信号调制与解调实验

信号调制与解调实验（共6篇）

信号调制与解调实验 篇1

FSK调制解调实验报告

一、实验目的：

1.掌握FSK(ASK)调制器的工作原理及性能测试;

2.掌握FSK(ASK)锁相解调器工作原理及性能测试;

3. 学习FSK(ASK)调制、解调硬件实现，掌握电路调整测试方法。

二、实验仪器：

1.信道编码与 ASK.FSK.PSK.QPSK 调制模块，位号： A,B 位

2. FSK 解调模块，位号： C 位

3.时钟与基带数据发生模块，位号： G 位

4. 100M 双踪示波器

三、实验内容：

观测m序列(1，0， 0/1码)基带数据FSK (ASK)调制信号波和解调后基带数据信号波形。

观测基带数字和FSK(ASK)调制信号的频谱。

改变信噪比(S/N)，观察解调信号波形。

四、实验原理：

数字频率调制是数据通信中使用较早的一种通信方式。由于这种调制解调方式容易实 现，抗噪声和抗群时延性能较强，因此在无线中低速数据传输通信系统中得到了较为广泛 的应用。

(一) FSK 调制电路工作原理

FSK 的调制模块采用了可编程逻辑器件+D/A 转换器件的软件无线电结构模式，由于调 制算法采用了可编程的逻辑器件完成，因此该模块不仅可以完成 ASK， FSK 调制，还可以完成 PSK， DPSK， QPSK， OQPSK 等调制方式。不仅如此，由于该模块具备可编程的特性，学生还可以基于该模块进行二次开发，掌握调制解调的算法过程。在学习ASK， FSK 调制的同时，也希望学生能意识到，技术发展的`今天，早期的纯模拟电路调制技术正在被新兴的技术所替代，因此学习应该是一个不断进取的过程。 下图为调制电路原理框图

上图为应用可编程逻辑器件实现调制的电路原理图(可实现多种方式调制)。基带数据时钟和数据，通过 JCLK 和 JD 两个铆孔输入到可编程逻辑器件中，由可编程逻辑器件根据设置的工作模式，完成 ASK 或 FSK 的调制，因为可编程逻辑器件为纯数字运算器件，因此调制后输出需要经过 D/A 器件，完成数字到模拟的转换，然后经过模拟电路对信号进行调整输出，加入射随器，便完成了整个调制系统。

ASK/FSK 系统中，默认输入信号应该为 2K 的时钟信号，在时钟与基带数据发生模块有2K的M序列输出，可供该实验使用，可以通过连线将时钟和数据送到 JCLK 和 JD 输入端。标有 ASK.FSK 的输出铆孔为调制信号的输出测量点，可以通过按动模块上的 SW01 按钮，切换输出信号为 ASK 或 FSK，同时 LED 指示灯会指示当前工作状态。

(二) FSK 解调电路工作原理

FSK 解调采用锁相解调，锁相解调的工作原理是十分简单的，只要在设计锁相环时，使它锁定在 FSK 的一个载频上，此时对应的环路滤波器输出电压为零，而对另一载频失锁，则对应的环路滤波器输出电压不为零，那末在锁相环路滤波器输出端就可以获得原基带信号的信息。下图为FSK 锁相环解调器原理示意图和电路图。

FSK 锁相解调器采用集成锁相环芯片 MC4046。其中，压控振荡器的频率是由 17C02.17R09.17W01 等元件参数确定，中心频率设计在 32KHz 左右，并可通过 17W01 电位

器进行微调。当输入信号为 32KHz时，调节 17W01 电位器，使环路锁定，经形成电路后，输出高电平;当输入信号为 16KHz时，环路失锁，经形成电路后，输出低电平，则在解调器输出端就得到解调的基带信号序列。

五、各测量点和可调元件的作用

1、数字调制电路模块接口定义：

信道编码与ASK、FSK、PSK、QPSK调制模块(A、B位) JCLK：2K时钟输入端; JD：2K基带数据输出端;

