信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)

1、信號(hào)與系統(tǒng)實(shí) 驗(yàn) 指 導(dǎo) 書信息與控制工程學(xué)院電子信息工程系.前言一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮突疽笮盘?hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)是和信號(hào)與系統(tǒng)課程同步開設(shè)的非獨(dú)立設(shè)課實(shí)驗(yàn)，是理論教學(xué)的深化和補(bǔ)充。通過實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生鞏固和加深對(duì)自動(dòng)控制原理理論知識(shí)的理解，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題和解決問題的能力，同時(shí)注意培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力和實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)以及良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，為今后工作學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。通過實(shí)驗(yàn)學(xué)生應(yīng)達(dá)到以下基本要求：（1）通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證信號(hào)與系統(tǒng)課程的基本理論，并進(jìn)一步鞏固和加深對(duì)基本知識(shí)的理解。（2）能根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)以及相關(guān)資料，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，深入鉆研有關(guān)問題，學(xué)會(huì)自己獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，分析問題

2、、解決問題，培養(yǎng)一定的實(shí)驗(yàn)研究能力和創(chuàng)新能力。（3）能正確使用實(shí)驗(yàn)設(shè)備，掌握實(shí)驗(yàn)原理，熟練運(yùn)用計(jì)算機(jī)處理問題。（4）能獨(dú)立撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，準(zhǔn)確分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，及時(shí)發(fā)現(xiàn)及解決實(shí)驗(yàn)中的問題。二、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目匯總序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)每組類型要求學(xué)生1信號(hào)的頻譜分析2驗(yàn)證必修12信號(hào)的時(shí)域抽樣2驗(yàn)證必修13lti 系統(tǒng)的特性2驗(yàn)證必修14系統(tǒng)仿真2驗(yàn)證選修15濾波器基礎(chǔ)2綜合選修1三、實(shí)驗(yàn)報(bào)告與考核方式要求學(xué)生每人獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后按照學(xué)院標(biāo)準(zhǔn)格式，自行完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告并上交。按照學(xué)院教務(wù)處對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)考核有關(guān)文件精神以及實(shí)驗(yàn)過程考勤、操作技能、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)報(bào)告綜合考核。實(shí)驗(yàn)成績(jī)占該課程平時(shí)成績(jī)的1

3、/3 計(jì)入總成績(jī)。.實(shí)驗(yàn)一：信號(hào)的頻譜分析信號(hào)的頻譜分析就是將信號(hào)的時(shí)域表征經(jīng)過傅里葉變換后轉(zhuǎn)換為頻域表征, 從而獲得信號(hào)在頻域的分布特性，使我們從頻域的角度對(duì)信號(hào)的特性獲得更加深入的了解。頻譜分析又稱為傅里葉分析，它為我們提供了一種非常方便的信號(hào)的表示與分析方法，是信號(hào)與系統(tǒng)分析中一種非常有用的工具，在信號(hào)與系統(tǒng)的分析與研究中，起著極為重要的作用。信號(hào)的時(shí)域特性經(jīng)傅立葉變換后就得到信號(hào)的頻域特性，它可以用頻譜圖來(lái)表示。我們應(yīng)建立一種概念：用信號(hào)的頻譜圖可以完全表征信號(hào)。為了更好地了解與掌握傅立葉分析法，我們給出了以下的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。一、實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介在實(shí)驗(yàn)主頁(yè)面上用鼠標(biāo)單擊信號(hào)分析 就出現(xiàn)一個(gè)如下的實(shí)

4、驗(yàn)子頁(yè)面：圖 1 信號(hào)分析實(shí)驗(yàn)的子頁(yè)面在這一實(shí)驗(yàn)中選擇信號(hào)的頻譜分析就出現(xiàn)一個(gè)實(shí)驗(yàn)菜單：連續(xù)時(shí)間周期信號(hào)連續(xù)時(shí)間非周期信號(hào)離散時(shí)間周期信號(hào)離散時(shí)間非周期信號(hào)選擇前面四項(xiàng)中的一項(xiàng)，計(jì)算機(jī)屏幕上就立即給出了“頻譜分析”的演示窗口（見圖） 。演示窗口由圖形子窗口與文本子窗口組成，圖形子窗口的上面圖形為信號(hào)的時(shí)域波形，下面的圖形為相應(yīng)信號(hào)的頻譜分析結(jié)果即頻譜圖；文本子窗口中包含了信號(hào)框、參數(shù)選擇框、信息框及關(guān)閉框。圖形子窗口中的時(shí)域波形可以通過用鼠標(biāo)左鍵拖動(dòng)波形的移動(dòng)或通過參數(shù)選擇框參數(shù)的選擇來(lái)改變。信號(hào)框提供了要進(jìn)行頻譜分析的輸入信號(hào)源。信息框簡(jiǎn)述了有關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的基本概念、基本性質(zhì)及實(shí)驗(yàn)步驟。選擇關(guān)

5、閉框就退出當(dāng)前的演示窗口回到“信號(hào)分析”實(shí)驗(yàn)的主頁(yè)面。在演示窗口中,學(xué)生可以通過選擇不同的參數(shù)，觀察同一信號(hào)在不同參數(shù)下的頻譜變化規(guī)律。.圖 2 “頻譜分析”的演示窗口選擇實(shí)驗(yàn)仿真選項(xiàng)，就進(jìn)入了信號(hào)頻譜分析的仿真系統(tǒng)（見下圖） ，利用圖中的頻譜分析儀就可觀察任意信號(hào)的頻譜。圖 3 頻譜分析的仿真系統(tǒng)二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（ 1）連續(xù)時(shí)間周期信號(hào)的頻譜在頻譜分析實(shí)驗(yàn)下，用鼠標(biāo)左鍵雙擊 連續(xù)時(shí)間周期信號(hào) 或單擊 運(yùn)行 圖標(biāo)就進(jìn)入此類信號(hào)的頻譜分析演示窗口。信號(hào)框給出了圖示的正弦波、方波、鋸齒波三種周期信號(hào)，此外學(xué)生還可以自己定義任意的周期信號(hào)。用鼠標(biāo)左鍵對(duì)信號(hào)框圖標(biāo)加以選擇就可以選定其中一種信號(hào)，進(jìn)行頻譜分

