东南大学模电实验报告-实验四-信号的产生、分解与合成
信号分解与合成实验报告
信号分解与合成实验报告实验报告实验目的：1.了解信号分解与合成的基本概念和原理；2.掌握信号分解与合成的具体方法；3.能够利用信号分解与合成技术分析和合成简单信号。
实验仪器：信号发生器、示波器、频谱分析仪。
实验原理：信号分解是指将一个复杂信号分解成一组频率、振幅和相位不同的简单信号。
信号合成是指根据给定的频率、振幅和相位信息，将多个简单信号合成为一个复杂信号。
实验步骤：1.将信号发生器的输出接入示波器的输入端，并调整信号发生器的频率、振幅和相位设置。
2.调节示波器以及频谱分析仪的参数，观察信号在示波器上的波形和幅频特性。
实验结果与分析：在实验中，我们选择了一个周期为1s，频率为1Hz，振幅为5V，相位为0的方波信号作为实验对象。
将该方波信号输入示波器中，观察到了方波的周期性波形。
接着，我们使用频谱分析仪对方波信号进行频谱分析。
观察到频谱图中只存在基频和其奇次谐波（3Hz,5Hz,7Hz,...），并且振幅逐渐衰减。
这说明方波信号可以被分解为一组频率不同、振幅逐渐衰减的简单信号。
然后，我们选择了多个简单信号（如正弦波、方波、三角波等）并分别输入到示波器中，调整其频率、振幅和相位，观察到了不同波形的复杂信号。
这表明信号分解与合成技术可以通过调节简单信号的频率、振幅和相位，实现对复杂信号的合成。
结论：通过本实验，我们了解了信号分解与合成的基本概念和原理，掌握了信号分解与合成的具体方法。
我们可以根据需要，对复杂信号进行分解，并利用合适的简单信号进行合成，从而实现对信号的分析和合成。
这对于信号处理和通信领域具有重要意义。
模电实验报告东南大学
模电实验报告东南大学
《模电实验报告：东南大学》
模拟电子技术是电子工程中的重要分支，它涉及到模拟信号的处理和传输，是电子工程师必须掌握的重要知识之一。
为了帮助学生更好地理解和掌握模拟电子技术，东南大学开设了模拟电子技术实验课程，通过实验操作来加深学生对模拟电子技术的理解。
在这篇报告中，我们将介绍东南大学模拟电子技术实验的内容和实验结果。
东南大学模拟电子技术实验课程包括基本电路实验、放大电路实验、滤波电路实验等内容。
在基本电路实验中，学生将学习和掌握基本的电子元件的使用方法，包括电阻、电容、电感等元件的特性和应用。
在放大电路实验中，学生将学习和掌握放大电路的设计和调试方法，了解放大电路的工作原理和特性。
在滤波电路实验中，学生将学习和掌握滤波电路的设计和调试方法，了解滤波电路的工作原理和特性。
在实验过程中，学生将亲自动手搭建电路，调试电路，观察电路的工作状态，并记录实验结果。
通过实验操作，学生将更加深入地理解模拟电子技术的理论知识，提高实际操作能力和问题解决能力。
通过模拟电子技术实验，学生将获得以下几方面的收获：一是对模拟电子技术的理论知识有了更深入的理解；二是提高了实际操作能力和问题解决能力；三是培养了团队合作意识和沟通能力。
这些收获将对学生未来的学习和工作产生积极的影响。
总之，东南大学模拟电子技术实验课程为学生提供了一个良好的学习平台，通过实验操作来加深学生对模拟电子技术的理解，提高实际操作能力和问题解决
能力。
相信通过这门课程的学习，学生将更加深入地理解和掌握模拟电子技术，为未来的学习和工作打下坚实的基础。
信号的产生、分解与合成
信号的产生、分解与合成东南大学电工电子实验中心实验报告课程名称：电子电路实践第四次实验实验名称：信号的产生、分解与合成院（系）：吴健雄学院专业：电类强化姓名：周晓慧学号：61010212实验室: 实验组别：同组人员：唐伟佳(61010201)实验时间：2012年5月11日评定成绩：审阅教师：实验四信号的产生、分解与合成一、实验内容及要求设计并安装一个电路使之能够产生方波，并从方波中分离出主要谐波，再将这些谐波合成为原始信号或其他周期信号。
1.基本要求（注：方波产生与最后合成为唐伟佳设计，滤波和移相我设计）（1）设计一个方波发生器，要求其频率为1kHz，幅度为5V；（2）设计合适的滤波器，从方波中提取出基波和3次谐波；（3）设计一个加法器电路，将基波和3次谐波信号按一定规律相加，将合成后的信号与原始信号比较，分析它们的区别及原因。
2.提高要求设计5次谐波滤波器或设计移相电路，调整各次谐波的幅度和相位，将合成后的信号与原始信号比较，并与基本要求部分作对比，分析它们的区别及原因。
3. 创新要求用类似方式合成其他周期信号，如三角波、锯齿波等。
分析项目的功能与性能指标：说明：这次实验我负责的是基波和3次谐波信号滤波器及其移相电路的设计，其余部分是唐伟佳设计，同时我还参与了全过程的调试。
功能：此次实验主要功能是实现信号的产生，并让我们在对信号的分解过程中体会傅里叶级数对周期信号的展开，以及滤波器的设计（该实验主要使用带通和全通滤波器（即移相器）），最后通过将分解出的谐波分量合成。
性能指标：1、对于方波而言：频率要为1kHz，幅度为5V （即峰峰值为10V），方波关键顶部尽可能是直线，而不是斜线。
2、滤出的基波：a、波形要为正弦波，频率为1kHz，幅度理论值为6.37V（注：其实滤除的基波幅度只要不太离谱即可，因为后面的加法器电路可以调整增益，可以调到6.37V，后面的3次谐波、5次谐波也一样）故最主要的是波形和频率。
实验四 信号的分解与合成
实验四信号的分解与合成实验目的：1.了解正弦波的频率、周期、幅值的概念，学习如何扫描振荡器的操作方法；3.学会分解信号为基波和谐波的叠加形式，并学习信号的合成原理。