ASK、FSK：FSK或ASK调制信号输出端;

SW01：调制模式切换按钮;

L01L02：指示调制状态。

2、FSK (ASK)解调模块接口定义：

17P01：FSK解调信号输入铆孔;

17P02：FSK解调信号输出，即数字基带信码信号输出，波形同16P01。

17TP02：FSK解调电路中压控振荡器输出时钟的中心频率，正常工作时应为32KHz左右，频偏不应大于2KHz，若有偏差，可调节电位器17W01;

17W01：解调模块压控振荡器的中心频率调整电位器;

数字调制电路模块：

FSK(ASK)调制模块

CD4046原理框图：

六、实验步骤：

1、插入有关实验模块

在关闭系统电源的情况下，按照下表放置实验模块：

对应位号可见底板右上角的“实验模块位置分布表”，注意模块插头与底板插座的防呆 口一致。

2、信号线连接

使用专用导线按照下表进行信号线连接：

3、加电

打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。若电源指示灯显示不正常，请立即关闭电源，查找异常原因。

4、实验设置

设置拨码器 4SW02( G) 为“ 00000”，则 4P01 产生 2K 的 15 位 m 序列输出，4P02 产生 2K 的码元时钟。

按动SW01(AB)按钮，使L02指示灯亮，“ASK、FSK”铆孔输出为FSK 调制信号。

5、FSK 调制信号波形观察

用示波器通道 1 观测“ 4P01”( G)，通道 2 观测“ ASK、FSK”(A&B)，调节示波器 使两波形同步，观察基带信号和 FSK 调制信号波形，分析对应“ 0”和“ 1”载波频率，记录实验数据。

6、FSK 解调观测

无噪声 FSK 解调

(1)调节 3W01(E)，使 3TP01 信号幅度为 0，即传输的 FSK 调制信号不加入噪声。

(2)用示波器分别观测JD(AB)和 17P02(C)，对比调制前基带数据和解调后基带 数据。两路数据是否有延时，分析其原理。

(3)调节解调模块上的17W01(C)电位器，使压控振荡器锁定在32KHz，同时注意对比JD(AB)和17P03(C)的信号是否相同。

加入噪声 FSK 解调

(1)在保持上述连线(无噪声时)不变的情况下，逐渐调节 3W01(E)，使噪声电平逐渐增大，即改变信噪比(S/N)，观察解调信号波形是否还能保持正确。

(2)用示波器观察 3P01(E)和 3P02(E)，分析加噪前和加噪后信号有什么差别。

7、ASK 调制解调观测

ASK 调制解调操作和 FSK 操作类似，不同点在于需调整 SW01(AB)，使 L01 指示灯亮，则“ASK FSK” 输出为 ASK 调制。其他操作和测量参考 FSK 调制解调完成。

8、关机拆线

实验结束，关闭电源，拆除信号连线，并按要求放置好实验模块。

信号调制与解调实验 篇2

1 实验原理及说明

频谱变换电路是现代通信中最为重要的电路之一, 同样这种电路也是最基本的电路之一。现代通信技术在不断的发展, 国家的相关部门又不断的提出我们要降低通讯成本, 降低能耗, 建设资源节约型社会。为了应对这种发展趋势, 我们进行的电路设计已经摒弃了原来的一条线路只能传输一条信号的的设计方案, 那样的方案应用率太低, 成本很高。我们现在设计的电路需要实现各个语言信号的整合, 使其可以通过提条线路进行传输, 但是又不能产生干扰现象, 这就要求我们所设计的电路。