6、析，圖形子窗口就顯示出該信號(hào)的時(shí)域波形與頻譜圖。.圖 4當(dāng)選擇正弦波與鋸齒波時(shí)，文本子窗口中有一信號(hào)頻率選項(xiàng)，用鼠標(biāo)左鍵選中該選項(xiàng)再通過鍵盤輸入就可以改變選定信號(hào)的頻率大小。在選擇周期性方波時(shí)，文本子窗口上除了有信號(hào)頻率選項(xiàng)外，還給出了占空比選項(xiàng)， 用鼠標(biāo)左鍵選中該選項(xiàng)再通過鍵盤輸入就可以改變周期性方波的占空比。時(shí)域波形的改變還可以通過用鼠標(biāo)左鍵拖住波形上某一點(diǎn)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)信號(hào)的頻率、幅度及占空比改變時(shí)，信號(hào)的時(shí)域波形及頻譜圖也隨之改變。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求改變上述參數(shù)，來(lái)觀察時(shí)域波形與頻譜圖的變化情況，并對(duì)時(shí)域與頻域之間的變化關(guān)系給予解釋。（ 2）連續(xù)時(shí)間非周期信號(hào)的頻譜在頻譜分析實(shí)驗(yàn)下，用鼠標(biāo)

7、左鍵雙擊連續(xù)時(shí)間非周期信號(hào)或單擊 運(yùn)行 圖標(biāo)進(jìn)入此類信號(hào)的頻譜分析演示窗口。信號(hào)框給出了圖示的sinc 函數(shù)、矩形脈沖兩種非周期信號(hào)。當(dāng)選擇其中一種時(shí)，圖形子窗口中將出現(xiàn)該信號(hào)的時(shí)域波形與頻譜圖。在文本子窗口中有一信號(hào)的帶限寬度(w) 選擇項(xiàng)，用鼠標(biāo)左鍵選中該選項(xiàng)再通過鍵盤輸入就可以改變帶限寬度。時(shí)域波形的改變還可以通過用鼠標(biāo)左鍵拖住波形上某一點(diǎn)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)信號(hào)的帶限寬度與幅度改變時(shí)，信號(hào)的時(shí)域波形與頻譜圖也隨之改變。學(xué)生可根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求改變上述參數(shù)來(lái)觀察時(shí)域波形與頻譜圖的變化情況，并對(duì)時(shí)域與頻域之間的變化關(guān)系給予解釋。圖 5（ 3）離散時(shí)間周期信號(hào)的頻譜在頻譜分析實(shí)驗(yàn)下，用鼠標(biāo)左鍵雙擊離散

8、時(shí)間周期信號(hào)或單擊 運(yùn)行 圖標(biāo)進(jìn)入此類信號(hào)的頻譜分析演示窗口。在文本子窗口信號(hào)框給出了圖示的方波序列，參數(shù)選擇框提供了序列周期n 選項(xiàng)和脈寬參數(shù) n1（即脈寬為2n1+1 ）的選項(xiàng)。用鼠標(biāo)選中參數(shù)選擇框再通過鍵盤輸入即可改變方波序列的周期 n 或脈寬參數(shù)n1 的數(shù)值。在保持周期n 不變的條件下，通過改變序列脈寬參數(shù)n1 來(lái)觀察并記錄信號(hào)頻譜的變化；也可以在保持脈寬參數(shù)n1 不變的條件下，通過改變序列周期n ，來(lái)觀察并記錄信號(hào)頻譜的變化，從而了解和掌握離散時(shí)間方波序列的頻譜與周期及脈寬的關(guān)系。.圖 6（ 4）離散時(shí)間非周期信號(hào)的頻譜在頻譜分析實(shí)驗(yàn)下，用鼠標(biāo)左鍵雙擊 離散時(shí)間非周期信號(hào) 或單擊 運(yùn)

9、行 圖標(biāo)進(jìn)入此類信號(hào)的頻譜分析演示窗口。在文本子窗口中，信號(hào)框給出了圖示的矩形脈沖序列，參數(shù)選擇框提供了脈寬參數(shù)n1 （即脈寬為2n1+1 ）的選項(xiàng)。用鼠標(biāo)左鍵選中參數(shù)選擇框，再通過鍵盤輸入即可改變矩形脈沖序列的脈寬。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，當(dāng)改變序列脈寬參數(shù)時(shí)，觀察并記錄信號(hào)頻譜的變化，從而了解和掌握離散時(shí)間方波序列的頻譜與周期及脈寬的關(guān)系，并能對(duì)這一變化關(guān)系給予解釋。圖 7注： 對(duì)具有 sinc 函數(shù)的頻譜圖，帶限寬度指的是頻譜主瓣的寬度。 演示窗口中的信息圖標(biāo)，是供學(xué)生閱讀的信息說(shuō)明。單擊該圖標(biāo)就可看到有關(guān)信號(hào)頻譜分析的原理介紹與實(shí)現(xiàn)過程的說(shuō)明。（ 5）實(shí)驗(yàn)仿真用鼠標(biāo)左鍵雙擊實(shí)驗(yàn)仿真 或單擊 運(yùn)行

10、 圖標(biāo)就進(jìn)入信號(hào)頻譜分析的仿真系統(tǒng)，利用仿真系統(tǒng)編輯窗口上的simulation （模擬）功能，用鼠標(biāo)單擊start 可以啟動(dòng)仿真,用鼠標(biāo)打開頻譜分析儀與示波器可以觀察頻譜分析結(jié)果與時(shí)域波形的變化，輸入信號(hào)與濾波器截止頻率的選擇可用鼠標(biāo)分別打開對(duì)應(yīng)的圖標(biāo)來(lái)完成。（ 6）信號(hào)分析演示用鼠標(biāo)選中 信號(hào)分析演示模塊時(shí)，就給出了如下的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：方波的合成圖像的處理dsb 信號(hào)選擇其中的某一項(xiàng)就可觀察信號(hào)的變化過程與變化結(jié)果。三、實(shí)驗(yàn)要求（ 1）連續(xù)時(shí)間周期信號(hào)的頻譜分析a.實(shí)驗(yàn)前根據(jù)理論分析分別畫出當(dāng)頻率 f=10hz 時(shí)圖示正弦波，鋸齒波與方波 1、方波 2 在占空比為 0.5、 0.25 和 0.

