信号与系统综合实验报告-带通滤波器的设计DOC

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信号与系统实验报告(一) 大二下

电气学科大类级《信号与控制综合实验》课程实验报告(基本实验一:信号与系统基本实验)姓名学号专业班号同组者1 学号专业班号同组者2 学号专业班号指导教师日期实验成绩评阅人综合实验和实验报告要求信号与控制综合实验，是集多门技术基础课程以及其它延伸课程理论于一体的综合性实验课程，需要综合多门学科理论知识和实验方法来体现，因此，实验目的不是简单的课程理论验证和练习，而是综合应用、研究开发、设计创新。

应采用尽可能好的设计，使所设计的电路和系统达到要实现的功能，步骤和方案自行拟定，实现对设计思路的实验验证。

完成多个实验项目的，应将实验内容整理综合后写成一份总报告，以利于锻炼整理归纳和总结能力，在总报告中以第二级标题形式依次写下所完成的实验项目、内容及实验设计过程。

实验报告按“题目、目录、正文（分所完成的各实验项目）、结论、心得与自我评价、参考文献”6个部分撰写；正文主要包括以下几个内容：任务和目标、总体方案设计（原理分析与方案设计特点，选择依据和确定）、方案实现和具体设计（过程）、实验设计与实验结果、结果分析与讨论。

（格式方面请注意：每个图应该有图号和图名，位于图的下方，同一图号的分图应在同一页，不要跨页；每个表应该有表号和表名，位于表的上方，表号表名与表（数据）也应在同一页，不要跨页；建议各部分题目采用四号黑体、设计报告内容文字采用小四号宋体）注：报告中涉及实验指导书或教材内容，只需注明引用位置，不必在报告中再加以阐述。

不得不加引用标记地抄袭任何资料。

每一基本实验部分按计划学时100分成绩计算（100％），需要完成60分的实验项目；实验报告、设计部分和创新研究内容另外计分（分别为10％、20％和10％）。

再按照学时比例与本课程其它部分实验综合成为总实验成绩。

每一部分实验均为：基本实验：0～60分，考核基本理论的掌握和基本操作技能、实验室道德规范；实验报告：0～10分，考核思考和总结表述能力；完成设计性实验：0～20分，评价设计能力；完成创新性实验：0～10分，鼓励创新。

信号与系统实验

实验一信号与系统认知一、实验目的1、了解实验室的规章制度、强化安全教育、说明考核方法。

2、学习示波器、实验箱的使用、操作知识；3、学习常用连续周期信号的波形以及常用系统的作用。

二、实验仪器1、信号与系统实验箱（本次实验使用其自带的简易信号源，以及实验箱上的“信号通过系统”部分。

）2、示波器三、实验原理1、滤波器滤波器是一种常用的系统，它的作用为阻止某些频率信号通过，或只允许某些频率的信号通过。

滤波器主要有四种：这是四种滤波器的理想状态，实际上的滤波器只能接近这些效果，因此通常的滤波器有一些常用的参数：如带宽、矩形系数等。

通带范围：与滤波器最低衰减处比，衰减在3dB以下的频率范围。

2、线性系统线性系统是现实中广泛应用的一种系统，线性也是之后课程中默认为系统都具有的一种系统性质。

系统的线性表现在可加性与齐次性上。

齐次性：输入信号增加为原来的a倍时，输出信号也增加到原来的a倍。

四、预习要求1、复习安全操作的知识。

2、学习或复习示波器的使用方法。

3、复习典型周期信号的波形及其性质。

4、复习线性系统、滤波器的性质。

5、撰写预习报告。

五、实验内容及步骤1、讲授实验室的规章制度、强化安全教育、说明考核方法2、通过示波器，读出实验箱自带信号源各种信号的频率范围（1）测试信号源1的各种信号参数，并填入表1-1。

（2）测试信号源2的各种信号参数，并填入表1-2。

3、测量滤波器根据相应测量方法，用双踪示波器测出实验箱自带的滤波器在各频率点的输入输出幅度（先把双踪示波器两个接口都接到所测系统的输入端，调节到都可以读出输入幅度值，并把两侧幅度档位调为一致，记录下这个幅度值；之后，将示波器的一侧改接入所测系统的输出端，再调节用于输入的信号源，将信号频率其调至表1-3中标示的值，并使输入信号幅度保持原幅度值不变。

观察输出波形幅度的变化，并与原来的幅度作比较，记录变化后的幅度值。

），并将相应数据计入表1-3中。

4、测量线性系统（1）齐次性的验证自选一个输入信号，观察输出信号的波形并记录输入输出信号的参数，将输入信号的幅度增强为原信号的一定倍数后，再对输入输出输出参数进行记录，对比变化前后的输出。