实验仪器：1.示波器2.扫描振荡器3.电容电阻箱或电位器4.函数发生器5.电源实验原理：1.正弦波的频率、周期、幅值正弦波是指时间、电压或电流都随着正弦函数变化的周期性波形，常表示为y=A*sin(ωt+φ)，其中A为振幅，ω为角频率，φ为初相位，t为时间。
正弦波的频率指的是单位时间内波形变化的次数，即ω/2π，单位为赫兹（Hz）。
频率越高，波形在单位时间内变化的次数越多，波形的周期越短。
正弦波的周期指波形从一个极值到另一个极值所需的时间，即T=1/f。
正弦波的幅值指波形振动的最大距离，通常用峰值（Vp）或峰峰值（Vpp）来表示。
峰值是指波形振动的最大值或最小值，峰峰值是指波形振动的最大值与最小值之差。
扫描振荡器是一种信号源，它能够产生可调频率、可调幅度的正弦波信号。
其操作方法如下：（1）将扫描振荡器电源插座插入电源插座；（3）按下扫描振荡器的POWER开关，激活电源；（4）调节FREQUENCY旋钮和AMPLITUDE旋钮，调节正弦波的频率和幅度；（5）根据需要选择SINE、SQUARE、TRIANGLE等波形。
3.调节示波器的基本参数（1）调节触发电平。
触发电平是示波器用于捕捉波形起点的电平参考值，需要根据所测量的信号进行调节。
在示波器的“Trigger”面板上，可以通过“LEVEL”旋钮进行设置。
（2）调节时间/电压比。
示波器有自动触发和正常触发两种模式。
在自动触发模式下，示波器会自动捕捉信号并显示波形；在正常触发模式下，示波器需要先捕捉到信号才能进行显示。
在示波器的“Trigger”面板上，可以通过“MODE”选择触发模式。
（4）选择或调节显示模式。
示波器有AC、DC、GND三种显示模式，分别表示显示交流信号、直流信号和零参考信号。
信号分解与合成实验报告
信号分解与合成实验报告本次实验主要涉及信号分解和合成的过程和方法。
其中，我们研究了信号分解和合成的基本概念和原理，利用 MATLAB 软件进行信号分解和合成实验，通过实验数据和实验结果验证了信号分解和合成的正确性和实用性。
一、信号分解信号分解，是指将一个信号分解成若干个简单的成分。
常用的信号分解方法有傅里叶变换、小波变换等。
本次实验我们采用了小波变换对信号进行分解。
小波变换是一种时频分析方法，具有良好的适应性、时间分解精度高、尤其适合非平稳信号的分析。
在小波分析中，我们通过选择适当的小波函数和选取不同的分解层数，可以将信号分解为越来越细节和越来越精确的小波成分，对信号的各种特征和结构有较好的拟合和表示，从而更为深入地了解信号的内在特性。
在 MATLAB 环境下，我们通过调用 Wavelet Toolbox 中的相关函数，实现了信号分解的实验。
具体步骤为：1.加载待处理信号，使用 load 命令将信号载入 MATLAB 环境中。
2.选择所需的小波函数。
在 Wavelet Toolbox 中，提供了多种不同形态的小波函数，可根据实际需求进行选择。
3.调用 wfilters 函数进行小波滤波器设计。
该函数根据所选小波函数的性质，生成对应的离散小波滤波器系数（低通和高通滤波器系数）。
4.使用 wmulticfs 函数对信号进行小波分解。
该函数将信号分解为多个不同尺度和不同频带的小波系数，可用于分析信号中的不同成分。
5.可视化分解结果，通过图像展示各个小波系数的分布和特征，可以更直观地了解信号的结构和组成成分。
二、信号合成信号合成，是指将多个简单的信号成分重新组合起来，形成新的信号。
信号合成常用的方法有基本波形叠加法、线性组合法、窄带带通滤波法等。
在本次实验中，我们采用了基本波形叠加法为例，对信号进行合成。
基本波形叠加法，是指将一系列基本波形（如正弦波、三角波）按照一定比例组合，形成新的波形。
该方法简单易行，对于周期信号的分析具有良好的适应性。
信号的分解与合成实验报告
信号的分解与合成实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是深入理解信号的分解与合成原理，通过实际操作和观察，掌握信号在时域和频域的特性，以及如何将复杂信号分解为简单的基本信号，并重新合成原始信号。
二、实验原理1、信号的分解任何周期信号都可以用一组正弦函数和余弦函数的线性组合来表示，这就是傅里叶级数展开。
对于非周期信号，可以通过傅里叶变换将其表示为连续频谱。
2、信号的合成基于分解得到的各个频率成分的幅度和相位信息，通过逆过程将这些成分相加，可以合成原始信号。
三、实验设备与环境1、实验设备信号发生器示波器计算机及相关软件2、实验环境安静、无电磁干扰的实验室环境四、实验内容与步骤1、产生周期信号使用信号发生器产生一个周期方波信号，设置其频率和幅度。
2、观察时域波形将产生的方波信号输入示波器，观察其时域波形，记录波形的特点，如上升时间、下降时间、占空比等。
3、进行傅里叶级数分解通过计算机软件对观察到的方波信号进行傅里叶级数分解，得到各次谐波的频率、幅度和相位信息。
4、合成信号根据分解得到的谐波信息，在计算机软件中重新合成信号，并与原始方波信号进行比较。
5、改变信号参数改变方波信号的频率和幅度，重复上述步骤，观察分解与合成结果的变化。
6、非周期信号实验产生一个非周期的脉冲信号，进行傅里叶变换和合成实验。
五、实验结果与分析1、周期方波信号时域波形显示方波具有陡峭的上升和下降沿，占空比固定。
傅里叶级数分解结果表明，方波包含基波和一系列奇次谐波，谐波的幅度随着频率的增加而逐渐减小。
