信号分解与合成实验

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：信息工程工程学院

专业：电子信息工程

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教务处制

。可用李沙育图形法进行测量，其测量方法如下：用导线将函数发生器的方便输出端与带通滤波器输入端连接起来，即把方波信号分先后送入各带通滤波器，如图（

具体方法：基波与各高次谐波相位比较（李沙育频率测试法）

把BFP-1ω处的基波送入示波器的X 轴，再分别把BFP-31ω、BFP-51ω处的高次谐波送入Y 轴，示波器采用X-Y 方式显示，观察李沙育图。

当基波与三次谐波相位差为0、90、180时，波形分别如图所示。

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。

五、 实验步骤与相应实验结果：

1、把电信号分解与合成模块插在主板上，用导线接通此模块“电源插入”和主板上的电源，并打开此模块的电源开关。

2、调节函数信号发生器，使其输出10KHz 左右的方波，占空比为50%，峰峰值为6V

左右，如图（2）所示。将其接至该实验模块的“输入端”，用示波器观察各次谐波的输出即各次谐波，分别如图（3）、图（4）、图（5）、图（6）所示。

图（2）输出方波信号

图（3）基次谐波图（4）三次谐波

图（5）五次谐波图（6）七次谐波

3、信号的分解实验提供两种方式即分立元件模拟方式和数字方式。该实验采用数字方式。数字方式采用单片机输出各次谐波分量的采样值，然后经过DA转换出各次谐波，基波幅度已经固定，只需调节其他谐波的幅度，操作比较方便。数字方式需要同时打开电源开关S1、S2。

4、用示波器的两个探头，直接观察基波和三次谐波的相位关系，或者采用李沙育图的方法，看其相位差是否为180，同时考察其幅度关系，幅度之比是否为3：1.

采用李沙育图观察基波和三次谐波的相位关系如图（7），可知道其相位为180.

图（7）

从示波器中观察基波和三次谐波的峰峰值之比，可知其幅度比为3：1，如图（8）所示

图（8）

5、信号分解的数字方式可直接观察分解出的基波，三、五、七次谐波，并通过调节电阻W01、W02、W03可依次对应的改变三、五、七次谐波的信号幅度。通过调节W01、W02、W03可以使基波、三、五、七次谐波满足1：1/3 : 1/5 : 1:7的比例关系。

调节之后的结果可通过观察波形的峰峰值来得到相应比例关系。基波与三次谐波调节成1：1/3的关系，其示波器图如图（8）所示。基波与五次谐波的1：1/5关系如图（9）所示，基波与七次谐波的1：1/7的关系如图（10）所示。

图（9）基波：五次谐波=1：1/5

图（10）基波：七次谐波=1：1/7

6、将方波分解所得基波和三次谐波，用导线与其对应的插孔相连，观测加法器的输出合成波形，并记录所得的波形。

实验记录波形如图（11）所示。

图（11）基波和三次谐波用加法器合成后输出波形

7、用示波器的两个探头，直接观察基波和五次谐波的相位关系，或者采用李沙育图的方法，看基波和五次谐波的相位差是否为0，同时考察其幅度关系，幅度之比是否为5：

1.采用李沙育图观察到基波和三次谐波的相位关系如图（12）所示，满足相位差为0的关系。

图（12）

8、将方波分解所得基波和三次谐波，五次谐波，用导线与其对应的插孔相连，观测加法器的输出合成波形，并记录所得的波形。

实验所得波形如图（13）所示。

图（13）

9、方波波形合成

①将函数发生器输出的10kHz左右的方波波形送入各带通滤波器输入端。

②逐个测量各谐波输出幅度、波形，然后将基波及各高次谐波分别与信号合成的IN01~IN05任意一个相连，观察基波与任何一次或各次谐波合成的波形。

③用示波器观察并记录加法器输出端基波与各次谐波叠加波形。

基波与各次谐波叠加的波形如图（13）所示。

图（14）为基波和五次谐波通过加法器合成的输出波形

图（14）

分析相位、幅值在波形合成中起什么作用

答：由上面的实验结果图不难看出，当相位合乎实验要求时，基波的波峰、波谷对应的是三次谐波的波谷、波峰，三次谐波的波峰、波谷是五次谐波的波谷、波峰，依次类推，而幅值依次是基波的三分一、五分一…..则当奇次谐波数是无从大时，所有奇次谐波与基波合成时，其值的绝对值是个常数。则能得到方波。

总结实验和调试心得意见

答：总结;通过这次实验，掌握了周期信号分解为基波和其谐波的基本原理还