通過幅頻特性和相頻特性曲線，分析信號的失真程度。根據(jù)輸入輸出信號頻譜，輸出頻譜比輸入頻譜幅度減小，分析信號的失真程度。學會正確使用選頻電平表，通過信號發(fā)生器穩(wěn)定基頻頻率，調(diào)整選頻電平表，測量電壓值，