合成的信号与原始方波信号在形状上基本一致，但在细节上可能存在一定的误差，这主要是由于分解和合成过程中的计算精度限制。
2、改变参数的影响当方波信号的频率增加时，谐波的频率也相应增加，且高次谐波的相对幅度减小。
幅度的改变主要影响各次谐波的幅度，而对频率和相位没有影响。
3、非周期脉冲信号傅里叶变换结果显示其频谱是连续的，且在一定频率范围内有能量分布。
实验四、信号的分解与合成实验实验报告（报告人09光信2）
实验四、信号的分解与合成实验实验报告（报告⼈09光信2）实验四信号的分解与合成实验报告⼀、实验⽬的1、进⼀步掌握周期信号的傅⾥叶级数。
2、⽤同时分析法观测锯齿波的频谱。
3、全⾯了解信号分解与合成的原理。
4、掌握带通滤波器的有关特性测试⽅法及其选频作⽤。
5、掌握不同频率的正弦波相位差是否为零的鉴别和测试⽅法（李沙育图形法）。
⼆、实验原理任何电信号都是由各种不同频率、幅度和初相的正弦波叠加⽽成的。
对周期信号由它的傅⾥叶级数展开式可知，各次谐波为基波频率的整数倍。
⽽⾮周期信号包含了从零到⽆穷⼤的所有频率成分，每⼀频率成分的幅度均趋向⽆限⼩，但其相对⼤⼩是不同的。
通过⼀个选频⽹络可以将信号中所包含的某⼀频率成分提取出来。
对周期信号的分解，可以采⽤性能较佳的有源带通滤波器作为选频⽹络。
若周期信号的⾓频率0w ，则⽤作选频⽹络的Ｎ种有源带通滤波器的输出频率分别是0w 、02w 、03w 、04w 、05w ．．．．0N w ，从每⼀有源带通滤波器的输出端可以⽤⽰波器观察到相应谐波频率的正弦波，这些正弦波即为周期信号的各次谐波。
把分离出来的各次谐波重新加在⼀起，这个过程称为信号的合成。
因此对周期信号分解与合成的实验⽅案如图２－７－１所⽰。
本实验中，将被测锯齿波信号加到分别调谐于其基波和各次谐波频率的⼀系列有源带通滤波器电路上。
从每⼀有源带通滤波器的输出端可以⽤⽰波器观察到相应频率的正弦波。
本实验所⽤的被测周期信号是１００Ｈｚ的锯齿波，⽽⽤作选频⽹络的７种有源带通滤波器的输出频率分别是１００Ｈｚ、２００Hz 、300Hz 、400Hz 、500Hz 、600Hz 、700Hz ，因⽽能从各有源带通滤波器的两端观察到基波和各次谐波。
按照锯齿波的傅⾥叶级数展开式如下所⽰：111111211111f(t)=[sin()sin(2)sin(3)sin(4)sin(5)sin(6)....]23456w t w t w t w t w t w t -+-+-+∏可知，锯齿波的1~7次谐波的幅度⽐应为 1111111::::::234567。
实验四信号的分解与合成实验
深圳大学实验报告课程名称：信号与系统
实验项目名称：信号的分解与合成实验学院：生命科学学院
专业：生物技术
指导教师：张坤华
报告人：鲜欣邑学号：2011300054 班级： 1 实验时间：2013-04- 30
实验报告提交时间：2013-05-14
教务部制
送入Y轴，示波器采用X-Y方式显示，观察李沙育图形。
90、1800时，波形分别如图2-2-3当基波与三次谐波相位差为00（即过零点重合）、0
所示。
相位差＝0º相位差＝90º相位差＝180º
图4-3 基波与三次谐波相位的观察
以上是三次谐波与基波产生的典型的李沙育图，通过图形上下端及两旁的波峰个数，确定频率比，即3：1，实际上可用同样的方法观察五次谐波与基波的相移和频率比，其应约为5：1。
实验内容：
1、观察信号分解的过程及信号中所包含的各次谐波。
2、观察由各次谐波合成的信号。
数据处理：
基波三次谐波
五次谐波七次谐波
基波与三次谐波的相位图、幅度比
基波与五次谐波的相位与幅度比
基波与七次谐波的相位、幅度比
基波与各次谐波的合成图形
深圳大学学生实验报告用纸
注：1、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加以调整和补充。
2、教师批改学生实验报告时间应在学生提交实验报告时间后10日内。
信号的分解与合成实验报告
信号的分解与合成实验报告信号的分解与合成实验报告引言：信号是信息传递的基本单位，它在各个领域中发挥着重要的作用。
在本次实验中，我们将探索信号的分解与合成，以更深入地理解信号的特性和应用。
通过实验，我们希望能够掌握信号的分解与合成方法，并了解其在通信、音频处理等领域中的实际应用。
一、实验目的本次实验的主要目的是通过信号的分解与合成，掌握信号的基本特性和处理方法。
具体目标包括：1. 了解信号的基本概念和分类；2. 掌握信号的分解方法，如傅里叶级数分解；3. 掌握信号的合成方法，如傅里叶级数合成；4. 理解信号的频谱特性和时域特性。
二、实验原理1. 信号的基本概念和分类信号是随时间变化的物理量，可以用数学函数描述。
根据信号的特性，信号可以分为连续信号和离散信号。
连续信号在时间和幅度上都是连续变化的，而离散信号在时间和幅度上都是离散的。
2. 傅里叶级数分解傅里叶级数分解是将周期信号分解为多个正弦和余弦函数的和。
通过傅里叶级数分解，我们可以得到信号的频谱特性，即信号在频域上的分布情况。
傅里叶级数分解的公式为：f(t) = a0 + Σ(an*cos(nωt) + bn*sin(nωt))3. 傅里叶级数合成傅里叶级数合成是将多个正弦和余弦函数按照一定比例合成为一个周期信号。
通过傅里叶级数合成，我们可以根据信号的频谱特性合成出原始信号。