调制解调过程就是将低频信号搬移到高频段或从高频段搬移到低频段的过程。所谓的振幅调制, 就是要实现低频调制信号对于高频震荡的幅度进行有效的控制, 使高频震荡信号通过低频信号反应出来;解调的过程比较简单, 他就是将低频信号从调幅波中取出。可以进行调幅与解调的方式有很多, 随着计算机的高速发展和软件的不断进步, 现在的仿真电路种类很多, 但是就现阶段而言, Multisim仿真软件的市场份额还是存在其绝对优势的。Multisim仿真软件在多路语音信号调制与解调实验中的过程比较简单, 该软件的调幅功能的实现借助了集成乘法器, 而对于检波功能我们通过二极管实现的, 在具体的实验过程中, 我们把实验电路进行了有效的模块分类, 实现了多路语言的调制和解调, 具体设计如 (图1) 所示:

2 实验电路的确定及仿真结果

实验原理中我们可以清楚的看到, Multisim仿真软件中的仿真窗口中的是设计多路电路的关键所在, 我们必须在这些窗口中创立创建和设计多条语音信号的调制和解调电路, 只有这样才能是吸纳多条实验电路公用一条通道的设想。在此过程中, 我们要注意电阻、电容这些最为基本的电路元件需要从系统的原器件库中进行统一的调用;而电路中的语音信号和被加直流电压以及载波信号的来源我们通常借助电源信号库来实现;我们系统中的的控制件器库可以为我们提供电路设计中所需要的集成加法器和集成乘法器。这是我们整体的仿真系统中各个器件的来源和设计方式, 最后我们按照试验线路中的但参数对试验器件的电参数进行设置就可以了。

2.1 多路语音信号调制部分

我们所设计的多路信号调制电路中主要部分由:乘法电路、加法电路、多路加法电路、滤波电路和直流叠加电路等等。打开系统进入仿真界面, 我们可以观察到每个单元必须在输出端连接双踪示波器, 之后打开我们系统的仿真开关, 这时系统开始工作并进入仿真状态, 对电路的实际工作进行模拟演示, 我们可以通过观察示波器的输出信号, 从而得出调制部分各个单元电路的电压波形, 当然这个波形反应的是输出电压的情况。

2.2 多路语音信号解调部分

相对于调制电路而言, 解调电路的复杂程度要简单一些, 在Multisim仿真软件的工作系统中带通滤波电路、低通滤波电路、检波电路、多路加法电路共同组成了Multisim仿真软件的各端仿真波形多路语音信号解调电路。同我们的调制部分相似, 把双踪示波器和各个单元的电路输出端进行连接以后, 我们就可以打开模拟开关了, 这时我们的仿真系统便开始工作, 我们同样需要观察示波器反应出的波形, 这个波形就是调制部分各单元电路的输出电压波形这就是Multisim仿真软件的多路语音信号解调部分。

3 结语

本文针对Multisim仿真软件在多路语音信号调制与解调实验的原理和具体步骤进行了一系列的分析, 可以看出该软件的设计比较合理, 操作相对而言比较简单, 而且该仿真系统所反应的实验结果具有很高的实际价值, 在此类实验电路的模拟检测中有很重要的意义。另外, Multisim仿真软件对于其他的电路模拟分析也有着很大的优势, 在实际的应用中受到了大家的青睐。

参考文献

[1]黄智伟.基于Multisim2001的电子电路计算机仿真设计与分析[M].北京:电子工业出版社, 2004.1.

信号与系统实验报告, 篇3

常见信号得ＭATLAB 表示及运算 一、实验目得 １。熟悉常见信号得意义、特性及波形 2.学会使用 MATLAB 表示信号得方法并绘制信号波形 ３、掌握使用ＭATLAB 进行信号基本运算得指令 4、熟悉用ＭATＬAB 实现卷积积分得方法 二、实验原理 根据ＭAＴLAB 得数值计算功能与符号运算功能，在 MATＬAＢ中，信号有两种表示方法,一种就是用向量来表示,另一种则就是用符号运算得方法。在采用适当得 MＡＴLAB 语句表示出信号后，就可以利用 MATＬAＢ中得绘图命令绘制出直观得信号波形了。