设计滤波器实验报告

设计滤波器实验报告设计滤波器实验报告引言：滤波器是信号处理中常用的工具，它可以通过选择性地传递或抑制特定频率的信号，对信号进行滤波。

本实验旨在设计并实现一个滤波器，通过对不同类型的信号进行滤波，验证滤波器的性能和效果。

一、实验目的本实验的主要目的是：1. 了解滤波器的基本原理和分类；2. 掌握滤波器的设计方法和实现技巧；3. 验证滤波器的性能和效果。

二、实验原理滤波器根据其频率响应特性可分为低通、高通、带通和带阻滤波器。

低通滤波器能够通过低频信号，抑制高频信号。

高通滤波器则相反，能够通过高频信号，抑制低频信号。

带通滤波器则能够通过一定范围内的频率信号，抑制其他频率信号。

带阻滤波器则相反，能够抑制一定范围内的频率信号，通过其他频率信号。

三、实验步骤1. 确定滤波器类型和频率响应特性；2. 根据所选滤波器类型和频率响应特性，设计滤波器的传递函数；3. 根据传递函数，计算滤波器的电路参数；4. 根据计算结果，搭建滤波器电路；5. 连接信号源和示波器，输入信号；6. 调节信号源的频率，并观察示波器上的输出信号；7. 对比输入信号和输出信号的频谱特性，验证滤波器的性能和效果。

四、实验结果与分析在实验中，我们设计了一个低通滤波器，频率响应特性为通过0-1 kHz的低频信号，抑制1 kHz以上的高频信号。

通过计算和搭建电路，我们成功实现了滤波器的设计。

在实验中，我们输入了不同频率的信号，并观察了输出信号的频谱特性。

结果显示，当输入信号的频率低于1 kHz时，输出信号基本保持不变；当输入信号的频率高于1 kHz时，输出信号的幅度逐渐减小，直至完全抑制。

通过对比输入信号和输出信号的频谱特性，我们可以清楚地看到滤波器对高频信号的抑制效果。

这表明我们设计的滤波器能够有效地滤除高频噪声，保留低频信号。

五、实验总结本实验通过设计滤波器并验证其性能，使我们更加深入地了解了滤波器的原理和应用。

通过实际操作，我们掌握了滤波器的设计方法和实现技巧。

LC带通滤波器的设计与仿真设计毕业设计(论文)

1.3.2 国内外投入滤波器产业概况................................6
1.3.3 滤波器的前景....................................................7
1.3.4几种新型滤波器介绍..........................................8
●阻带滤波器：它的阻带限定在两个有限频率ƒ1与ƒ2之间，阻带两侧都有通带。
1.1.2 滤波器的种类
根据使用的波段和元件的不同，滤波器有很多种类，而且随着技术的发展，种类还在不断增加。总的来说，滤波器可分为两大类：无源滤波器和有源滤波器。
在无源滤波器中，所使用的是无源元件。他们在个体或组合的情况下，能够把一种形式的能量变换为另一种形式，并重新变回到原来的形式，换言之，它们必须是谐振性的。例如，在一个LC谐振电路中，在电容器的电场和电感线圈的磁场之间不断发生着能量的反复交换。因此，如果两个不同储能装置当相互偶合时，能够以很小的损耗实现能量的交换，它们就可以被利用为滤波器元件。
结束语.................................................................................43
致谢....................................................................................45
摘要
随着电子信息的发展，滤波器作为信号处理的不可缺少的部分，也得到了迅速的发展。LC滤波器作为滤波器的一个重要组成部分，它的应用相当的广泛。因此对于它的设计也受到人们的广泛关注。如何设计利用简单的方法设计出高性能的LC滤波器是人们一直研究的课题。

信号与系统虚拟实验(电器)

信号与系统虚拟实验教学系统实验指导书(OWVLab SSS)北京邮电大学北京润尼尔网络科技有限公司实验一零输入、零状态及完全响应一、实验目的1、掌握电路的零输入响应；2、掌握电路的零状态响应；3、学会电路的零状态响应与零输入响应的观察方法；二、实验仪器1、双踪示波器一台。

2、电阻R=100k ，R=51k ，R=10k 。

3、电容C=0.1uF 。

三、实验内容1、观察零输入响应的过程。

2、观察零状态响应的过程。

四、实验原理1、零输入、零状态和完全响应：零输入响应：没有外加激励的作用，只有起始状态（起始时刻系统储能）所产生的响应。

零状态响应：不考虑起始时刻系统储能的作用（起始状态等于零）。

2、典型电路分析：电路的响应一般可分解为零输入响应和零状态响应。

首先考察一个实例：在下图中由RC 组成一电路，电容两端有起始电压Vc(0-),激励源为e(t)。

图1 RC 电路则系统响应-电容两端电压：τττd e e RC Vc et Vc t t RC RCt)(1_)0()(_0)(1⎰---+=上式中第一项称之为零输入响应，与输入激励无关，零输入响应_)0(Vc e RCt -是以初始电压值开始，以指数规律进行衰减。

第二项与起始储能无关，只与输入激励有关，被称为零状态响应。

在不同的输入信号下，电路会表征出不同的响应。

五、实验模块说明“零输入响应与零状态响应”单元，它的电路组成如下图所示，在电路单元中，元件的值为：电阻R=100k，R=51k，R=10k，电容C=0.1uF。

图2 实验电路图六、实验步骤1、在实验台上搭建图2所示电路。

其中电阻R=51k、电容C=0.1uF。

2、系统的零输入响应特性观察：（1）打开“函数信号发生器”电源，选择波形为“方波”，调节方波频率为1Khz,幅度为5v的方波信号。

用导线将脉冲信号输出端与R1左端相连，用脉冲信号作同步，观察输出信号的波形。

（2）同上步，将信号产生模块中脉冲信号输入到R2、R3端口，用脉冲信号作同步，分别观察输出信号的波形。

实验四微带线带通滤波器设计

实验四微带线带通滤波器设计实验四：基于ADS软件的平⾏耦合微带线带通滤波器的设计与仿真⼀、实验原理滤波器是⽤来分离不同频率信号的⼀种器件，在微波电路系统中，滤波器的性能对电路的性能指标有很⼤的影响，微带电路具有体积⼩，重量轻、频带宽等诸多优点，在微波电路系统应⽤⼴泛，其中⽤微带做滤波器是其主要应⽤之⼀。