傅里叶级数合成的公式为：f(t) = Σ(cn*cos(nωt) + dn*sin(nωt))三、实验步骤1. 选择一个周期信号作为实验对象，记录信号的周期和幅度；2. 对信号进行采样，得到离散信号；3. 对离散信号进行傅里叶级数分解，得到信号的频谱特性；4. 根据信号的频谱特性，选择合适的正弦和余弦函数进行傅里叶级数合成；5. 比较合成信号与原始信号的相似性，并分析合成误差的原因。
四、实验结果与分析在实验中，我们选择了一个周期为T的正弦信号作为实验对象。
通过采样和傅里叶级数分解，我们得到了信号的频谱特性，发现信号主要由基频和谐波组成。
东南大学模拟电子电路实验报告——波形的产生、分解与合成
东南大学电工电子实验中心实验报告课程名称：模拟电子电路第四次实验实验名称：波形的产生、分解与合成院（系）：专业：姓名：学号：实验室: 电工电子中心103实验组别：同组人员：实验时间：2019年5月15 日评定成绩：审阅教师：波形的产生、分解与合成一、实验目的1.掌握方波信号产生的基本原理和基本分析方法，电路参数的计算方法，各参数对电路性能的影响；2.掌握由运算放大器组成的RC有源滤波器的工作原理，熟练掌握RC有源滤波器的基本参数的测量方法和工程设计方法；3.掌握移相电路设计原理与方法4.掌握比例加法合成器的基本类型、选型原则和设计方法。
5.掌握多级电路的级联安装调试技巧；6.熟悉FilterPro、MultiSim软件高级分析功能的使用方法。
二、实验内容设计并安装一个电路使之能够产生方波，并从方波中分离出主要谐波，再将这些谐波合成为原始信号或其他周期信号。
(1) 设计一个方波发生器，要求其频率为500Hz，幅度为5V；(2) 设计合适的滤波器，从方波中提取出基波和3次谐波；(3) 设计移相电路，使高次谐波与基波之间的初始相位差为零。
(4) 设计一个加法器电路，将基波和3次谐波信号按一定规律相加，将合成后的信号与原始信号比较，分析它们的区别及原因。
三、电路设计(1) 根据实验内容、技术指标及实验室现有条件，自选方案设计出原理图，分析工作原理，计算元件参数：I方波发生器电路设计21122122ln 2ln(12)2112ln(12)R R T RC RC R R R f R TRC R =-=++==+这里取R 1= R 3=10k Ω，R 2=9k Ω，C 1=0.1μF ， VCC=6V, VEE=-6V ，此时f =500Hz 仿真结果仿真分析由上图可以看出，输出波形为频率为500Hz ，幅度为5V 的方波，符合实验设计要求。
II 滤波器设计思路我们知道，方波信号可以分解为：411()(sin sin 3sin 5......)35Uf t t t t ωωωπ=+++ 这里我们分别采用两个有源带通滤波器来实现基波和三次谐波的提取。
信号的分解与合成实验报告
信号的分解与合成实验报告信号的分解与合成实验报告引言：信号是信息传递的基本单位，它在我们日常生活中无处不在。
了解信号的特性和处理方法对于电子通信、信号处理等领域有着重要的意义。
本实验旨在通过信号的分解与合成实验，深入探究信号的本质和处理技术。
一、实验目的本实验旨在通过实际操作，了解信号的分解与合成原理，并通过实验数据分析，探究不同信号类型的特点。
二、实验器材与方法1. 实验器材：示波器、信号发生器、电阻、电容、电感等。
2. 实验方法：a. 信号的分解：将复杂信号通过滤波器进行分解，观察信号的频谱特征。
b. 信号的合成：通过不同信号的叠加，合成新的信号，并观察合成信号的波形和频谱。
三、实验过程与结果1. 信号的分解a. 实验步骤：(1) 将信号发生器输出正弦波信号。
(2) 将正弦波信号输入到滤波器中。
(3) 调节滤波器的参数，观察输出信号的变化。
b. 实验结果：通过调节滤波器的参数，我们可以观察到输出信号的频率范围发生变化。
当滤波器的截止频率与输入信号的频率相等时，输出信号的幅值最大。
这说明滤波器可以将特定频率范围内的信号分离出来。
2. 信号的合成a. 实验步骤：(1) 将信号发生器输出两个不同频率的正弦波信号。
(2) 将两个正弦波信号通过电阻、电容、电感等元件进行叠加。
(3) 观察合成信号的波形和频谱。
b. 实验结果：通过调节叠加信号的幅值和相位差，我们可以观察到合成信号的波形和频谱发生变化。
当两个信号的频率相近且相位差为零时，合成信号的幅值最大。
这说明信号的合成是通过叠加各个频率分量得到的。
四、实验讨论与分析通过本实验，我们深入了解了信号的分解与合成原理，并通过实验数据分析，得出以下结论：1. 信号的分解可以通过滤波器将特定频率范围内的信号分离出来。
这为信号处理提供了重要的基础。
2. 信号的合成是通过叠加各个频率分量得到的，通过调节叠加信号的幅值和相位差，可以得到不同形态的合成信号。
3. 信号的频谱特征对于信号的分解与合成具有重要影响，通过观察频谱可以更好地理解信号的特性。
东南大学模电实验报告-实验四-信号的产生、分解与合成
东南大学电工电子实验中心实验报告课程名称：模拟电子电路实验第四次实验实验名称：信号的产生、分解与合成院（系）：自动化学院专业：自动化姓名：某某学号：*****实验室: 101 实验组别：同组人员：实验时间：2017年5月10日评定成绩：审阅教师：实验四信号的产生、分解与合成一、实验目的1.掌握方波信号产生的基本原理和基本分析方法、电路参数的计算方法、各参数对电路性能的影响；2.掌握由运算放大器组成的RC有源滤波器的工作原理，熟练掌握RC有源滤波器的基本参数的测量方法和工程设计方法；3.掌握移相电路设计原理与方法；4.掌握比例加法合成器的基本类型、选型原则和设计方法；5.掌握多级电路的级联安装调试技巧；6.熟悉FilterPro、Multisim软件高级分析功能的使用方法。