11、125 的頻譜，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比較。b.當(dāng)改變信號(hào)的頻率與幅度時(shí)，觀察并記錄正弦波和鋸齒波的時(shí)域波形與頻譜圖，分析信號(hào)的波形與頻譜的變化關(guān)系。.c.在觀察方波信號(hào)的頻譜時(shí)應(yīng)用兩種方法：一種方法是保持信號(hào)周期不變而通過改變占空比來(lái)觀察信號(hào)的頻譜；另一種方法是保持占空比不變而通過改變信號(hào)的基波頻率來(lái)觀察信號(hào)的頻譜。分析并解釋兩種方法下頻譜圖的變化規(guī)律。d.在信號(hào)周期與占空比完全一致的條件下，比較方波1 與方波2 的頻譜圖，并分析說(shuō)明二者之間的異同點(diǎn)。e.分析說(shuō)明鋸齒波的頻譜圖結(jié)構(gòu)。f. 實(shí)驗(yàn)前畫出信號(hào)的頻譜圖，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比較。（ 2）連續(xù)時(shí)間非周期信號(hào)的頻譜分析a.實(shí)驗(yàn)前根據(jù)理論分析分別畫出當(dāng)

12、帶限寬度時(shí)圖示sinc 函數(shù)、矩形脈沖和沖激信號(hào)的時(shí)域波形與頻譜圖，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較。b.當(dāng) sinc 函數(shù)的主瓣寬度與矩形脈沖信號(hào)的脈寬改變時(shí)，觀察并記錄其信號(hào)頻譜圖的變化，分析 sinc 函數(shù)的主瓣寬度與矩形脈沖信號(hào)的脈寬改變時(shí)對(duì)頻譜的影響，并說(shuō)明信號(hào)的時(shí)域與頻域之間存在的一種變化關(guān)系。（ 3）離散時(shí)間周期信號(hào)的頻譜分析a.實(shí)驗(yàn)前根據(jù)理論分析畫出圖示的方波序列當(dāng)周期n=10 ，脈寬參數(shù)n1=2 ， n1=3 （序列的脈寬為 2n1+1 ）時(shí)的時(shí)域波形與頻譜圖，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比較。b.實(shí)驗(yàn)前根據(jù)理論分析畫出圖示的方波序列當(dāng)脈寬參數(shù)n1=2 ，周期為n=10 ， 20，40 時(shí)的時(shí)域波形與

13、頻譜圖，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比較。c.分析并說(shuō)明當(dāng)序列周期不變而改變脈寬參數(shù)時(shí)，信號(hào)頻譜的變化規(guī)律。d.分析并說(shuō)明當(dāng)序列的脈寬參數(shù)不變而改變周期時(shí)，信號(hào)頻譜的變化規(guī)律。e.觀察并記錄當(dāng)周期與脈寬參數(shù)改變時(shí)方波序列信號(hào)的頻譜，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析方波序列的頻譜與周期和脈寬的關(guān)系。（ 4）離散時(shí)間非周期信號(hào)的頻譜分析a.實(shí)驗(yàn)前根據(jù)理論分析畫出圖示矩形脈沖序列當(dāng)脈寬參數(shù)n1 為 3（即脈寬為2n1+1 取 7）時(shí)的時(shí)域波形與頻譜圖，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較。b.將序列的脈寬參數(shù)n1 取 1 和 4 時(shí)，觀察并記錄相應(yīng)的時(shí)域波形與頻譜圖的變化。c.由實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析矩形脈沖序列的頻譜與脈寬之間的變化關(guān)系，并說(shuō)明信號(hào)時(shí)域

14、與頻域之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。四、思考題（ 1）當(dāng)觀察方波合成實(shí)驗(yàn)時(shí)，取諧波個(gè)數(shù)n 為有限值時(shí)，會(huì)出現(xiàn)何種現(xiàn)象？n 的取值大小對(duì)方波合成有何影響？（ 2）當(dāng)做頻譜分析系統(tǒng)仿真時(shí)，低通濾波器起何作用？能否去掉？（ 3）通過實(shí)驗(yàn)?zāi)阌心男┦斋@，對(duì)進(jìn)一步改進(jìn)實(shí)驗(yàn)有什么新的建議。.實(shí)驗(yàn)二 : 信號(hào)的時(shí)域抽樣隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用及數(shù)字技術(shù)的日益發(fā)展，離散時(shí)間信號(hào)的處理更加靈活、快速與方便?；诔闃佣ɡ?，對(duì)一個(gè)連續(xù)時(shí)間信號(hào)的分析與處理可以在一定條件下通過抽樣完全轉(zhuǎn)換成對(duì)離散時(shí)間信號(hào)的分析與處理， 這樣就能大大簡(jiǎn)化對(duì)連續(xù)時(shí)間信號(hào)的分析與處理。為了更好地理解和掌握抽樣定理，我們給出了信號(hào)抽樣的實(shí)驗(yàn)。一、實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介連續(xù)時(shí)間信號(hào)抽

15、樣就是對(duì)連續(xù)時(shí)間信號(hào)以一定的抽樣頻率提取等間隔樣本，從而將連續(xù)時(shí)間信號(hào)以離散時(shí)間樣本來(lái)表示。在一定條件下， 一個(gè)連續(xù)時(shí)間信號(hào)可以完全用該信號(hào)在等間隔時(shí)間上的瞬時(shí)值或樣本值來(lái)表示，并可利用這些樣本值把該信號(hào)全部恢復(fù)出來(lái)。這一結(jié)論基于抽樣定理。抽樣定理的重要性在于它是連接連續(xù)時(shí)間信號(hào)與離散時(shí)間信號(hào)的橋梁。在實(shí)驗(yàn)的主頁(yè)面上選擇信號(hào)抽樣 就出現(xiàn)抽樣實(shí)驗(yàn)的子頁(yè)面（如圖）。圖 1 信號(hào)抽樣實(shí)驗(yàn)的子頁(yè)面連續(xù)時(shí)間抽樣 是在 ma tlab所提供的simulink工具箱和仿真環(huán)境下進(jìn)行的。當(dāng)你選擇連續(xù)時(shí)間抽樣 時(shí)，將進(jìn)入一個(gè)名為chou_shi 的仿真系統(tǒng)編輯窗口（見下圖），在該窗口中，給出了信號(hào)抽樣過程的系統(tǒng)

