无失真传输系统实验报告.docx

物理与电子信息学院电子信息实验技术信号与系统实验报告实验题目实验六 无失真传输系统日期2015.10.28姓名杨智超组别2班级13级光电子班学号134090340【实验目的】1、了解无失真传输的概念。2、了解无失真传输的条件。【实验器材】1、20MHz 双踪示波器一台。2、信号与系统实验箱一台。3、系统频域与复域分析模块一块。【实验原理】1、一般情况下，系统的响应波形和激励波形不相同，信号在传输过程中将产生失真。线性系统引起的信号失真有两方面因素造成，一是系统对信号中各频率分量幅度产生不同程度的衰减，使响应各频率分量的相对幅度产生变化，引起幅度失真。另一是系统对各频率分量产生的相移不与频率成正比，使响应的各频率分量在时间轴上的相对位置产生变化，引起相位失真。线性系统的幅度失真与相位失真都不产生新的频率分量。而对于非线性系统则由于其非线性特性对于所传输信号产生非线性失真，非线性失真可能产生新的频率分量。所谓无失真是指响应信号与激励信号相比，只是大小与出现的时间不同，而无波形上的变化。设激励信号为et，响应信号为rt，无失真传输的条件是rt=Ket-t0 （1）式中K是一常数，t0为滞后时间。满足此条件时，rt波形是et波形经t0时间的滞后，虽然，幅度方面有系数K倍的变化，但波形形状不变。2、对实现无失真传输，对系统函数Hj应提出怎样的要求？ 设rt与 et的傅立叶变换式分别为Rj与Ej。借助傅立叶变换的延时定理，从式（1）可以写出Rj=KEje-jt0 （2）此外还有Rj=HjEj （3）所以，为满足无失真传输应有Hj=Ke-jt0 （4）（4）式就是对于系统的频率响应特性提出的无失真传输条件。欲使信号在通过线性系统时不产生任何失真，必须在信号的全部频带内，要求系统频率响应的幅度特性是一常数，相位特性是一通过原点的直线。图 1 无失真传输系统的幅度和相位特性3、本实验箱设计的电路图：（采用示波器的衰减电路）图 2 示波器衰减电路计算如右：如果 R1C1=R2C2则 H=R2R2+R1是常数, =0 （6）式（6）满足无失真传输条件。【实验步骤及注意事项】1、把系统复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）。2、打开函数信号发生器的电源开关，使其输出一方波信号，频率为1K，峰峰值为5V，将其接入到此实验模块的输入端，用示波器的两个探头观察，一个接入到输入端，一个接入到输出端，以输入信号作输出同步进行观察。3、观察输出信号是否失真，即信号的形状是否发生了变化，如果发生了变化，可以调节电位器“失真调节”，使输出与输入信号的形状一致，只是信号的幅度发生了变化（一般变为原来的1/2）。4、改变信号源，采用的信号源可以从函数信号发生器引入，也可以从常用信号分类与观察引入各种信号，重复上述的操作，观察信号的失真和非失真的情况。【实验结果与数据处理】图1 失真条件下的脉冲信号图2 失真条件下的三角波信号图3 失真条件下的正弦波信号图4 无失真条件下的脉冲信号图5 无失真条件下的三角波信号图6 无失真条件下的正弦波信号【实验结论与分析】思考题：比较无失真系统与理想低通滤波器的幅频特性和相频特性。 解：无失真传输是指传输系统的响应与激励相比，只是大小与出现的时间不同，而无波形上的变化。大小的不同意味着响应波形与激励波形各点的瞬时值可以相差一比例常数K；波形出现时间的不同意味着对激励进行的时移运算。响应是激励的精确再现，因为响应波形与激励波形一样，只不过响应信号的幅度是原信号的K倍，并延迟了t0时间。响应信号中各分量的幅度的相对大小没有变化，所以不产生幅度失真；为了满足无相位失真的条件，就必须使响应中各频率分量的时间平移相同，即都等于t0，故系统函数的幅频特性在全频率范围内保持为与频率无关的常数 ；反映在相位特性上就是一条通过原点的直线。信号与系统实验