１、连续时间信号

从严格意义上讲,ＭATLＡＢ并不能处理连续信号。在ＭAＴLＡB 中，就是用连续信号在等时间间隔点上得样值来近似表示得,当取样时间间隔足够小时,这些离散得样值就能较好地近似出连续信号。在 MATＬAB 中连续信号可用向量或符号运算功能来表示。

⑴

向量表示法 对于连续时间信号，可以用两个行向量 f 与 t 来表示,其中向量 t 就是用形如得命令定义得时间范围向量,其中，为信号起始时间，为终止时间,p 为时间间隔。向量 f 为连续信号在向量 ｔ所定义得时间点上得样值． ⑵

符号运算表示法 如果一个信号或函数可以用符号表达式来表示,那么我们就可以用前面介绍得符号函数专用绘图命令 ezplot（）等函数来绘出信号得波形。

⑶

得 常见信号得 M ＡTLA Ｂ表示

单位阶跃信号 单位阶跃信号得定义为:

方法一：

调用 H ｅａviside(t)函数 首先定义函数 Heａｖisｉdｅ（ｔ)得ｍ函数文件,该文件名应与函数名同名即Ｈeaviside、m.％定义函数文件，函数名为 Hｅavｉsiｄｅ,输入变量为 x,输出变量为ｙ function y= Hｅaviside（t）

y＝(t＞0）;

%定义函数体,即函数所执行指令 %此处定义ｔ>0 时 y=1,t<＝0 时ｙ=0,注意与实际得阶跃信号定义得区别.方法二：数值计算法 在ＭATLAB 中,有一个专门用于表示单位阶跃信号得函数，即 s ｔe ｐｆun()函数，它就是用数值计算法表示得单位阶跃函数．其调用格式为: st ｅpfun(t,t0)

其中,t 就是以向量形式表示得变量，t0 表示信号发生突变得时刻,在ｔ０以前,函数值小于零,ｔ０以后函数值大于零。有趣得就是它同时还可以表示单位阶跃序列,这只要将自变量以及

取样间隔设定为整数即可。

符号函数 符号函数得定义为:

在 MATLAB 中有专门用于表示符号函数得函数 s ｉgn(),由于单位阶跃信号(t）与符号函数两者之间存在以下关系：,因此，利用这个函数就可以很容易地生成单位阶跃信号.2、离散时间信号 离散时间信号又叫离散时间序列,一般用 表示，其中变量 k 为整数，代表离散得采样时间点（采样次数)。

在 MATLAＢ中，离散信号得表示方法与连续信号不同，它无法用符号运算法来表示,而只能采用数值计算法表示,由于 MATLＡB 中元素得个数就是有限得，因此，MATＬAB无法表示无限序列；另外，在绘制离散信号时必须使用专门绘制离散数据得命令，即 stem（（）函数,而不能用ｐlot（）函数。

单位序列

单位序列）得定义为

单位阶跃序列 单位阶跃序列得定义为 ３、卷积积分 两个信号得卷积定义为:

MATＬAB 中就是利用 conv 函数来实现卷积得.功能：实现两个函数与得卷积.格式：ｇ=cｏnv(f1,ｆ2)

说明:ｆ１=f 1（t),f2=f 2(t）

表示两个函数,g＝ｇ(t)表示两个函数得卷积结果。

三、实验内容 1、分别用 MATLAＢ得向量表示法与符号运算功能，表示并绘出下列连续时间信号得波形:

⑴

⑵

（1）

t=－１:0、01:１0;t1=-１：０、01:-0、０1;ｔ2=０：0、01:10； f1=［zeros(1,lｅngth（t１)），ｏneｓ（1,lｅngｔh(t2))］;f=(2—exp（－２*ｔ））、＊f1； pｌoｔ（t，f)axiｓ（[-１,10,0,2、１]）

syｍs t;ｆ=ｓym（’(2-ｅxp(—２＊t))*hｅavisiｄe（ｔ)“)； ｅzｐｌoｔ(f,[-1,10]）；

(2)t=—2:0、01:8； f=0、*(t<０）+ｃos(pi*t／2)、*（t>０&ｔ〈４)+0、*（t〉4);ｐlot(ｔ,ｆ)

syms ｔ;f=sym(”ｃos（ｐi*t/２）*［hｅavｉside(t)—heavisｉｄｅ（t—4）] “）;ezplｏt(f，[-2，8］);

２、分别用 MATLAB 表示并绘出下列离散时间信号得波形:

⑵

⑶

（2）

t=0：8； ｔ１=—10:1５； ｆ=［zeros(1，10),ｔ,zeros(1,7)］;stem（ｔ1,f)axｉs(［—10，１5,0，1０]);

(3)t=0:5０;t１＝—10:５0； f=[ｚeｒos(1，10),sin(t*pi/４)];sｔem(t1,f）

ａxis（［—10，50,—2，２])

3、已知两信号，求卷积积分，并与例题比较。

t1=—1:0、01:0； t２=0:0、01:1;ｔ3＝—1:0、01：１； f1=ｏｎｅs(ｓiｚe(t1));f2＝ｏnes(size（t2）);g＝coｎｖ(ｆ1,f2)； sｕｂploｔ(3,1,１),pｌoｔ(t1,f1)； subplot(３，1,２),plot(t2，f2);subｐｌot(３,1，3),ｐlot(t3,ｇ);

与例题相比较,ｇ(t)得定义域不同,最大值对应得横坐标也不同。

4、已知，求两序列得卷积与 .N＝４;Ｍ=５； L=N+M—1； ｆ１＝[１，１，1，2］； f２=[1,2，3,4，５];g=ｃｏｎv(ｆ1,f2)； kf1=0:N-1； kf２=0：Ｍ－1;kg=0：L—１;ｓｕbｐlot（1,３,1）,stem(kf１，f1,’*k’);xｌabel（”k“)； yｌaｂｅl（’f1（k)”);grｉd on sｕbpｌｏt(1，3，2)，stem（ｋf2，f2，’*k“)；xlabeｌ（＇k’);ｙlabｅl（”f2(k)’);grｉd ｏｎ ｓubplot（1,3,3);steｍ（kｇ，g，＇＊k’)；xlabeｌ(＇k“)； ylabel（”g（ｋ)＇）;grid ｏn

实验心得:第一次接触 Mutlab 这个绘图软件,觉得挺新奇得,同时 ,由于之前不太学信号与系统遇到一些不懂得问题，结合这些图对信号与系统有更好得了解。

实验四

连续时间信号得频域分析 一、实验目得 １。熟悉傅里叶变换得性质 ２.熟悉常见信号得傅里叶变换 ３。了解傅里叶变换得ＭＡTＬAB 实现方法 二、实验原理 从已知信号求出相应得频谱函数得数学表示为：

傅里叶反变换得定义为：

在 MAＴLAＢ中实现傅里叶变换得方法有两种,一种就是利用 MATLAB 中得 Ｓy ｍbo ｌｉｃ Math Too ｌｂｏx 提供得专用函数直接求解函数得傅里叶变换与傅里叶反变换，另一种就是傅里叶变换得数值计算实现法.1、直接调用专用函数法 ①在 MATLAB 中实现傅里叶变换得函数为:

F=fｏurｉer(f)

对ｆ(t)进行傅里叶变换,其结果为 F(w)

Ｆ=fourier(f,v)

对 f（t)进行傅里叶变换,其结果为Ｆ（v)

F=fouriｅr(f,u，v）

对ｆ(u)进行傅里叶变换,其结果为 F(ｖ)②傅里叶反变换

f=ifourｉer（F)