平⾏耦合微带线带通滤波器在微波集成电路中是被⼴为应⽤的带通滤波器。

1、滤波器的介绍滤波波器可以分为四种：低通滤波器和⾼通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。

射频滤波器⼜可以分为以下波导滤波器、同轴线滤波器、带状线滤波器、微带滤波器。

滤波的性能指标：频率围：滤波器通过或截断信号的频率界限通带衰减：滤波器残存的反射以及滤波器元件的损耗引起阻带衰减：取通带外与截⽌频率为⼀定⽐值的某频率的衰减值寄⽣通带：有分布参数的频率周期性引起，在通带外⼜产⽣新的通带2、平⾏耦合微带线滤波器的理论当频率达到或接近GHz时，滤波器通常由分布参数元件构成，平⾏耦合微带传输线由两个⽆屏蔽的平⾏微带传输线紧靠在⼀起构成，由于两个传输线之间电磁场的相互作⽤，在两个传输线之间会有功率耦合，这种传输线也因此称为耦合传输线。

平⾏耦合微带线可以构成带通滤波器，这种滤波器是由四分之⼀波长耦合线段构成，她是⼀种常⽤的分布参数带通滤波器。

当两个⽆屏蔽的传输线紧靠⼀起时，由于传输线之间电磁场的相互作⽤，在传输线之间会有功率耦合，这种传输线称之为耦合传输线。

根据传输线理论，每条单独的微带线都等价为⼩段串联电感和⼩段并联电容。

每条微带线的特性阻抗为Z0，相互耦合的部分长度为L，微带线的宽度为W，微带线之间的距离为S，偶模特性阻抗为Z e，奇模特性阻抗为Z0。

单个微带线单元虽然具有滤波特性，但其不能提供陡峭的通带到阻带的过渡。

如果将多个单元级联，级联后的⽹络可以具有良好的滤波特性。

⼆、耦合微带线滤波器的设计的流程1、确定滤波器指标2、计算查表确定滤波器级数N3、确定标准滤波器参数4、计算传输线奇偶模特性阻抗5、计算微带线尺⼨6、仿真7、优化再仿真得到波形图设计参数要求：（1）中⼼频率：2.4GHz；（2）相对带宽：9%；（3）带波纹：<0.5dB；（4）在频率1.9GHz和2.9GHz处，衰减>20dB；（5）输⼊输出阻抗：50Ω。

信号与系统实验报告

电气学科大类2012 级《信号与控制综合实验》课程实验报告(基本实验一:信号与系统基本实验)姓名丁玮学号U201216149 专业班号水电1204 同组者1 余冬晴学号U201216150 专业班号水电1204 同组者2 学号专业班号指导教师日期实验成绩评阅人实验评分表基本实验实验编号名称/内容实验分值评分实验一常用信号的观察实验二零输入响应、零状态相应及完全响应实验五无源滤波器与有源滤波器实验六LPF、HPF、BPF、BEF间的变换实验七信号的采样与恢复实验八调制与解调设计性实验实验名称/内容实验分值评分创新性实验实验名称/内容实验分值评分教师评价意见总分目录1.实验一常用信号的观察 (1)2.实验二零输入响应、零状态响应及完全响应 (4)3.实验五无源滤波器与有源滤波器 (7)4.实验六 LPF、HPF、BPF、BEF间的转换 (14)5.实验七信号的采样与恢复 (19)6.实验八调制与解调 (29)7.实验心得与自我评价 (33)8.参考文献 (34)实验一常用信号的观察一．任务与目标1.了解常见信号的波形和特点；2.了解常见信号有关参数的测量，学会观察常见信号组合函数的波形；3.学会使用函数发生器和示波器，了解所用仪器原理与所观察信号的关系；4.掌握基本的误差观察与分析方法。

二．总体方案设计1.实验原理描述信号的方法有许多种，可以用数学表达式（时间的函数），也可以使用函数图形（信号的波形）。

信号可以分为周期信号和非周期信号两种。

普通示波器可以观察周期信号，具有暂态拍摄功能的示波器可以观察到非周期信号的波形。

目前，常用的数字示波器可以方便地观察周期信号及非周期信号的波形。

2.总体设计⑴观察常用的正弦波、方波、三角波、锯齿波等信号及一些组合函数的波形，如y=sin(nx)+cos(mx)。

⑵用示波器测量信号，读取信号的幅值与频率。

三．方案实现与具体设计1.用函数发生器产生正弦波，并且设定波形的峰值及频率，用示波器观察并记录波形，测量和读取信号的幅值与频率；2.用函数发生器产生方波，并且设定波形的峰值及频率，用示波器观察并记录波形，测量和读取信号的幅值与频率；3.用函数发生器产生三角波，并且设定波形的峰值及频率，用示波器观察并记录波形，测量和读取信号的幅值与频率；4.用函数发生器产生锯齿波，并且设定波形的峰值及频率，用示波器观察并记录波形，测量和读取信号的幅值与频率；5.用函数发生器产生两个不同频率的正弦波，分别设定波形的峰值及频率，用示波器叠加波形，并观察组合函数的波形。

