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信号与系统实验指导书 六、实验步骤
1、把系统时域与频域分析模块插在主板上，用导线接通此模块“电源接入”和主板上的电源（看清标识，防止接错，带保护电路），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53Hz左右（其中在50Hz~56Hz之间进行选择，使其合成的效果更好）的方波（要求方波占空比为50%，这个要求较为严格），峰峰值为5V左右。将其接至该实验模块的各带通滤波器的“输入”端,用示波器观察各带通滤波器的输出。（注：观察频率时，可打开实验箱上的频率计实验模块。即按下该模块电源开关S2。）
3、用示波器的两个探头，直接观察基波与三次谐波的相位关系，或者采用李沙育图的方法，同时考察其幅度关系，看其相位差是否为零，幅度之比是否为3:1（可以用相应带通滤波器中的调幅和调相电位器进行相关的调节，保证了相位和幅度满足实验的要求，以下的步骤中均可用到调相和调幅，使我们认识到调相和调幅在信号分解和合成的重要性）。
4、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。
5、同时考察基波、三次谐波、五次谐波的相位和幅度的关系，还是用李沙育图观察其相位关系，用观察法使其幅度关系为5:3:1，。
6、验证各高次谐波与基波之间的相位差是否为零。可用李沙育图形法进行测量，其方法如下：
用导线将函数发生器的方波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2-3-1所示。
BPF-?5 BPF-?4 BPF-?3 BPF-?2 BPF-?1 图2-3-1 信号分解的过程
具体方法一：基波与标准同频同相信号相位比较（李沙育相位测量法） 把函数信号发生器模块产生的正弦波电压调至5V（峰峰值），使其送入示波器的X轴，再把BPF-?1的基波送入Y轴，示波器采用X-Y方式显示，观察李沙育图形。（注：当滤波器
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信号与系统实验指导书 的增益不为1时，即X轴和Y轴信号幅度不一致时，在??90时其李沙育图形并不为圆，而是椭圆，但其是垂直椭圆，与0???90时的椭圆并不相同。）
当两信号相位差为0时，波形为一条直线；当两信号相位差为90时，波形为一个圆；当两信号相位差为0???90时，波形为椭圆，如图3-2所示。
0000000?A?00???900时：??arcsin??
?B? B A ??00 ??900 00???900 图2-3-2 李沙育图形
具体方法二：基波与各高次谐波相位比较（李沙育频率测试法）
把BPF-?1处的基波送入示波器的X轴，再分别把BPF-3?1、BPF-5?1处的高次谐波送入Y轴，示波器采用X-Y方式显示，观察李沙育图形。
当基波与三次谐波相位差为0（即过零点重合）、90、1800时，波形分别如图3-3所示。
00
0??00 ??900 ??180
图2-3-3 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Lissajous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比，其应为5：1。
7、方波波形合成
（1）将函数发生器输出的53Hz左右（其中在50Hz~56Hz之间进行选择，使其输出的效果更好）方波信号送入各带通滤波器输入端。
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信号与系统实验指导书 （2）在五个带通滤波器输出端逐个测量各谐波输出幅度，
（3）用示波器观察并记录加法器输出端基波与各奇次谐波的叠加波形，如图2-3-4所示。
图2-3-4 基波与三次和五次谐波叠加后的波形
七、实验报告
1、根据实验测量所得的数据，绘制方波及其基波和各次谐波的波形、频率和幅度（注意比例关系）。作图时应将这些波形绘制在同一坐标平面上。以便比较各波形和频率幅度。
2、将基波、三次谐波、五次谐波及三者合成的波形一同绘画在同一坐标平面上，并且把在实验内容3中所观测到的合成波形也绘制在同一坐标低上。
3、画出方波信号分解后，鉴别基波与各奇次谐波的李沙育图形。详细整理实验数据，并画出波形分解与合成的波形。
4、分析相位、幅值在波形合成中的作用。 5、总结实验和调试心得意见。
八、实验思考题
1、考虑实验中出现误差的原因是什么？
2、什么是吉布斯效应，它是如何产生的，它的具体的表现是什么？
『注』 ：本次实验相当于把调试的工作留给了学生，把这次实验真正的开设成理论和实际的结合，实验一定要仔细的思考和积极的动手，充分认识相位和幅度在合成起到的作用，如果真正的认识了相位和幅度在合成中的重要意义和影响，那么就清楚的理解了相频和幅频失真。
九、实验测试点的说明 1、测试点分别为：
“输入”：模拟信号的输入。 “基波”～“五次谐波”：测量模拟信号的谐波信号。 “合成”：谐波合成后的输出。 “GND”：与实验箱的地相连。
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信号与系统实验指导书 2、调节点分别为：
“S13”：此模块的电源开关。 “调幅”“调相”：用于各次谐波合成时，满足幅度和相位条件，认识相位和幅度在信号中的作用。
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