16、仿真結(jié)構(gòu)- 一個(gè)輸入信號(hào)經(jīng)周期脈沖抽樣后再恢復(fù)的過程。利用圖中的示波器，學(xué)生可以觀看到抽樣過程中輸入信號(hào)、濾波后的信號(hào)、抽樣函數(shù)、抽樣后的信號(hào)以及恢復(fù)信號(hào)的波形。.通過觀察、了解波形的變化，能很好地理解與掌握抽樣過程及工作原理。圖 2 信號(hào)抽樣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（ 1）輸入信號(hào)的選擇輸入信號(hào)是來(lái)自圖中的信號(hào)源，信號(hào)源選自simulink的 sources(輸入源 ) 模型庫(kù)中的signal generator（信號(hào)發(fā)生器）功能模塊，它提供了如圖所示的正弦波、方波、鋸齒波和隨機(jī)信號(hào)四種波形。用鼠標(biāo)左鍵雙擊該圖標(biāo)將打開信號(hào)源，學(xué)生可以從中任選一種信號(hào)，同時(shí)可以指定信號(hào)源的頻率與幅度。圖 3（

17、2）示波器與抽樣函數(shù)參數(shù)的確定圖中示波器選用的是simulink的 sinks（輸出源）模型庫(kù)中的scope（示波器）功能模塊，用鼠標(biāo)左鍵雙擊該圖標(biāo)可以將示波器打開，此時(shí)可以修改示波器參數(shù)；抽樣函數(shù)來(lái)自sinks 模型庫(kù)中的 pulse generator（脈沖信號(hào)發(fā)生器）功能模塊，雙擊該圖標(biāo)可以改變抽樣函數(shù)的周期和幅度。（ 3）濾波器截止頻率的確定用鼠標(biāo)左鍵雙擊上圖中的濾波器，濾波器被打開。在cutoff frequency 一覽中寫入濾波器的截止.頻率。（ 4）仿真開始利用仿真系統(tǒng)編輯窗口上的 simulation（模擬） 功能可以啟動(dòng)仿真。 具體操作方法是：用鼠標(biāo)左鍵單擊上圖中 simu

18、lation 中的 start 項(xiàng)，仿真開始。仿真開始后可以觀看仿真過程中各信號(hào)的波形，通過雙擊各示波器，就能看到輸入信號(hào)、濾波后的信號(hào)、抽樣函數(shù)、抽樣后的信號(hào)以及恢復(fù)信號(hào)的波形。（ 5）仿真結(jié)束用鼠標(biāo)左鍵單擊仿真系統(tǒng)編輯窗口上 simulation 中的 stop 項(xiàng)，將終止仿真，再單擊該窗口的關(guān)閉圖標(biāo)（）或 file 上的 close 項(xiàng)，將退出抽樣實(shí)驗(yàn)。（ 6）頻譜顯示要觀察抽樣過程中各信號(hào)的頻譜，在退出抽樣實(shí)驗(yàn)后，通過選擇菜單中的頻譜顯示選項(xiàng)，即可觀看到輸入信號(hào)、濾波后的信號(hào)、抽樣后的信號(hào)及恢復(fù)信號(hào)的幅頻特性。在頻譜圖中，擊鼠標(biāo)左鍵可放大頻譜圖。若想仔細(xì)觀看某一區(qū)域頻譜圖，可按下鼠標(biāo)左

19、鍵拉出該區(qū)域，再擊鼠標(biāo)左鍵該區(qū)域?qū)⒈环糯?。利用鼠?biāo)右鍵可恢復(fù)原圖形。用鼠標(biāo)左鍵單擊頻譜圖圖形窗口的關(guān)閉圖標(biāo)（）或 file 上的 close 項(xiàng)，將退出頻譜顯示。三、實(shí)驗(yàn)要求（ 1）實(shí)驗(yàn)前，在滿足抽樣定理的情況下（抽樣函數(shù)的頻率取200 弧度 /秒，巴特沃斯低通濾波器的截止頻率取60 弧度 /秒），分別畫出信號(hào)頻率或基波頻率為6 弧度 /秒的正弦波、 方波和鋸齒波進(jìn)行抽樣時(shí)，在抽樣過程中各點(diǎn)（即輸入信號(hào)、濾波后的信號(hào)、抽樣后的信號(hào)及恢復(fù)信號(hào)）的時(shí)域波形及相應(yīng)的頻譜圖，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較。（ 2）實(shí)驗(yàn)中對(duì)頻率為 60 弧度 /秒的正弦波，在滿足抽樣定理的情況下取最小抽樣頻率進(jìn)行抽樣，并觀測(cè)各點(diǎn)

20、的波形及頻譜、分析解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果。（ 3）實(shí)驗(yàn)中將巴特沃斯低通濾波器 1 的截止頻率取為 60 弧度 /秒，信號(hào)源的頻率取 6 弧度 /秒。然后對(duì)方波信號(hào)進(jìn)行抽樣，抽樣函數(shù)的頻率取滿足抽樣定量的最低頻率，并觀測(cè)各點(diǎn)的波形及頻譜、分析解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果。（ 4）實(shí)驗(yàn)前畫出正弦波在欠抽樣（取信號(hào)頻率為60 弧度 /秒，抽樣函數(shù)頻率為100 弧度 /秒，濾波器的截止頻率均為65 弧度 /秒）時(shí)，抽樣過程中各點(diǎn)的頻譜圖，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比較。在實(shí)驗(yàn)中，再分別將濾波器的截止頻率均取為60， 70 弧度 /秒，觀察正弦波在欠抽樣過程中各點(diǎn)的頻譜圖，并進(jìn)行分析。（ 5）實(shí)驗(yàn)中，將巴特沃斯低通濾波器2 的截止頻率改為2

21、50 弧度 /秒（其它參數(shù)與相同），對(duì)正弦.波、方波和鋸齒波再進(jìn)行抽樣，記錄抽樣過程中各點(diǎn)的時(shí)域波形及相應(yīng)的頻譜。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與進(jìn)行比較，并進(jìn)行分析 。（ 6）實(shí)驗(yàn)中，將巴特沃斯低通濾波器1 的截止頻率取為 60 弧度 / 秒，巴特沃斯低通濾波器2 的截止頻率取為 120 弧度 /秒，信號(hào)源的頻率取6 弧度 /秒。在此情況下對(duì)方波信號(hào)進(jìn)行抽樣，并通過實(shí)驗(yàn)分析找出可恢復(fù)出濾波后信號(hào)的最低抽樣頻率,從理論上分析該頻率應(yīng)該是多少？（ 7）實(shí)驗(yàn)中，將巴特沃斯低通濾波器1 去掉（即信號(hào)源的輸出直接進(jìn)入乘法器），其它參數(shù)與相同，再對(duì)正弦波、方波和鋸齒波進(jìn)行抽樣，記錄下抽樣過程中各點(diǎn)的時(shí)域波形與頻譜圖。將實(shí)驗(yàn)