信号与系统课程设计滤波

信号与系统课程设计滤波一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握滤波器的基本概念、分类和工作原理；2. 学会分析不同滤波器的频率响应特性，并能运用相关理论知识进行滤波器设计；3. 掌握数字滤波器与模拟滤波器之间的转换方法。

技能目标：1. 能够运用所学知识，针对特定信号处理需求，设计合适的滤波器；2. 学会运用相关软件（如MATLAB）对滤波器进行仿真，验证滤波效果；3. 能够分析实际信号处理问题，提出滤波器设计的解决方案。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对信号与系统领域的好奇心和求知欲，激发他们探索未知、解决问题的热情；2. 培养学生的团队协作意识，使他们学会在团队中发挥个人优势，共同解决问题；3. 培养学生严谨的科学态度，使他们具备批判性思维和独立思考的能力。

本课程针对高年级本科生，结合信号与系统课程的知识体系，注重理论与实践相结合。

课程旨在帮助学生掌握滤波器设计的基本原理和方法，培养他们在信号处理领域的实际应用能力。

通过课程学习，使学生能够运用所学知识解决实际问题，提高他们的专业素养和创新能力。

二、教学内容1. 滤波器基本概念：滤波器的定义、分类及其在信号处理中的应用；相关教材章节：第二章第二节“滤波器的分类及其应用”2. 滤波器的工作原理：重点讲解低通、高通、带通和带阻滤波器的工作原理及频率响应特性；相关教材章节：第二章第三节“滤波器的工作原理与频率响应特性”3. 滤波器设计方法：介绍切比雪夫、巴特沃斯等滤波器设计方法，分析其优缺点；相关教材章节：第三章第一节“滤波器设计方法”4. 数字滤波器与模拟滤波器的转换：讲解z变换在滤波器设计中的应用，实现模拟滤波器到数字滤波器的转换；相关教材章节：第三章第二节“模拟滤波器到数字滤波器的转换”5. 滤波器仿真与实现：运用MATLAB等软件对所设计滤波器进行仿真，分析滤波效果；相关教材章节：第四章“滤波器仿真与实现”6. 实际信号处理案例分析：结合实际信号处理问题，分析滤波器设计的具体应用；教学安排：课后作业及课堂讨论教学内容安排和进度：第一周：滤波器基本概念及分类；第二周：滤波器工作原理与频率响应特性；第三周：滤波器设计方法；第四周：模拟滤波器与数字滤波器的转换；第五周：滤波器仿真与实现；第六周：实际信号处理案例分析及讨论。

信号与系统综合实验报告

信号与系统综合实验报告实验一常用信号的观察一、任务与目标1. 了解常用信号的波形和特点。

2. 了解相应信号的参数。

3. 学习函数发生器和示波器的使用。

二、实验过程1．接通函数发生器的电源。

2．调节函数发生器选择不同的频率的正弦波、方波、三角波、锯齿波及组合函数波形，用示波器观察输出波形的变化。

三、实验报告(x为时间，y为幅值)100Hz 4V 正弦波y=2sin(628x-π/2)100Hz 4V 方波y=2 t=(2n-1)x*0.0025~(2n+1)x*0.0025 x为奇y=-2 t=(2n-1)x*0.0025~(2n+1)x*0.0025 x为偶100Hz 4V 锯齿波100Hz 4V 三角波由50Hz的正弦波和100Hz正弦波组合的波形y=0.2sin(628x)+0.1sin(314x)实验二零输入、零状态及完全响应一、实验目标1．通过实验，进一步了解系统的零输入响应、零状态响应和完全响应的原理。

2．学习实验电路方案的设计方法——本实验中采用用模拟电路实现线性系统零输入响应、零状态响应和完全响应的实验方案。

二、原理分析实验指导书P4三、实验过程1、接通电源；2、闭合K2，给电容充电，断开K2闭合K3，观察零输入响应曲线；3、电容放电完成后，断开K3，闭合K1，观察零状态响应曲线；4、断开K1，闭合K3，再次让电容放电，放电完成后断开K3闭合K2，在电容电压稳定于5V后断开K2，闭合K1，观察完全响应曲线。

四、实验报告上图为零输入响应、零状态响应和完全响应曲线。

五、实验思考题系统零输入响应的稳定性与零状态响应的稳定性是否相同？为什么？答：相同。

因为系统零输入响应和零状态响应稳定的充分必要条件都是系统传递函数的全部极点si(i=1,2,3,…,n)，完全位于s平面的左半平面。

实验五无源与有源滤波器一、实验原理实验指导书P14二、实验目的1．了解无源和有源滤波器的种类、基本结构及其特性；2．分析和对比无源和有源滤波器的滤波特性；3．掌握无源和有源滤波器参数的设计方法。