二、预习思考1.方波发生电路（Multisim 仿真）(1)图4.1中R W调到最小值时输出信号频率是多少，调到最大值时输出信号频率又是多少。
(2)稳压管为6V，要求输出方波的前后沿的上升、下降时间不大于半个周期的10％，试估算图4.1电路的最大输出频率。
(3)如果两个稳压管中间有一个开路，定量画出输出波形图，如果两个稳压管中间有一个短路呢？(4)简单总结一下，在设计该振荡器时必须要考虑运算放大器的哪些参数。
(1)R w 最小时，T=2.290ms，f=436.7Hz；R w最大时，T=24.4ms，f=41Hz。
实际设计1kHz,5Vp方波发生器电路时应该选择更小的R1，通过调整R1的阻值获得1kHz的输出信号。
(2)实验中使用的Ua741运放，数据手册中指出转换速率SR为0.5V/μS，于是稳压管为6V情况下，∆U=12V，∆t=12/0.5=24Μs,T min=∆t/10%*2=480Μs,可得f max=2.08kHz。
(3)有一个开路：上短路：下短路：(4)运放的电压转换速率；运放的最大输出电流；运放的增益带宽积（高频时可能产生不了能够使稳压管正常工作的电压）。
实验四--信号的产生、分解与合成
实验四信号的产生、分解与合成【实验内容】设计并安装一个电路使之能够产生方波，并从方波中分离出主要谐波，再将这些谐波合成为原始信号或其他周期信号。
1.基本要求（1）设计一个方波发生器，要求其频率为1kHz，幅度为5V；（2）设计合适的滤波器，从方波中提取出基波和3次谐波；（3）设计一个加法器电路，将基波和3次谐波信号按一定规律相加，将合成后的信号与原始信号比较，分析它们的区别及原因。
2.提高要求设计5次谐波滤波器或设计移相电路，调整各次谐波的幅度和相位，将合成后的信号与原始信号比较，并与基本要求部分作对比，分析它们的区别及原因。
3. 其他部分用类似方式合成其他周期信号，如三角波、锯齿波等。
【实验目的】1.掌握方波信号产生的基本原理和基本分析方法，电路参数的计算方法，各参数对电路性能的影响；2. 掌握滤波器的基本原理、设计方法及参数选择；3. 了解实验过程：学习、设计、实现、分析、总结。
4. 系统、综合地应用已学到的电路、电子电路基础等知识，在单元电路设计的基础上，利用multisim 和FilterPro 等软件工具设计出具有一定工程意义和实用价值的电子电路。
5. 掌握多级电路的安装调试技巧，掌握常用的频率测量方法。
6. 本实验三人一组，每人完成一个功能电路，发挥团队合作优势，完成实验要求。
【报告要求】1. 根据实验内容、技术指标及实验室现有条件，自选方案设计出原理图，分析工作原理，计算元件参数。
（写出理论推导，不能只有图） 非正弦周期信号可以通过Fourier 分解成直流、基波以及与基波成自然倍数的高次谐波的叠加。
本实验需要设计一个高精度的带通滤波器和移相器，组成选频网络，实现方波Fourier 分解的原理性实验，实现方波合成的原理性实验。
简易波形分解与合成由下述四个部分功能电路—周期信号产生电路、波形分解电路（滤波器）、相位调节、幅值调节与合成电路组成。
1. 非正弦周期信号的分解与合成对某非正弦周期信号()f t ，其周期为T ，频率为f ，则可以分解为无穷项谐波之和，即：000112()sin()sin(2)n n n n n n nf t c c t c c f t T πϕπϕ∞∞===++=++∑∑上式表明，各次谐波的频率分别是基波频率0f 的整数倍。
信号的合成与分解实验报告
信号的合成与分解实验报告
《信号的合成与分解实验报告》
实验目的：通过合成和分解信号的实验，掌握信号的合成和分解原理，加深对信号处理的理解。
实验材料：
1. 信号合成器
2. 示波器
3. 信号分解器
4. 信号处理器
实验步骤：
1. 将信号合成器连接到示波器，调节合成器的频率和幅度，观察示波器上显示的波形变化。
2. 使用信号分解器将合成的信号分解为不同的频率成分，观察分解后的波形变化。
3. 将分解后的信号输入到信号处理器中，对不同频率成分进行处理，观察处理后的波形变化。
实验结果：
通过实验观察和数据分析，我们发现当不同频率和幅度的信号合成时，示波器上显示的波形会随之变化，呈现出复杂的波形图案。
而当合成信号经过分解器分解后，可以得到不同频率成分的波形，通过信号处理器的处理，可以对不同频率成分进行单独处理，实现对信号的精细控制。
实验结论：
通过这次实验，我们深入理解了信号的合成和分解原理，了解了信号处理的基本方法和技术，对信号处理有了更深入的认识。
同时，我们也认识到了信号处理在通信、音频、视频等领域的重要应用，对未来的研究和实践有了更清晰的方向。
总结：
通过这次实验，我们不仅掌握了信号的合成和分解原理，还加深了对信号处理的理解，为今后的学习和研究奠定了坚实的基础。
希望通过这次实验，能够激发更多同学对信号处理领域的兴趣，为科学技术的发展贡献自己的力量。
实验四--信号的产生、分解与合成
实验四--信号的产生、分解与合成信号的产生、分解与合成是现代信号处理的重要主题之一。
在实际应用中，我们需要对原始信号进行各种处理，例如降噪、去除干扰、滤波等。
在这些处理中，信号的分解与合成十分重要，可以帮助我们更好地理解信号的特性，以及优化信号处理方法。
信号的产生是指如何生成一种特定的信号。