22、結(jié)果與進(jìn)行比較，并進(jìn)行分析。注： . 實(shí)驗(yàn)中如果恢復(fù)信號(hào)的幅度很小，可通過增大抽樣函數(shù)或輸入信號(hào)的幅度來(lái)提高。 .巴特沃斯低通濾波器 1 去掉的方法是：用鼠標(biāo)左鍵單擊該圖標(biāo)，圖標(biāo)立刻顯示出定位標(biāo)志。此時(shí)用鼠標(biāo)左鍵單擊圖中 edit 的 cut 項(xiàng)，將刪除低通濾波器，然后用同樣的方法去掉不要的連線，再進(jìn)行必要的連接。連線時(shí)，先用鼠標(biāo)左鍵單擊開始點(diǎn)（選中該點(diǎn)），然后按住 ctrl 鍵，再?gòu)脑擖c(diǎn)開始按下鼠標(biāo)左鍵拖向結(jié)束點(diǎn)，釋放鼠標(biāo)左鍵將畫出一條直線。若想畫折線重復(fù)上述步驟即可。 .退出抽樣實(shí)驗(yàn)后，抽樣仿真系統(tǒng)中的各功能模塊的參數(shù)將恢復(fù)初始狀態(tài)（即剛進(jìn)入抽樣實(shí)驗(yàn)時(shí)的狀態(tài)）。 .實(shí)驗(yàn)中所用的信號(hào)源頻率，

23、抽樣函數(shù)頻率，濾波器截止頻率的單位均為弧度/秒。 .實(shí)驗(yàn)中采用的低通濾波器是巴特沃斯低通濾波器，它的特性與理想低通濾波器的特性有一定區(qū)別，如圖所示：圖 4四、思考題（ 1）本實(shí)驗(yàn)“信號(hào)抽樣”系統(tǒng)仿真結(jié)構(gòu)圖中的巴特沃斯低通濾波器1 在系統(tǒng)中的作用是什么？在實(shí)驗(yàn)中不要行嗎？（ 2）本實(shí)驗(yàn)中所進(jìn)行的抽樣與理論抽樣有什么區(qū)別？由此你對(duì)理論知識(shí)與工程實(shí)際應(yīng)用之間的關(guān)系.有什么見解。.實(shí)驗(yàn)三： lti系統(tǒng)的特性在信號(hào)傳輸與信號(hào)處理中，往往要求信號(hào)不要發(fā)生失真。但由于大量的物理可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的頻帶有限及相位的非線性，在信號(hào)傳輸或處理的過程中總不可避免地會(huì)出現(xiàn)失真，這種失真通常包括幅度失真和相位失真。為了對(duì)信號(hào)進(jìn)

24、行有效的傳輸和處理，就必須對(duì)信號(hào)自身的特性以及傳輸、處理信號(hào)的系統(tǒng)的頻域特性與時(shí)域特性有一個(gè)充分的了解，使系統(tǒng)的特性能與信號(hào)的特性相匹配。以便合理地確定信號(hào)的傳輸系統(tǒng)或處理系統(tǒng)。一、實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介由一階與二階系統(tǒng)級(jí)聯(lián)或并聯(lián)可以構(gòu)成高階系統(tǒng)，所以一階與二階系統(tǒng)是最基本的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。本實(shí)驗(yàn)僅對(duì)一階與二階系統(tǒng)的頻域特性和時(shí)域特性進(jìn)行研究。在信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的主頁(yè)面上，選擇 系統(tǒng)特性 模塊就進(jìn)入lti系統(tǒng)特性仿真實(shí)驗(yàn)的主頁(yè)面（見圖）。在該實(shí)驗(yàn)?zāi)K中，給出了連續(xù)時(shí)間lti 系統(tǒng)的時(shí)域特性與頻域特性的仿真。圖 1 “ lti 系統(tǒng)特性”實(shí)驗(yàn)的主頁(yè)面（ 1）頻域特性系統(tǒng)的頻率特性反映了頻率為的周期性復(fù)指數(shù)信號(hào)通過系統(tǒng)

25、時(shí)，系統(tǒng)對(duì)信號(hào)的復(fù)振幅所產(chǎn)生的影響。因此由系統(tǒng)的頻率特性，可以了解系統(tǒng)對(duì)不同頻率的周期性復(fù)指數(shù)信號(hào)所起的作用（即對(duì)信號(hào)中各頻率分量的作用）。為信號(hào)傳輸或處理系統(tǒng)的選擇提供一個(gè)科學(xué)依據(jù)。本實(shí)驗(yàn)給出了幾種簡(jiǎn)單的lti 系統(tǒng)，其系統(tǒng)模型如圖所示圖 2.根據(jù)系統(tǒng)模型可求出系統(tǒng)的頻率響應(yīng)，畫出的模與相位隨頻率變化的關(guān)系就是系統(tǒng)的幅頻特性與相頻特性。在 lti 系統(tǒng)特性仿真實(shí)驗(yàn)的主頁(yè)面上選擇系統(tǒng)的頻域特性選項(xiàng)，就出現(xiàn)一個(gè)下拉菜單，給出一階 rc 系統(tǒng) 與二階 rlc 系統(tǒng) 的選項(xiàng)，用鼠標(biāo)單擊二者之一， 就出現(xiàn)了該系統(tǒng)頻域特性的實(shí)驗(yàn)頁(yè)面 （以一階系統(tǒng)的頻域分析為例，見下圖） 。圖 3 一階系統(tǒng)頻域特性的實(shí)驗(yàn)

26、頁(yè)面實(shí)驗(yàn)頁(yè)面分為圖形窗與文本窗。在圖形窗中以波特圖的方式給出了系統(tǒng)的幅頻特性與相頻特性及相應(yīng)系統(tǒng)的模型。文本窗上給出了可選擇的電路參數(shù)與系統(tǒng)類型選擇框。通過改變一階系統(tǒng)的電路參數(shù)r、c 及二階系統(tǒng)的阻尼系數(shù)及無(wú)阻尼自然頻率來(lái)觀察系統(tǒng)波特圖的變化，從而了解系統(tǒng)的幅頻特性、相頻特性及頻帶寬度的變化。（ 2）時(shí)域特性系統(tǒng)的時(shí)域特性通常是指系統(tǒng)對(duì)單位沖激或單位階躍信號(hào)的響應(yīng)在時(shí)域的分布情況。對(duì)于一階rc 系統(tǒng)，系統(tǒng)參數(shù)稱為系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)，它決定了系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)的快慢。時(shí)間常數(shù)越小，系統(tǒng)的階躍響應(yīng)上升得越快。對(duì)于二階rlc 系統(tǒng)，阻尼系數(shù)及無(wú)阻尼自然頻率決定了系統(tǒng)的時(shí)域特性，其中，。當(dāng)時(shí)系統(tǒng)處于過阻尼狀態(tài)