信号与系统实验报告资料

《信号与系统》实验报告湖南工业大学电气与信息工程学院实验一用同时分析法观测50Hz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，并与傅立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、信号与系统实验箱：TKSS －Ａ型或TKSS －B 型TKSS －C 型；2、双踪示波器三、实验原理1、一个非正弦周期函数可以用一系列频率成整数倍的正弦函数来表示，其中与非正弦具有相同频率的成分称为基波或一次谐波，其他成分则根据其频率为基波频率的2、3、4、…、n 等倍数分别称为二次、三次、四次、…、n 次谐波，其幅度将随着谐波次数的增加而减小，直至无穷小。

2、不同频率的谐波可以合成一个非正弦周期波，反过来，一个非正弦周期波也可以分解为无限个不同频率的谐波成分，3、一个非正弦周期函数可以用傅立叶级数来表示，级数各项系数之间的关系可用一个频谱来表示，不同的非正弦周期函数具有不同的频谱图，各种不同波形及其傅氏级数表达式见表2-1，方波频谱图如图2-1表示Um1351/91/51/71/3790ωωωωωω图1-1 方波频谱图表2-1 各种不同波形的傅立叶级数表达式UmtTU 2τ方波Um0TU 2τ正弦整流全波UmTU 2τ三角波Um0T2τ正弦整流半波t tUm0tT U 2τ矩形波U1、方波 ())7s i n 715s i n 513s i n 31(s i n 4 ++++=t t t t u t u mωωωωπ 2、三角波())5s i n 2513sin 91(sin 82++-=t t t u t u mωωωπ3、半波())4c o s 1512cos 31sin 421(2 +--+=t t t u t u m ωωωππ 4、全波 ())6c o s 3514cos 1512cos 3121(4 +---=t t t u t u m ωωωπ5、矩形波())3cos 3sin 312cos 2sin 21cos (sin 2 ++++=t T t T t T U T U t u m m ωτπωτπωτππτ实验装置的结构如图1-2所示DC20f f f f f f 3456图1-2信号分解于合成实验装置结构框图图中LPF 为低通滤波器，可分解出非正弦周期函数的直流分量。

(行业报告)信号与系统课程无源滤波器和有源滤波器实验报告(实践报告)(报告范文模板)

注：共2份报告无源滤波器和有源滤波器实验报告一、课程实践题目：无源与有源滤波器二、课程实践目的与要求目的：1.了解RC无源和有源滤波器的种类、基本结构及其特性2.分析和对比无源和有源滤波器的滤波特性要求：1.根据实验测量所得的数据，绘制各类滤波器的幅频特性。

对于同类型的无源和有源滤波器幅频特性要求绘制在同一坐标纸上，以便比较。

计算出各自特征频率、截止频率和通频带。

2.比较分析各类无源和有源滤波器的滤波特性。

三、实践内容1. 测试无源和有源LPF(低通滤波器)的幅频特性.2. 测试无源和有源HPF(高通滤波器)的幅频特性.3. 测试无源和有源BPF(带通滤波器)的幅频特性.4. 测试无源和有源BEF(带阻滤波器)的幅频特性.四、实践原理1．滤波器是对输入信号的频率具有选择性的一个二端口网络，它允许某些频率（通常是某个频带范围）的信号通过，而其它频率的信号受到衰减或抑制，这些网络可以由RLC元件或RC元件构成的无源滤波器，也可以由RC元件和有源器件构成的有源滤波器。

2．根据幅频特性所表示的通过或阻止信号频率范围的不同，滤波器可分为低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、带通滤波器（BPF）和带阻滤波器（BEF）四种。

把能够通过的信号频率范围定义为通带，把阻止通过或衰减的信号频率范围定义为阻带。

而通带与阻带的分界点的频率ωc称为截止频率或称转折频率。

图4-1中的|H(jω)|为通带的电压放大倍数，ω0为中心频率，ωcL和ωcH分别为低端和高端截止频率。

图4-1 各种滤波器的理想频幅特性2.四种滤波器的实验线路如图所示：(a)无源低通滤波器 (b)有源低通滤波器(c) 无源高通滤波器 (d)有源高通滤波器图4-2-2(e)无源带通滤波器 (f)有源带通滤波器图4-2-3(g)无源带阻滤波器 (h)有源带阻滤波器图4-2-4图4-2 各种滤波器的实验线路图3、图4－3所示，滤波器的频率特性H （j ω）（又称为传递函数），它用下式表示（4－1）式中A （ω）为滤波器的幅频特性，θ(ω)为滤波器的相频特性。

信号系统实验报告

福建xx大学xx学院信息工程类实验报告课程名称：信号与系统姓名：XXX系：电子信息工程专业：电子信息工程年级：XXX级学号：XXX指导教师：XXX职称：讲师XXX年12 月17日实验项目列表XXX 信息工程类实验报告系：电子信息工程专业：电子信息工程年级： 07级姓名： XXX 学号： XXX 实验课程：信号与系统实验室号：_信号与系统实验室实验设备号： 01 实验时间： 11.19 指导教师签字：成绩：实验一函数信号发生器1、实验目的1）了解单片多功能集成电路函数信号发生器的功能及特点。

2）熟悉信号与系统实验箱信号产生和测试的方法。

2、实验仪器1）信号与系统实验箱一台。

2）20MHz 双踪示波器一台。

3、实验原理ICL8038是单片机集成函数信号发生器，其内部框图如图1.1所示。

它由恒流源1I 和2I 、电压比较器A 和B 、触发器、缓冲器和三角波变正弦波电路等组-V EE图1.1 ICL8038原理方框图外接电容C 由两个恒流源充电和放电，电压比较器A 、B 的阀值分别为电源电压(指EE cc U U +)的2/3和1/3。