在信号处理中，我们通常会使用计算机编程的方式生成信号。
例如，我们可以使用Python编程语言生成一个正弦波信号。
```pythonimport numpy as npimport matplotlib.pyplot as plt# 定义正弦波信号的频率和周期f = 2 # 频率2HzT = 1/f # 周期# 定义采样点数和采样周期N = 200 # 采样点数Ts = T/N # 采样周期# 生成离散时间序列n = np.arange(N) # 采样序列# 生成正弦波信号x = np.sin(2*np.pi*f*n*Ts)# 绘制信号波形plt.plot(n,x)plt.xlabel('n')plt.ylabel('x[n]')plt.title('sine waveform')plt.show()```该程序可以生成一个频率为2Hz的正弦波信号，并用图像形式显示出来。
其中，信号的采样点数为200，采样周期为信号周期的1/200。
信号的分解是指如何将一个原始信号分解成若干个基本信号的叠加。
在信号处理中，常用的基本信号有正弦波、余弦波等，它们是任意函数的四尔机展开式，可以表示任意信号。
因此，将一个原始信号分解成若干个基本信号的叠加可以帮助我们更好地理解信号的特性。
在信号处理中，常用的信号分解方法有Fourier变换和小波变换。
其中，Fourier变换是将一个周期信号分解成一系列频率为基频整数倍的正弦波和余弦波的叠加，即：$$x(t)=\sum_{n=-\infty}^{\infty}c_ne^{jn\omega_0t}$$其中，$\omega_0=2\pi/T$为基频，$c_n$为基频$n\omega_0$对应的复振幅。
信号的合成与分解实验报告
信号的合成与分解实验报告信号的合成与分解实验报告引言：信号是信息传递的基本单位，我们生活中的各种声音、光线、电流等都是信号的表现形式。
了解信号的合成与分解对于我们理解信号传递的过程和原理非常重要。
本实验旨在通过实际操作，探究信号的合成与分解的原理和方法。
实验一：信号的合成在实验室中，我们使用了一个简单的信号发生器和示波器进行实验。
首先，我们选择了两个频率不同的正弦波信号，一个频率为f1，另一个频率为f2。
通过信号发生器将这两个信号合成为一个信号，并将合成后的信号输出到示波器上进行观察。
实验结果显示，合成后的信号在示波器上呈现出频率为f1和f2的两个正弦波信号的叠加形式。
通过调整信号发生器中两个信号的振幅和相位差，我们可以观察到不同形态的合成信号。
这说明信号的合成是通过叠加不同频率、振幅和相位的信号而实现的。
实验二：信号的分解在实验二中，我们使用了一个滤波器和示波器进行信号的分解实验。
首先，我们选择了一个复杂的信号，例如方波信号。
通过信号发生器将方波信号输入到滤波器中，然后将滤波器的输出连接到示波器上进行观察。
实验结果显示，滤波器输出的信号仅包含原始信号中特定频率范围内的成分，而滤波器之外的频率成分则被滤除。
通过调整滤波器的截止频率，我们可以观察到不同频率范围内的信号成分。
这说明信号的分解是通过滤波器选择性地通过或阻断不同频率的信号成分而实现的。
讨论：通过以上两个实验，我们可以得出以下结论：1. 信号的合成是通过叠加不同频率、振幅和相位的信号而实现的。
2. 信号的分解是通过滤波器选择性地通过或阻断不同频率的信号成分而实现的。
3. 信号的合成与分解是信号处理中常用的技术，广泛应用于通信、音频处理等领域。
结论：本实验通过实际操作，探究了信号的合成与分解的原理和方法。
通过信号的合成，我们可以将不同频率、振幅和相位的信号叠加在一起，形成复杂的信号。
而通过信号的分解，我们可以选择性地提取出特定频率范围内的信号成分。
信号的产生、分解与合成
实验四信号的产生、分解与合【实验内容】设计并安装一个电路使之能够产生方波，并从方波中分离出主要谐波，再将这些谐波合成为原始信号或其他周期信号。
1. 基本要求(1)设计一个方波发生器，要求其频率为1kHz,幅度为5V;( 2) 设计合适的滤波器，从方波中提取出基波和 3 次谐波；( 3) 设计一个加法器电路，将基波和3 次谐波信号按一定规律相加，将合成后的信号与原始信号比较，分析它们的区别及原因。
2. 提高要求设计 5 次谐波滤波器或设计移相电路，调整各次谐波的幅度和相位，将合成后的信号与原始信号比较，并与基本要求部分作对比，分析它们的区别及原因。
3. 其他部分用类似方式合成其他周期信号，如三角波、锯齿波等。
【实验目的】1. 掌握方波信号产生的基本原理和基本分析方法，电路参数的计算方法，各参数对电路性能的影响；2. 掌握滤波器的基本原理、设计方法及参数选择；3. 了解实验过程：学习、设计、实现、分析、总结。
4. 系统、综合地应用已学到的电路、电子电路基础等知识，在单元电路设计的基础上，利用multisim FilterPro 等软件工具设计出具有一定工程意义和实用价值的电子电路。
5. 掌握多级电路的安装调试技巧，掌握常用的频率测量方法。
6. 本实验三人一组，每人完成一个功能电路，发挥团队合作优势，完成实验要求。
【实验要求】1. 实验要求：(1) 根据实验内容、技术指标及实验室现有条件，自选方案设计出原理图，分析工作原理，计算元件参数。
(2) 利用EDA软件进行仿真，并优化设计。
(3) 实际搭试所设计电路，使之达到设计要求。
(4) 按照设计要求对调试好的硬件电路进行测试，记录测试数据，分析电路性能指标。
(5) 撰写实验报告。