27、，越大則階躍響應(yīng)上升得越慢；當(dāng)時(shí)系統(tǒng)處于欠阻尼狀態(tài)，此時(shí)階躍響應(yīng)不僅有超量而且呈現(xiàn)出振蕩； 當(dāng)時(shí)系統(tǒng)處于臨界阻尼狀態(tài)，此時(shí)在不出現(xiàn)超量與振蕩的前提下，階躍響應(yīng)上升得最快。通過改變系統(tǒng)參數(shù)來(lái)觀察與掌握系統(tǒng)時(shí)域特性的變化。.在 lti 系統(tǒng)特性仿真實(shí)驗(yàn)的主頁(yè)面上選擇 系統(tǒng)的時(shí)域特性 選項(xiàng)，就出現(xiàn)一個(gè)下拉菜單，如下：一階系統(tǒng)的時(shí)域特性二階系統(tǒng)的時(shí)域特性系統(tǒng)的諧振特性系統(tǒng)的時(shí)域分析是在ma tlab 所提供的simulink工具箱和仿真環(huán)境下進(jìn)行的。用鼠標(biāo)單擊上述菜單中的任一項(xiàng)，就可以進(jìn)入相應(yīng)的系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)。為了更好地了解系統(tǒng)的時(shí)域特性，本實(shí)驗(yàn)直觀地顯示了系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)。系統(tǒng)的輸入可以選擇階躍與周期性

28、方波兩種信號(hào)，系統(tǒng)的響應(yīng)除了用示波器顯示外，還使用了頻譜分析儀，它給出了系統(tǒng)的頻域特性并同步顯示出系統(tǒng)的輸入輸出波形，給人以清晰直觀的感覺。有關(guān)simulink環(huán)境的操作可參看有關(guān)書籍。二、實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容1、系統(tǒng)的頻域特性在“ lti 系統(tǒng)特性”仿真實(shí)驗(yàn)的主頁(yè)面中，選擇 系統(tǒng)的頻域特性 ，將進(jìn)入系統(tǒng)頻域特性實(shí)驗(yàn)，在此實(shí)驗(yàn)中做如下內(nèi)容：（ 1 ）和所 示一 階 系 統(tǒng) ， 選擇，（ 即 時(shí) 間 常 數(shù)），觀測(cè)并比較圖與圖所示系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，說(shuō)明圖和系統(tǒng)所具有的特性，分析的變化對(duì)系統(tǒng)頻率特性的影響，從頻域的角度解釋的變化對(duì)系統(tǒng)時(shí)域特性的影響。（ 2）對(duì)圖所示二階系統(tǒng)，選取，

29、觀測(cè)記錄系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性，比較在不同的值下頻率特性的區(qū)別，說(shuō)明幅頻特性隨的變化規(guī)律，從頻域的角度分析這種變化對(duì)時(shí)域特性有何影響，并將你的結(jié)論在“系統(tǒng)的時(shí)域特性”實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行驗(yàn)證。（ 3）對(duì)圖所示二階系統(tǒng)，取，觀測(cè)系統(tǒng)的波特圖，解釋系統(tǒng)的幅頻特性隨 的變化規(guī)律，分析這種變化對(duì)時(shí)域特性的影響，并在“系統(tǒng)的時(shí)域特性”實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行驗(yàn)證。2、系統(tǒng)的時(shí)域特性在“ lti 系統(tǒng)”實(shí)驗(yàn)的主頁(yè)面上，選擇 系統(tǒng)的時(shí)域特性 后，可以選擇進(jìn)入以下系統(tǒng)的時(shí)域特性實(shí)驗(yàn)。（ 1）一階系統(tǒng)的時(shí)域特性選擇一階系統(tǒng)的時(shí)域特性，將進(jìn)入一個(gè)名為yjsh 的仿真系統(tǒng)編輯窗口（見下圖）. 窗口中給出了一階系統(tǒng)時(shí)域分析的系統(tǒng)仿真。用鼠

30、標(biāo)左鍵雙擊圖中的任意模塊，可以改變模塊中的參數(shù)。選定參數(shù)后，用鼠標(biāo)左鍵單擊仿真系統(tǒng)編輯窗口上的simulation 中的start 項(xiàng) , 可以啟動(dòng)仿真。仿真開始后，利用示波器和頻譜分析儀可以觀測(cè)仿真系統(tǒng)中任意點(diǎn)的波形及系統(tǒng)的幅頻特性。a.在實(shí)驗(yàn)中，系統(tǒng)輸入取階躍信號(hào)(即將周期方波信號(hào)的周期和脈寬取相同的值) 。若系統(tǒng)的回路參數(shù)，確定時(shí)間常數(shù)時(shí)回路參數(shù)c 的值。觀測(cè)在上述情況下一階系統(tǒng)的響應(yīng)，說(shuō)明的改變對(duì)系統(tǒng)時(shí)域特性的影響。b.在實(shí)驗(yàn)a 中，比較系統(tǒng)1 與系統(tǒng) 2 的響應(yīng)，從頻域的角度說(shuō)明系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng)過程，并從時(shí).域的角度分析系統(tǒng)的頻率特性并與頻譜分析儀中所顯示的結(jié)果或“系統(tǒng)的頻域特性”實(shí)驗(yàn)

31、結(jié)果進(jìn)行比較。圖 4 一階系統(tǒng)時(shí)域特性仿真結(jié)構(gòu)c.實(shí)驗(yàn)中，系統(tǒng)輸入選為周期性方波，取其周期為20，脈寬為10。取系統(tǒng)回路參數(shù)，時(shí)，觀測(cè)記錄兩個(gè)一階系統(tǒng)的響應(yīng)及幅頻特性，并從頻域的角度說(shuō)明系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng)過程。d.在實(shí)驗(yàn) c 中將周期性方波的脈寬改為2，重做 c，并與 c 的結(jié)果進(jìn)行比較，分析產(chǎn)生差別的原因。（ 2）二階系統(tǒng)的時(shí)域特性選擇 二階系統(tǒng)的時(shí)域特性 ，將進(jìn)入一個(gè)名為 rjsh 的仿真系統(tǒng)編輯窗口（見下圖） 。采用與“一階系統(tǒng)的時(shí)域特性”實(shí)驗(yàn)中相同的方法，可以改變系統(tǒng)中各模塊的參數(shù)，啟動(dòng)仿真，從示波器和頻譜分析儀上觀測(cè)仿真系統(tǒng)中任意點(diǎn)的波形及系統(tǒng)的幅頻特性。.圖 5 二階系統(tǒng)時(shí)域特性仿真結(jié)