恒流源1I 和2I 的大小可通过外接电阻调节，但必须12I I >。

当触发器的输出为低电平时，恒流源2I 断开，恒流源1I 给C 充电，它的两端电压UC 随时间线性上升，当UC 达到电源电压的2/3时，电压比较器A 的输出电压发生跳变，使触发器输出由低电平变为高电平，恒流源C 接通，由于12I I >(设122I I =)，恒流源2I 将电流21I 加到C 上反充电，相当于C 由一个净电流I 放电，C 两端的电压UC 又转为直线下降。

当它下降到电源电压的1/3时，电压比较器B 的输出电压发生跳变，使触发器的输出由高电平跳变为原来的低电平，恒流源2I 断开，1I 再给C 充电，…如此周而复始，产生振荡。

若调整电路，使122I I =，则触发器输出为方波，经反相缓冲器由管脚⑨输出方波信号。

信号与系统课程设计(滤波器)讲解

信号与系统课程设计课程名称：信号与系统题目名称：滤波器的设计与实现学院：电气与电子工程学院专业班级：电气工程及其自动化学号：U*********学生姓名：***指导教师：**2013年08 月25 日目录一、设计要求 (2)二、设计原理 (2)三、设计思路 (3)四、设计内容4.1 单元电路的设计 (4)4.1.1 原理图设计 (4)4.1.2 滤波器的传输函数与性能参数 (6)4.2电路的仿真与检验 (8)4.2.1 低通滤波器仿真 (8)4.2.2 高通滤波器仿真 (10)4.2.3 带通滤波器仿真 (12)五、设计感想 (14)六、参考文献 (15)一、设计要求自己设计电路系统，构成低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器。

利用Matlab或其他仿真软件进行仿真。

1.设计低通滤波器2.设计高通滤波器3.设计带通滤波器二、设计原理1、电容器C具有通高频阻低频的性能。

2、有源滤波器由放大电路部分和滤波电路部分组成。

图2.2.1 RC有源滤波总框图2.2.1子框图的作用1．RC网络的作用在电路中RC网络起着滤波的作用，滤掉不需要的信号，这样在对波形的选取上起着至关重要的作用，通常主要由电阻和电容组成。

2 .放大器的作用电路中运用了同相输入运放，其闭环增益 RVF=1+R4/R3同相放大器具有输入阻抗非常高，输出阻抗很低的特点，广泛用于前置放大级。

3.反馈网络的作用将输出信号的一部分或全部通过牧电路印象输入端，称为反馈，其中的电路称为反馈网络，反馈网络分为正、负反馈。

三、设计思路Ω=k R 9.18'1 Ω=k R 36.94'2 Ω=M R 372.2'3带通滤波器就是将高通低通滤波器串联起来四、设计内容4.1 电路的设计4.1.1 原理图设计1. 低通滤波器低通滤波器是用来通过低频信号衰减或抑制高频信号。

如图4.1.1.1（a ）所示，为典型的二阶有源低通滤波器。

它由两级RC 滤波环节与同相比例运算电路组成，其中第一级电容C 接至输出端，引入适量的正反馈，以改善幅频特性。

信号与系统实验报告

信号与系统实验实验一常用信号分类与观察一、实验目的1、了解单片机产生低频信号源2、观察常用信号的波形特点及产生方法。

3、学会使用示波器对常用波形参数的测量。

二、实验仪器1、20MHz 双踪示波器一台。

2、信号与系统实验箱一台。

三、实验内容1、信号的种类相当的多，这里列出了几种典型的信号，便于观察。

2、这些信号可以应用到后面的“基本运算单元”和“无失真传输系统分析”中。

四、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、抽样信号、钟形信号、脉冲信号等。

1、正弦信号：其表达式为)sin()(θω+=t K t f ，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 正弦信号2、指数信号：指数信号可表示为atKe t f =)(。

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 2 指数信号3、指数衰减正弦信号：其表达式为 ⎪⎩⎪⎨⎧><=-)0()sin()0(0)(t t Ke t t f at ω其波形如下图：图 3 指数衰减正弦信号4、抽样信号：其表达式为： sin ()tSa t t=。

)(t Sa 是一个偶函数，t = ±π,±2π,…,±n π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4 抽样信号5、钟形信号（高斯函数）：其表达式为：2()()tf t Ee-τ= ，其信号如下图所示：图 5 钟形信号6、脉冲信号：其表达式为)()()(T t u t u t f --=，其中)(t u 为单位阶跃函数。

实验二滤波器设计

实验二基于MATLAB数字滤波器的设计1．示例基于MATLAB的语音信号分析与处理1.1实验目的综合运用数字信号处理的理论知识进行频谱分析和滤波器设计，通过理论推导得出相应结论，再利用MATLAB作为编程工具进行计算机实现，从而加深对所学知识的理解，建立概念。