对 F(w)进行傅里叶反变换，其结果为 f(ｘ)

f=ｉｆoｕriｅr(F,U)

对Ｆ（w)进行傅里叶反变换，其结果为ｆ（u)

f＝ifourｉeｒ(F,v，u）

对Ｆ（ｖ)进行傅里叶反变换,其结果为 f(ｕ）

注意：

（1)在调用函数 fｏuｒier（）及 ifouriｅｒ（）之前，要用 syms 命令对所有需要用到得变量(如 t,u,v，w)等进行说明,即要将这些变量说明成符号变量。对ｆourｉer（）中得 f 及ifourier()中得 F 也要用符号定义符 sｙm 将其说明为符号表达式。

(2)采用 fｏuｒier()及 fourｉeｒ（）得到得返回函数,仍然为符号表达式。在对其作图时要用 ezplｏｔ（）函数,而不能用ｐｌｏt（）函数.(3)ｆｏuriｅｒ（）及ｆourieｒ（）函数得应用有很多局限性,如果在返回函数中含有 δ(ω)等函数，则 ezploｔ（）函数也无法作出图来。另外,在用 fourier()函数对某些信号进行变换时,其返回函数如果包含一些不能直接表达得式子，则此时当然也就无法作图了。这就是ｆouriｅr（）函数得一个局限。另一个局限就是在很多场合，尽管原时间信号 f(t)就是连续得,但却不能表示成符号表达式，此时只能应用下面介绍得数值计算法来进行傅氏变换了,当然，大多数情况下，用数值计算法所求得频谱函数只就是一种近似值。

2、傅里叶变换得数值计算实现法 严格说来，如果不使用 symboｌic 工具箱,就是不能分析连续时间信号得。采用数值计算方法实现连续时间信号得傅里叶变换，实质上只就是借助于ＭATLAB 得强大数值计算功能,特别就是其强大得矩阵运算能力而进行得一种近似计算。傅里叶变换得数值计算实现法得原理如下: 对于连续时间信号 f(t),其傅里叶变换为：

其中 τ 为取样间隔,如果 f(t)就是时限信号,或者当|t｜大于某个给定值时，f(t)得值已经衰减得很厉害,可以近似地瞧成就是时限信号,则上式中得ｎ取值就就是有限得,假定为 N，有:

若对频率变量 ω 进行取样,得:

通常取：,其中就是要取得频率范围，或信号得频带宽度。采用 MAＴLAB 实现上式时，其要点就是要生成 f(t)得Ｎ个样本值得向量，以及向量,两向量得内积(即两矩阵得乘积）,结果即完成上式得傅里叶变换得数值计算。

注意：时间取样间隔 τ 得确定,其依据就是 τ 必须小于奈奎斯特(Nyquist)取样间隔。如果 f（t）不就是严格得带限信号，则可以根据实际计算得精度要求来确定一个适当得频率为信号得带宽。

三、实验内容 1、编程实现求下列信号得幅度频谱（1)

求出得频谱函数 F 1（jω)，请将它与上面门宽为 2 得门函数得频谱进行比较,观察两者得特点，说明两者得关系。

(2)三角脉冲

(3)单边指数信号

(4）

高斯信号

(1）

syｍs t w

Ｇt＝sym（“Heaｖiside（２*t+1）—Heaviｓiｄe(2*ｔ-１）’);

Fｗ=fｏurｉｅr(Gｔ,t,ｗ）；

FFｗ=maｐｌe(’conveｒt’，Fw,’pieｃewise”)；

ＦFP＝abs(FFｗ);

eｚplot（FＦＰ,［—10*pi 10*pｉ］);grｉd;

ａxｉs(［-１０*ｐｉ １0＊pi 0 2、2])