2. 说明要求先用软件设计并仿真，然后硬件实现。
【教学指导】实验分成原理解析、功能电路设计和仿真、系统设计及仿真、连接电路并调试、实验电路测试验收、撰写研究报告等几个阶段进行。
通过对设计任务中性能指标的理解，由学生自行设计电路和实验方案，经仿真研究后提交实验预习报告 (课前准备) ，教师审核并对关键电路、参数、测量线路进行方案论证后，进入实验室搭试功能电路，并完成实验参数的测量、作品验收。
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东南大学电工电子实验中心实验报告课程名称：模拟电子电路实验第四次实验实验名称：信号的产生、分解与合成院（系）：自动化学院专业：自动化姓名：某某学号：*****实验室: 101 实验组别：同组人员：实验时间：2017年5月10日评定成绩：审阅教师：实验四信号的产生、分解与合成一、实验目的1.掌握方波信号产生的基本原理和基本分析方法、电路参数的计算方法、各参数对电路性能的影响；2.掌握由运算放大器组成的RC有源滤波器的工作原理，熟练掌握RC有源滤波器的基本参数的测量方法和工程设计方法；3.掌握移相电路设计原理与方法；4.掌握比例加法合成器的基本类型、选型原则和设计方法；5.掌握多级电路的级联安装调试技巧；6.熟悉FilterPro、Multisim软件高级分析功能的使用方法。
二、预习思考1.方波发生电路（Multisim 仿真）(1)图4.1中R W调到最小值时输出信号频率是多少，调到最大值时输出信号频率又是多少。
(2)稳压管为6V，要求输出方波的前后沿的上升、下降时间不大于半个周期的10％，试估算图4.1电路的最大输出频率。
(3)如果两个稳压管中间有一个开路，定量画出输出波形图，如果两个稳压管中间有一个短路呢？(4)简单总结一下，在设计该振荡器时必须要考虑运算放大器的哪些参数。
(1)R w 最小时，T=2.290ms，f=436.7Hz；R w最大时，T=24.4ms，f=41Hz。
实际设计1kHz,5Vp方波发生器电路时应该选择更小的R1，通过调整R1的阻值获得1kHz的输出信号。
(2)实验中使用的Ua741运放，数据手册中指出转换速率SR为0.5V/μS，于是稳压管为6V情况下，∆U=12V，∆t=12/0.5=24Μs,T min=∆t/10%*2=480Μs,可得f max=2.08kHz。
(3)有一个开路：上短路：下短路：(4)运放的电压转换速率；运放的最大输出电流；运放的增益带宽积（高频时可能产生不了能够使稳压管正常工作的电压）。
2.滤波器电路（Multisim 仿真）(1)设计一个低通滤波器，截止频率f0=2kHz,Q值为0.7，f>>f0的衰减速率不低于30dB/10倍频。
(2)设计一个高通滤波器，截止频率 f0= 500Hz，f=0.5f0的幅度衰减速不低于12dB。
(3)设计一个带通滤波器，上限频率2kHz，下限频率500Hz。
(1)使用FilterPro软件进行设计，所填参数如下：选择Q值较为接近要求的Butterworth滤波器：选择较为常见的多重复反馈型电路：最终可得电路图：在Multisim 中仿真可得：可知Q =10−3.182201≈0.692，大致符合要求。
当f>>fo时，A U的下降趋势大致符合对数线性。
f=5.06kHz，增益为-16.261dB；f=50.241kHz时，增益为-55.761dB，下降速度符合要求。
(2)FilterPro中所填参数如下：所得电路为：Multisim仿真得：可知f=500Hz 时，Au =10−3.006201≈0.7,大致符合要求。
可知f=250Hz 时，增益为-18.087dB,相对于f=500Hz 时下降了15dB 以上,符合要求。
(3) 中心频率应为√500Hz ∗20kHz =1kHz 。
FilterPro 中所填参数如下:所得电路为：Multisim仿真得：可知，f=500Hz时，Au=10−3.005201≈0.7;当f=500Hz时，Au=10−3.005201≈0.7。
大致符合要求。
3.移相电路（Multisim 仿真）(1)波形合成时为何需要移相电路？移相是由于电路附带的电容引起的，在方波——正弦波的转换过程中，相移在所难免的，这就需要移相来解决附加相移。
移相电路是对分频滤波以后的各个谐波信号进行相位的调整，是它们的相位关系能同步。
(2)移相电路应该怎样调节？应该先调节好各次谐波的相位再合成？还是将各次谐波合成后，再调节移相电路？请分析并写出原因。
以原始的方波信号为基准信号，接到示波器的CH1输入端，将移相网络的输出端接到CH2端，双踪是示波，通过可变电阻对输出的相移进行改变，输入输出比表达式应该是R w 的函数;应先将滤好的各次谐波分别移相后再合成。
由于滤波器用到了对不同频率有不同响应的储能元件，对于滤除的波形会产生不同的附加相位，并且加法电路不含相移功能，此时设计一个相移网络是不同频率的波形经过其得到符合各自要求移相比较困难或者根本不可能实现，因此要对各次谐波进行不同程度的移相。
三、实验内容及要求设计并安装一个电路使之能够产生方波，并从方波中分离出主要谐波，再将这些谐波合成为原始信号或其他周期信号。
(1)设计一个方波发生器，要求其频率为1kHz，幅度为5V；(2)设计合适的滤波器，从方波中提取出基波和3次谐波；(3)设计一个加法器电路，将基波和3次谐波信号按一定规律相加，将合成后的信号与原始信号比较，分析它们的区别及原因。