1.2 实验基本要求●掌握数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法●掌握MATLAB设计FIR和IIR数字滤波器的方法●学会用MATLAB对信号进行分析与处理●学会MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序设计方法●掌握在Windows环境下语音信号采集的方法1.3 实验内容和要求录制一段自己的语音信号，并对录制的信号进行采样；画出采样后语音信号的时候波形和频谱图；给定滤波器的性能指标，采用窗函数法或双线性变换设计滤波器，并画出滤波器的频率响应；然后用自己设计的滤波器对采集的语音信号进行滤波，画出滤波后信号的时域波形和频谱，并对滤波前后的信号进行对比，分析信号的变化；回放语音信号。

1.4 实验实现步骤（1）语音信号的采集利用Windows下的录音机或其他软件，录制一段自己的话音，时间控制在1s左右；然后在MATLAB软件平台下，利用函数wavread对语音信号进行采样，记住采样频率和采样点数。

通过使用wavread 函数，理解采样频率，采样位数等概念。

wavread 函数调用格式如下。

y=wavread(file)，读取file 所规定的wav 文件，返回采样值放在向量y 中。

[y,fs,nbits]=wavread(file)，采样值放在向量y 中，fs 表示采样频率（Hz ），n bits 表示采样位数y=wavread(file ，N)读取前N 点的采样值放在向量y 中。

y=wavread(file ，[N 1，N 2])，读取从N 1点到 N 2点的采样值放在向量y 中（2）语音信号的频谱分析要求首先画出语音信号的时域波形，然后对语音信号进行频域分析，在MATLAB 中可以利用函数fft 对信号进行快速的傅立叶变换，从而得到信号的频谱特性，从而加深对频谱特性的理解。

信号与系统实验报告

实验三常见信号的MATLAB表示及运算一、实验目的1. 熟悉常见信号的意义、特性及波形2. 学会使用MATLAB表示信号的方法并绘制信号波形3.掌握使用MATLAB进行信号基本运算的指令4.熟悉用MATLAB实现卷积积分的方法二、实验原理根据MA TLAB的数值计算功能和符号运算功能, 在MATLAB中, 信号有两种表示方法, 一种是用向量来表示, 另一种则是用符号运算的方法。

在采用适当的MATLAB语句表示出信号后, 就可以利用MATLAB中的绘图命令绘制出直观的信号波形了。

1.连续时间信号从严格意义上讲, MATLAB并不能处理连续信号。

在MATLAB中, 是用连续信号在等时间间隔点上的样值来近似表示的, 当取样时间间隔足够小时, 这些离散的样值就能较好地近似出连续信号。

在MATLAB中连续信号可用向量或符号运算功能来表示。

⑴向量表示法对于连续时间信号, 可以用两个行向量f和t来表示, 其中向量t是用形如的命令定义的时间范围向量, 其中, 为信号起始时间, 为终止时间, p为时间间隔。

向量f为连续信号在向量t所定义的时间点上的样值。

⑵符号运算表示法如果一个信号或函数可以用符号表达式来表示, 那么我们就可以用前面介绍的符号函数专用绘图命令ezplot()等函数来绘出信号的波形。

⑶常见信号的MATLAB表示单位阶跃信号单位阶跃信号的定义为:方法一: 调用Heaviside(t)函数首先定义函数Heaviside(t) 的m函数文件,该文件名应与函数名同名即Heaviside.m。

%定义函数文件,函数名为Heaviside,输入变量为x,输出变量为yfunction y= Heaviside(t)y=(t>0); %定义函数体, 即函数所执行指令%此处定义t>0时y=1,t<=0时y=0, 注意与实际的阶跃信号定义的区别。

方法二: 数值计算法在MATLAB中, 有一个专门用于表示单位阶跃信号的函数, 即stepfun( )函数, 它是用数值计算法表示的单位阶跃函数。

带通滤波器设计

本科实验报告课程名称：电路分析原理实验姓名：张腾院系：光电信息工程学系专业：信息工程（光电）学号：3090101649指导教师：谢银芳2011年6 月12 日一、实验目的和要求1、通过实验的设计、调试过程，巩固带通滤波器相关的理论知识；2、通过查阅资料进行带通滤波器的初步设计，并用Pspice进行电路仿真，通过调节电阻电容值进行电路优化；3、掌握在Altium Designer Winter 6 中绘制电路图并转化为PCB的方法；4、通过电路元件的焊接，掌握电路元器件的基本知识及焊接方法；5、通过连接好的电路进行调试，掌握电路常见故障的检测与排除方法以及滤波器性能的测试方法。

二、实验内容和原理（一）实验内容1、概述：通过查阅资料，设计一个带通滤波器。

先用Pspice对电路进行仿真并优化，再用AD6完成PCB板的绘制，在拿到印刷好的电路板后，进行元器件焊接，最后对电路进行调试和测量，并完成实验报告。

2、实验设计要求：1）带通滤波器为有源滤波器，其中运用的集成运放为单运放LF351（在最后焊接电路时改用LF356，它与LF351的管脚、功能都相同）或双运放LF353。

