线性系统的频率特性实验报告
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三、实验方法：
1． 输入信号的选取 这里输入信号选取周期矩形信号，并且要求不为整数。这是因为周
期矩形信号具有丰富的谐波分量，通过观察系统的输入、输出波形的谐 波的变化，分析系统滤波特性。周期矩形信号可以分解为直流分量和许 多谐波分量；由于测量频率点的数目有限，因此需要排除谐波幅度为零 的频率点，周期矩形信号谐波幅度为零的频率点是，其中、2、3、… 。
对比输入、输出信号，可以看到输出信号的跳变部分被平滑，说明 输入信号通过RL低通网络后，滤除高频分量。
描述RL低通网络的系统函数的频率特性为
（2）RC高通网络 R
（a） RC电路
（b） 幅频特性曲线
图11.5 RC电路及其幅频特性曲线
输入周期矩形信号，通过RC高通网络的输出波形如下：
图11.6 通过RC高通网络的输入、输出信号
H（jω） 0.83646 0.593939 0.40819 0.369361 0.285953 仿真
3． RC高通网络 在实验箱上连接成RC电路（47nF电容、220Ω电阻）。测量数据的要 求同RL低通电路。 测量电路如下：
选频 表 信号源 CH1 示 CH2 波 器
图11.8 RC高通电路测量图
对比输入、输出信号，可以看到输出信号的跳变部分被保留，说明 输入信号通过RC高通网络后，滤除低频分量。 描述RC高通网络的系统函数的频率特性为
四、实验实验设备与器件
1． 函数信号发生器 2． 选频电平表 3． 双踪示波器 4． 实验箱 5． 电阻、电感、电容若干
五、实验内容
1． 仪器使用与调试（参见实验一） 输入信号选取：周期方波信号，周期，脉冲宽度，脉冲幅度。
设输入信号，其频谱；系统的单位冲激响应，系统的频率特性；输出 信号，其频谱，则 时间域中输入与输出的关系
频率域中输入与输出的关系
时间域方法和变换域方法并没有本质区别，两种方法都是将输入信 号分解为某种基本单元，在这些基本单元的作用下求得系统的响应，然 后再叠加。变换域方法可以将时域分析中的微分、积分运算转化为代数 运算，将卷积积分变换为乘法；在信号处理时，将输入时间信号用一组 变换系数（谱线）来表示，根据信号占有的频带与系统通带间的关系来 分析信号传输，判别信号中带有特征性的分量，比时域法简便和直观。
频率
5
(kHz)
电压
6.5
(dB)
RC高通电路仿真图
10
15
20
25
1.8
-12.3
-7.9
-5.7
电压
-9.3
(dB)
-8.5
-19.9
-14.0
-10.7
H（jω） -15.8
-10.3
-7.6
-6.1
-5.0
(dB)/Vo-
H（jω） 0.162181 0.305492 0.416869 0.49545 0.562341 实测
图11.1 输入的周期矩形信号时域波形 图11.2 输入的周期矩形信号幅度频谱
2．线性系统的系统函数幅度频率特性分析 （1）RL低通网络 R
（a） RL电路
（b） 幅频特性曲线
图11.3 RL电路及其幅频特性曲线
输入周期矩形信号，通过RL低通网络的输出波形如下：
图11.4 通过RL低通网络的输入、输出信号
2． RL低通网络 在实验箱上连接成RL电路（4.7电感、220电阻）。分别测量输入、
输出的时域波形；分别测量RL低通电路的输入、输出信号的基波到第 十次谐波，并记录测量的各次谐波频率及对应谐波频率的幅度。
测量图如下：
选频 表
信号源 CH1 示 CH2 波
器
图11.7 RL低通电路测量图
频率ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
5
(kHz)
实验四 线性系统的频率特性
一、实验目的：
1． 测量线性系统的幅频特性 2． 复习巩固周期信号的频谱测量
二、实验原理：
我们讨论的确定性输入信号作用下的集总参数线性非时变系统，又简 称线性系统。线性系统的基本特性是齐次性与叠加性、时不变性、微分 性以及因果性。对线性系统的分析，系统的数学模型的求解，可分为时 间域方法和变换域方法。这里主要讨论以频率特性为主要研究对象，通 过傅里叶变换以频率为独立变量。
电压
6.5
(dB)
电压
2.6
(dB)
H（jω） -3.9 (dB)/Vo-
RL低通电路仿真图
10
15
1.8
-12.3
-3.9
-19.8
-5.7
-7.5
20 -7.9 -17.0 -9.1
25 -5.7 -16.2 -10.5
H（jω） 0.638263 0.5188 0.421697 0.350752 0.298538 实测