分析实验的功能与性能指标：功能：此次实验主要功能是实现信号的产生，并让我们在对信号的分解过程中体会傅里叶级数对周期信号的展开，以及滤波器的设计（该实验主要使用带通和全通滤波器（即移相器）），最后通过将分解出的谐波分量合成。
性能指标：1、对于方波而言：频率要为1kHz，幅度为5V（即峰峰值为10V），方波关键顶部尽可能是直线，而不是斜线。
2、滤出的基波：波形要为正弦波，频率为1kHz，幅度理论值为6.37V（注：其实滤除的基波幅度只要不太离谱即可，因为后面的加法器电路可以调整增益，可以调到6.37V，后面的3次谐波也一样）故最主要的是波形和频率。
3、3次谐波：波形要为正弦波，频率为3kHz，幅度理论值为2.12V。
4、移相器（即全通滤波器）：不能对信号的幅度和频率有影响，只能改变信号的相位，使信号与输入方波的相位相等。
5、加法器：能够弥补滤波出的信号幅度与理论值的误差，将各个谐波分量合成。
6、最后合成的信号与产生的方波信号相位与频率应相等。
实验电路的结构如下：四、实验电路设计1、方波发生电路使用稳压管与运算放大器构成的方波发生电路，再使用分压电路将之调整到-5~5V的双极性方波。
通过调整电位器R W可以得到精确的频率，调节电位器R57可以得到精确的幅度值。
仿真结果如下：2、滤波电路设计：本设计采用带通有源滤波电路，借助Filterpro软件，同时考虑现有的器件条件，通过大量的Multisim仿真实验实现获得效果较为理想的一次和三次滤波电路。
(1)基波：波形为正弦波，频率为1kHz，峰峰值理论上12.732V，幅度可以允许存在误差，在后面的加法器进行调整，故最主要的是波形和频率。
仿真结果如下：(2)3次谐波波形为正弦波，频率为3kHz，峰峰值理论上4.244V。
仿真结果如下：3.移相电路不能对信号的幅度和频率有影响，只能改变信号的相位，是信号与输入方波的相位相等。
从上面的设计图和实际此时的结果来看，我们的滤波器会使滤除的波形相对于原来的超前，但是由于采用了反相加法电路进行最后的波形叠加，相当于给每个谐波的相位不上180度，反而能使相位超期，即时用如下图的一项电路进行移相：4. 加法器能过弥补滤波出的信号幅度与理论值的误差，将各谐波分量合成，实验设计中采用反相加法电路，如下图：5. 本实验中还用到了跟随器和反相器。
添加跟随器的目的是实验中发现不接跟随器时将方波引入3kHz滤波电路时，会发现方波受到了很大的干扰，因此采用跟随器能起到一个很好的隔离作用。
电压跟随器反相器将以上各电路模块化，最后综合电路如下：四、硬件电路功能与指标，测试数据与误差分析1. 硬件实物图：2. 测试的数据和波形并与设计结果比较分析：(1) 方波：由上图示波器测得的数据显示，生成的方波峰峰值为10V，频率为1.06kHz (2)基波由上图示波器测得的数据显示，生成的基波峰峰值为12.72V，频率为1.06kHz (3)三次谐波由上图示波器测得的数据显示，生成的三次谐波峰峰值为4.28V，频率为3.17kHz (4)基波与三次谐波合成合成信号峰峰值为12.16V，频率为1.06kHz下面给出用matlab软件画出的基波与三次谐波的合成图：基波与三次谐波的合成图分析：从波形上可知multisim与matlab得出的波形是一致的，但是在峰峰值上存在一点误差，可能是有在用multisim仿真时，在用加法器求和是，各分量的峰值没有调到理论值。
五、总结1.阐述设计中遇到的问题、原因分析及解决方法：(1)三次滤波电路的选择问题一开始用Filterpro设计三次滤波电路的时候，为了搭接方便我尝试了简单的二阶滤波电路，用Multisim仿真效果勉勉强强可以，但是实际硬件搭接出来的效果很是不好，出来的波形幅度高低起伏，可能是因为由于现有的器件条件凑不出Filterpro原理图上的器件，存在一定的偏差，还有就是2阶电路带通滤波的效果本身就很不理想，后来不得不放弃了，换了4阶电路，并且尝试了很多的器件参数，终于获得了较为理想的三次谐波电路。
(2)三次滤波电路对方波发生电路的干扰问题将方波信号引入三次滤波电路发现，原来完美的方波受到了很大的干扰，询问老师得知方波发生电路带不动滤波电路，可以通过一个电压跟随器实现隔离，接了电压跟随器后问题得到了解决。
2.总结设计电路和方案的优缺点：优点：1、滤波和移相只需要保证各次谐波的频率准确，相位调至和方波一致，操作简明，无需考虑增益问题，增益到最后加法电路时根据移相后的幅值和傅立叶级数相比较确定需要放大的倍数。
2、每个模块解决一个问题，使得设计思路清晰，目的明确，将复杂的流程分解到简单的单元电路的设计。
3、滤波、移相的设计时，都采用电位器，确保每一步的准确度，最后合成时的准确度也就可靠了。
缺点：1、为了保证一定精度度，使用了大量的电位器，基本上每个单元电路都使用了，由于电位器价格较贵，使得电路成本提高；2、移相只要有一点误差，输出波形的顶部就不太对称，每次都要调谐波的相位。
3.实验的收获和体会：在这次实验中，从设计到实际电路的搭接到最后的调试，难度相较于以前的实验都有了较大的提升，首先是FilterPro软件的使用，尽管使用这款软件能够很轻松地设计出想要的滤波器电路，但是其设计过于理想化。
为了使滤除的波形完美，我尝试了很多的器件参数，结合自身拥有的器件条件，最后终于得到了较为理想的效果。
这次的实验更加深了我对模块化设计的重要性的体会，软件仿真和硬件搭接的结合大大提高了效率和准确性。
同时这次实验也让我从实验上加深了对傅里叶级数的理解，同时我的硬件搭接水平得到了很大的提升。