2）滤波器中心频率在100kHz内，具体数值自行选择，同时滤波器应为宽带滤波器。

3）通带内插入损耗小于3dB，阻带损耗大于25 dB，带内纹波小于1 dB。

（二）实验原理1、当滤波器的上截止频率与下截止频率之间的间隔超过近似为2的比值时，该带通滤波器可认为是宽带型的。

滤波器的设计此时可以化为低通滤波器与高通滤波器的级联。

滤波器的设计技术条件也可以化为高通条件和低通条件两个独立的因素，并根据条件分别设计高通和低通滤波器将之级联以满足设计要求。

其中，由于对归一化低通滤波器进行阻容变换并应用高通条件，即可得到所需高通滤波器，所以问题归结为设计合适的低通滤波器。

2、设计滤波器时可以采用巴特沃斯、切比雪夫或椭圆函数逼近方式，根据设计条件可以通过查表得到电路中各元器件的理论值，它们可以根据实际中的标准元器件值进行微调，以此设计符合需要的滤波器。

信号与系统-实验1-无源和有源滤波器设计

哈尔滨理工大学实验报告课程名称：信号与系统实验实验名称：无源和有源滤波器设计班级学号姓名指导教师2020 年6 月7 日教务处印制一、实验预习（准备）报告1、实验目的1.了解 RC 无源和有源滤波器的种类、基本结构及其特性；2.分析和对比无源和有源滤波器的滤波特性；3.掌握滤波器的设计方法并完成设计和仿真。

2、实验相关原理及内容1、滤波器是对输入信号的频率具有选择性的一个二端口网络，它允许某些频率（通常是某个频带范围）的信号通过，而其它频率的信号受到衰减或抑制，这些网络可以由RLC 元件或RC 元件构成的无源滤波器，也可以由RC 元件和有源器件构成的有源滤波器。

2、根据幅频特性所表示的通过或阻止信号频率范围的不同，滤波器可分为低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、带通滤波器（BPF）和带阻滤波器（BEF）四种。

把能够通过的信号频率范围定义为通带，把阻止通过或衰减的信号频率范围定义为阻带。

而通带与阻带的分界点的频率ωc 称为截止频率或称转折频率。

图1-1 中的|H(jω)|为通带的电压放大倍数，ω0为中心频率，ωcL和ωcH分别为低端和高端截止频率。

图1-1 各种滤波器的理想频幅特性3、图 1－2 所示，滤波器的频率特性 H（jω）（又称为传递函数），它用下式表示H(jω)=u2=A(ω)∠θ(ω)u1（3－1）式中 A（ω）为滤波器的幅频特性，θ(ω)为滤波器的相频特性。

它们都可以通过实验的方法来测量图 1-2 滤波器。

图 1-2 滤波器模型图四种滤波器的实验线路如图 1-3 所示：图 1-3 各种滤波器的实验线路图3、实验方法及步骤设计1、滤波器的输入端接正弦信号发生器或扫频电源，滤波器的输出端接示波器或交流数字毫伏表，2、测试无源和有源低通滤波器的幅频特性。

3、无源和有源低通滤波器的仿真设计与幅频特性测试。

（1）测试RC 无源低通滤波器的幅频特性。

用图1-1（a）所示的电路，测试RC 无源低通滤波器的特性。

信号与系统综合实验报告-带通滤波器的设计

广州大学综合设计性实验报告册实验项目选频网络的设计及应用研究学院物电学院年级专业班电子131 姓名朱大神学号成绩实验地点电子楼316 指导老师《综合设计性实验》预习报告实验项目：选频网络的设计及应用研究一引言：选频网络在信号分解、振荡电路及其收音机等方面有诸多应用。

比如，利用选频网络可以挑选出一个周期信号中的基波和高次谐波。

选频网络的类型和结构有很多，本实验将通过设计有源带通滤波器实现选频。

二实验目的：（1）熟悉选频网络特性、结构及其应用，掌握选频网络的特点及其设计方法。

（2）学会使用交流毫伏表和示波器测定选频网络的幅频特性和相频特性。

（3）学会使用Multisim 进行电路仿真。

三实验原理：带通滤波器：这种滤波器的作用是只允许在某一个通频带范围内的信号通过，而比通频带下限频率低和比上限频率高的信号均加以衰减和抑制。

典型的带通滤波器可以从二阶低通滤波器中将其中一级改成高通而成，如图1所示。

电路性能参数可由下面各式求出。

通带增益：CBR R R R A f vp 144+=其中B 为通频带宽。

中心频率：)11(12131220R R C R f +=π通带宽度：)21(14321R R R R R C B f -+=品质因数：Bf Q 0=此电路的优点是，改变f R 和4R 的比值，就可以改变通带宽度B 而不会影响中心频率0f 。

四实验内容：设计一个中心频率Hz f 20000=，品质因数5>Q 的带通滤波器。

五重点问题：（1）确定带通滤波器的中心频率、上限频率及下限频率。

（2）验证滤波器是否能筛选出方波的三次谐波。

六参考文献：[1]熊伟等.Multisim 7 电路设计及仿真应用.北京：清华大学出版社，2005. [2]吴正光，郑颜.电子技术实验仿真与实践.北京：科学出版社，2008. [4]童诗白等.模拟电子技术基础（第三版）.北京：高等教育出版社，2001.图1 二阶带通滤波器[3]承江红，谢陈跃.信号与系统仿真及实验指导.北京：北京理工大学出版社，2009.《综合设计性实验》实验报告实验项目：选频网络的设计及应用研究摘要：带通滤波器理论计算：中心频率Hz f 20000=，下限频率Hz f L 2100=，上限频率Hz f H 1900=。