32、構(gòu)a. 實(shí) 驗(yàn) 中 ， 將 系 統(tǒng) 輸 入 選 為 階 躍 信 號(hào) ， 取 系 統(tǒng) 回 路 參 數(shù)，計(jì)算相應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)和。啟動(dòng)仿真，觀測(cè)記錄在上述參數(shù)下系統(tǒng)的響應(yīng)，說(shuō)明系統(tǒng)階躍響應(yīng)隨參數(shù)的變化規(guī)律。比較系統(tǒng)的輸入輸出，從時(shí)域的角度分析系統(tǒng)的頻率特性，并與頻譜分析儀中所顯示的結(jié)果或“系統(tǒng)的頻域特性”實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較。b.在實(shí)驗(yàn) a 中，選取系統(tǒng)回路參數(shù)，。如果與之對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)，相應(yīng)的回路參數(shù)c 為多少？此時(shí)系統(tǒng)參數(shù)等于多少？針對(duì)上述情況，觀測(cè)記錄系統(tǒng)的階躍響應(yīng)，說(shuō)明系統(tǒng)階躍響應(yīng)隨參數(shù)的變化規(guī)律。 比較系統(tǒng)的輸入輸出，從時(shí)域的角度分析系統(tǒng)的頻率特性，并與頻譜分析儀中所顯示的結(jié)果或“系統(tǒng)的頻域特性

33、”實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較。c.在實(shí)驗(yàn) a 中，將系統(tǒng)輸入取為周期方波，其周期為20s，脈寬為 10s。其他參數(shù)不變，重做實(shí)驗(yàn) a。d.在實(shí)驗(yàn)c 中，選取系統(tǒng)回路參數(shù)，確定系統(tǒng)參數(shù)和，觀測(cè)記錄此情況下系統(tǒng)的響應(yīng)。e.將實(shí)驗(yàn)d 中周期性方波的脈寬改為4s，其它參數(shù)不變重做d，并與 d 的結(jié)果進(jìn)行比較，分析產(chǎn)生不同的原因。（ 3）系統(tǒng)的諧振特性選擇 系統(tǒng)的諧振特性 ，將進(jìn)入一個(gè)名為 xtsh 的仿真系統(tǒng)編輯窗口（見下圖） 。適當(dāng)選取圖中各模塊參數(shù)，可以觀看系統(tǒng)對(duì)載波調(diào)諧和失諧時(shí)，調(diào)幅波通過系統(tǒng)時(shí)的變化情況。.圖 6 系統(tǒng)的諧振特性仿真結(jié)構(gòu)a.選擇圖中信號(hào)1 即作為正弦幅度調(diào)制的調(diào)制信號(hào)。雙擊該模塊，選其調(diào)

34、制指數(shù)，頻率弧度 /秒。系統(tǒng)回路參數(shù)，計(jì)算此時(shí)系統(tǒng)的參 數(shù)與。 將 正 弦 調(diào) 幅 波 作 為 輸 入 連 接 到 系 統(tǒng) 的 輸 入 端 ， 取 載 波 頻 率，使系統(tǒng)對(duì)載波調(diào)諧，觀測(cè)記錄調(diào)幅波通過系統(tǒng)時(shí)系統(tǒng)的輸入輸出波形，比較兩個(gè)波形的不同，并計(jì)算輸出波形的調(diào)制指數(shù)。b.在上述實(shí)驗(yàn)中， 通過改變回路參數(shù)r 改變系統(tǒng)參數(shù)。取時(shí)，計(jì)算系統(tǒng)的，觀測(cè)記錄系統(tǒng)的輸入輸出波形，并與上述結(jié)果進(jìn)行比較，分析產(chǎn)生變化的原因。計(jì)算輸出信號(hào)的調(diào)制指數(shù)，并說(shuō)明當(dāng)改變回路參數(shù)值時(shí)，信號(hào)的調(diào)制度有何變化。c.在實(shí)驗(yàn)a 中，取系統(tǒng)回路參數(shù)，使，取信號(hào)1 的頻率弧度 /秒，載波頻率弧度 / 秒，使系統(tǒng)對(duì)載波失諧，觀測(cè)記錄

35、系統(tǒng)的輸入輸出波形，對(duì)觀看到的現(xiàn)象從頻域角度作出解釋。d.將實(shí)驗(yàn) a 中信號(hào) 1 換為信號(hào)2（脈沖信號(hào)） ( 方法是先刪除信號(hào)1 與乘法器間的連線，再建立信號(hào) 2 到乘法器的連線)，其周期為1s，脈寬為0.5s，其它參數(shù)不變重做a。e.改變實(shí)驗(yàn)d 中回路參數(shù)r，使，計(jì)算系統(tǒng)的參數(shù)，重做d 并與實(shí)驗(yàn)d 的結(jié)果進(jìn)行比較。說(shuō)明當(dāng)改變回路q 值時(shí)，系統(tǒng)的輸出波形有何變化。f. 改變實(shí)驗(yàn)d 中信號(hào) 2 的脈寬使脈寬變?。ㄈ?.25s），重做 d 并與實(shí)驗(yàn)d 的結(jié)果進(jìn)行比較。注： 刪除連線的方法是：先用鼠標(biāo)選中要?jiǎng)h除的連線，再按一下鍵盤上的delete 鍵。. 建立連線的方法是：將鼠標(biāo)定位在輸出模塊的輸出