H（jω） 0.148314 0.286954 0.416114 0.516044 0.598618 仿真
1． 输入信号的选取 这里输入信号选取周期矩形信号，并且要求不为整数。这是因为周
期矩形信号具有丰富的谐波分量，通过观察系统的输入、输出波形的谐 波的变化，分析系统滤波特性。周期矩形信号可以分解为直流分量和许 多谐波分量；由于测量频率点的数目有限，因此需要排除谐波幅度为零 的频率点，周期矩形信号谐波幅度为零的频率点是，其中、2、3、… 。
对比输入、输出信号，可以看到输出信号的跳变部分被平滑，说明 输入信号通过RL低通网络后，滤除高频分量。
描述RL低通网络的系统函数的频率特性为
（2）RC高通网络 R
（a） RC电路
（b） 幅频特性曲线
图11.5 RC电路及其幅频特性曲线
输入周期矩形信号，通过RC高通网络的输出波形如下：
图11.6 通过RC高通网络的输入、输出信号
H（jω） 0.83646 0.593939 0.40819 0.369361 0.285953 仿真
3． RC高通网络 在实验箱上连接成RC电路（47nF电容、220Ω电阻）。测量数据的要 求同RL低通电路。 测量电路如下：
选频 表 信号源 CH1 示 CH2 波 器
图11.8 RC高通电路测量图
对比输入、输出信号，可以看到输出信号的跳变部分被保留，说明 输入信号通过RC高通网络后，滤除低频分量。 描述RC高通网络的系统函数的频率特性为
四、实验实验设备与器件
1． 函数信号发生器 2． 选频电平表 3． 双踪示波器 4． 实验箱 5． 电阻、电感、电容若干
五、实验内容
1． 仪器使用与调试（参见实验一） 输入信号选取：周期方波信号，周期，脉冲宽度，脉冲幅度。
设输入信号，其频谱；系统的单位冲激响应，系统的频率特性；输出 信号，其频谱，则 时间域中输入与输出的关系
频率域中输入与输出的关系
时间域方法和变换域方法并没有本质区别，两种方法都是将输入信 号分解为某种基本单元，在这些基本单元的作用下求得系统的响应，然 后再叠加。变换域方法可以将时域分析中的微分、积分运算转化为代数 运算，将卷积积分变换为乘法；在信号处理时，将输入时间信号用一组 变换系数（谱线）来表示，根据信号占有的频带与系统通带间的关系来 分析信号传输，判别信号中带有特征性的分量，比时域法简便和直观。
频率
5
(kHz)
电压
6.5
(dB)
RC高通电路仿真图
10
15
20
25
1.8
-12.3
-7.9
-5.7
电压
-9.3
(dB)
-8.5
-19.9
-14.0
-10.7
H（jω） -15.8
-10.3
-7.6
-6.1
-5.0
(dB)/Vo-
H（jω） 0.162181 0.305492 0.416869 0.49545 0.562341 实测
图11.1 输入的周期矩形信号时域波形 图11.2 输入的周期矩形信号幅度频谱
2．线性系统的系统函数幅度频率特性分析 （1）RL低通网络 R
（a） RL电路
（b） 幅频特性曲线
图11.3 RL电路及其幅频特性曲线
输入周期矩形信号，通过RL低通网络的输出波形如下：
图11.4 通过RL低通网络的输入、输出信号
2． RL低通网络 在实验箱上连接成RL电路（4.7电感、220电阻）。分别测量输入、
输出的时域波形；分别测量RL低通电路的输入、输出信号的基波到第 十次谐波，并记录测量的各次谐波频率及对应谐波频率的幅度。
测量图如下：
选频 表
信号源 CH1 示 CH2 波
器
图11.7 RL低通电路测量图
频率ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
5
(kHz)
实验四 线性系统的频率特性
一、实验目的：
1． 测量线性系统的幅频特性 2． 复习巩固周期信号的频谱测量
二、实验原理：
我们讨论的确定性输入信号作用下的集总参数线性非时变系统，又简 称线性系统。线性系统的基本特性是齐次性与叠加性、时不变性、微分 性以及因果性。对线性系统的分析，系统的数学模型的求解，可分为时 间域方法和变换域方法。这里主要讨论以频率特性为主要研究对象，通 过傅里叶变换以频率为独立变量。
电压
6.5
(dB)
电压
2.6
(dB)
H（jω） -3.9 (dB)/Vo-
RL低通电路仿真图
10
15
1.8
-12.3
-3.9
-19.8
-5.7
-7.5
20 -7.9 -17.0 -9.1
25 -5.7 -16.2 -10.5
H（jω） 0.638263 0.5188 0.421697 0.350752 0.298538 实测
H（jω） 0.148314 0.286954 0.416114 0.516044 0.598618 仿真