36、端，拖動(dòng)鼠標(biāo)到輸入模塊的輸入端，釋放鼠標(biāo)按鍵。 在做“系統(tǒng)的諧振特性”實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于系統(tǒng)調(diào)諧和失諧時(shí)的輸出波形在幅度上相差很大，為了更好地觀看系統(tǒng)輸出波形，應(yīng)該不斷地調(diào)整示波器的坐標(biāo)。方法是：用鼠標(biāo)雙擊示波器（即選擇示波器），再將鼠標(biāo)指針定位在示波器的藍(lán)條上，向上拖動(dòng)鼠標(biāo)露出隱藏的參數(shù)，釋放鼠標(biāo)按鍵，修改參數(shù)，最后再將示波器恢復(fù)原位。三、思考題（ 1）當(dāng)改變一階系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)時(shí)，分析系統(tǒng)特性在頻域與時(shí)域的變化規(guī)律，并說(shuō)明系統(tǒng)特性在頻域與時(shí)域之間存在的關(guān)系。（ 2）通過實(shí)驗(yàn)，說(shuō)明rcl 回路參數(shù)變化時(shí)，系統(tǒng)的時(shí)域與頻域特性有何變化。（ 3）通過實(shí)驗(yàn)?zāi)阌心男┦斋@，對(duì)進(jìn)一步改進(jìn)實(shí)驗(yàn)有什么新的建議。.實(shí)

37、驗(yàn)四：系統(tǒng)仿真通過系統(tǒng)仿真，可以將系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)波形、系統(tǒng)特性與計(jì)算結(jié)果等在圖形窗口中動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)地顯示出來(lái) ,能直觀方便地了解系統(tǒng)的特性、工作過程及系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)。也可使學(xué)生更好地理解信號(hào)經(jīng)系統(tǒng)作用后的變化過程。一、實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介“系統(tǒng)仿真” 實(shí)驗(yàn)?zāi)K是利用ma tlab 中的 simulink工具箱 ,并對(duì) simulink模型庫(kù)進(jìn)行擴(kuò)充 ,加入了一些自定義的功能模塊后建立起來(lái)的。在此實(shí)驗(yàn)中,我們構(gòu)建了幾種通信系統(tǒng)仿真的實(shí)例，給出了振幅調(diào)制系統(tǒng)（am 、 dsb 、ssb）及解調(diào)系統(tǒng)的仿真。學(xué)生可以從中選擇一個(gè)實(shí)例來(lái)觀察系統(tǒng)仿真的方法與過程,也可以打開一個(gè)新的仿真系統(tǒng)頁(yè)面,自己重新創(chuàng)建一個(gè)仿真系

38、統(tǒng)。在信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的主頁(yè)面上，選擇 系統(tǒng)仿真 模塊就進(jìn)入系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)的主頁(yè)面（見圖）。圖 1 系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)的主頁(yè)面二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（ 1）仿真實(shí)例在系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)頁(yè)面上，用鼠標(biāo)雙擊 am系統(tǒng)仿真 或單擊運(yùn)行， 就進(jìn)入了通信系統(tǒng)的仿真實(shí)例，它給出了標(biāo)準(zhǔn)am （振幅調(diào)制）與解調(diào)系統(tǒng)（包絡(luò)檢波）、雙邊帶同步調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)（dsb 實(shí)現(xiàn)）、單邊帶同步調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)（ssb 的濾波實(shí)現(xiàn)及移相法實(shí)現(xiàn)）等的仿真框圖。實(shí)驗(yàn)時(shí)任意單擊選擇一種調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)框圖，就可直接得到該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案與原理結(jié)構(gòu)。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的am 波調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)如下圖所示。輸入信號(hào)經(jīng)振幅調(diào)制后通過信道發(fā)送，接收端采用峰值包絡(luò)檢波器將信號(hào)解調(diào)出來(lái)。開

39、始仿真時(shí)，先從信號(hào)發(fā)生器中選定待發(fā)送信號(hào)，確定載波信.號(hào)的載頻，然后啟動(dòng)工具欄上 simulation 上的 start，并用鼠標(biāo)打開模塊中各個(gè)點(diǎn)的示波器，就可觀察原始信號(hào)、已調(diào)制信號(hào)、經(jīng)包絡(luò)檢波后的信號(hào)及恢復(fù)信號(hào)的時(shí)域波形和信號(hào)調(diào)制過程，從而了解系統(tǒng)對(duì)信號(hào)的處理作用與信號(hào)經(jīng)調(diào)制解調(diào)后的波形變化規(guī)律，掌握幾種振幅調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的工作原理與工作過程。圖 2 am 波調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)a打開 標(biāo)準(zhǔn) am 調(diào)制與解調(diào) 模塊，進(jìn)入仿真系統(tǒng)。取輸入信號(hào)為正弦波，信號(hào)頻率為20 弧度 /秒，信號(hào)幅值為 1，載波頻率為 50 弧度 /秒，直流偏置為 2，計(jì)算信號(hào)的調(diào)制度 m，觀察并記錄各個(gè)點(diǎn)的信號(hào)波形。b在實(shí)驗(yàn)a

40、 中，改變直流偏置，分別取為4,1,0.5 時(shí)，計(jì)算信號(hào)的調(diào)制度m，分別觀察已調(diào)制信號(hào)與解調(diào)信號(hào)的波形有何變化。c取信號(hào)為方波，重做實(shí)驗(yàn)a，解調(diào)信號(hào)有何變化？并對(duì)觀察結(jié)果做一分析說(shuō)明。d改變實(shí)驗(yàn)a 中包絡(luò)解調(diào)器的回路參數(shù)r、 c，解調(diào)信號(hào)有何變化？e打開 同步調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)模塊，分析系統(tǒng)的工作原理，觀察并記錄各個(gè)點(diǎn)的信號(hào)波形。f 分別打開 ssb 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 模塊，分析系統(tǒng)的工作原理，觀察并記錄各個(gè)點(diǎn)的信號(hào)波形。注： 在觀察信號(hào)的波形時(shí)，要根據(jù)信號(hào)的特點(diǎn)適時(shí)地調(diào)整示波器。示波器的調(diào)整可通過自動(dòng)搜索或改變參數(shù)值來(lái)進(jìn)行。打開示波器顯示時(shí)，在顯示屏的上面有一工具欄，用鼠標(biāo)選中自動(dòng)搜索(findsignal)功能鍵或參數(shù)鍵(properties)即可完成。（ 2）系統(tǒng)仿真在系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)頁(yè)面上， 用鼠標(biāo)雙擊 實(shí)驗(yàn)仿真 或單擊運(yùn)行， 就打開了系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)常用仿真模塊與元件電路圖的文檔頁(yè)面。一、自己建立一個(gè)如下三階系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)要求是：1建立三階系統(tǒng)的仿真模型，系統(tǒng)的輸入采用信號(hào)發(fā)生器，用示波器顯示系統(tǒng)輸入輸出信號(hào)