与得频谱比较,得频谱函数 F 1(jω)最大值就是其得１／2．（２)sｙmｓ ｔ w;Ｇt=sym（“（1＋t）＊（Hｅaviｓｉｄe(ｔ+1)—Heａviｓｉdｅ（t)）+(1-t）＊（Ｈeaviside（t)—Heaｖiside（t—1）)”);Fｗ=fourｉer(Gt，t，w）；

ＦFw=ｍaple(“coｎｖeｒt＇,Fw，’piｅcewｉｓe”）;

FFP＝abｓ（ＦＦw)；

ｅzpｌot（FFP，[—1０*pi 10＊pｉ］）；grid；

axis([—10*pi １０*pｉ 0 ２、２］)

(3)ｓymｓ t w

Ｇt＝sｙm(’exｐ(-ｔ)＊Ｈeavisiｄe(t）’);

Fｗ＝fouｒieｒ(Ｇt,t,w)；

ＦＦｗ=maple(“ｃoｎvｅrt”,Fw,’ｐiecｅｗｉse’);

ＦFＰ＝aｂs(ＦFw);

eｚplｏt(FＦP,［—10*pi １0*pi])；grid；

axis([—1０＊pi 10*ｐi —1 ２］）

(4)symｓ t w

Gt=ｓym(’eｘp(-t^2)“）;

Fｗ=foｕrｉｅｒ（Gt,t,w);

FFw＝mapｌｅ（＇convert’，Fw，’pｉecｅｗise’)；

eｚpｌｏｔ(ＦＦw，[－30 30］）;grid；

axis（[—30 30 —1 2]）

２、利用 iｆouriｅr（）函数求下列频谱函数得傅氏反变换（１)

(2）

(1)syms t w

Fw=sｙｍ(’-i*2＊w/(16＋w^２)’）;

ｆt=ifourier(Ｆｗ,w，t）;

ｆt 运行结果: ｆt = —ｅxp(４*ｔ)*ｈeａｖｉsｉde(—t)+exp（—４＊t）＊heaｖｉｓｉdｅ（t)(2）

syms t w

Fw＝sym(”(（i*w）^2+5*i＊w-8）／((i＊w)^2+6*i*w+5）’)；

ft=ｉｆoｕriｅｒ（Ｆw,w，t）;

ft 运行结果: ft = diｒac(t)+(-3＊exp(-t)＋2＊exp(-5*t)）*ｈｅａvisiｄe（t)实验 心得 maｔlab 不但具有数值计算能力,还能建模仿真,能帮助我们理解不同时间信号得频域分析。

实验五 连续时间系统得频域分析 一、实验目得 1.学习由系统函数确定系统频率特性得方法.2.学习与掌握连续时间系统得频率特性及其幅度特性、相位特性得物理意义.3.通过本实验了解低通、高通、带通、全通滤波器得性能及特点。

二、实验原理及方法 频域分析法与时域分析法得不同之处主要在于信号分解得单元函数不同。在频域分析法中，信号分解成一系列不同幅度、不同频率得等幅正弦函数,通过求取对每一单元激励产生得响应,并将响应叠加，再转换到时域以得到系统得总响应。所以说,频域分析法就是一种变域分析法.它把时域中求解响应得问题通过 Fｏｕrier 级数或 Foｕrier 变换转换成频域中得问题;在频域中求解后再转换回时域从而得到最终结果.在实际应用中,多使用另一种变域分析法：复频域分析法,即 Laplａce 变换分析法。

所谓频率特性，也称频率响应特性,就是指系统在正弦信号激励下稳态响应随频率变化得情况,包括幅度随频率得响应与相位随频率得响应两个方面.利用系统函数也可以确定系统频率特性，公式如下:

幅度响应用表示,相位响应用表示。

本实验所研究得系统函数 H（ｓ)就是有理函数形式,也就就是说,分子、分母分别就是 m、n 阶多项式。

要计算频率特性，可以写出

为了计算出、得值，可以利用复数三角形式得一个重要特性：

而，则 利用这些公式可以化简高次幂,因此分子与分母得复数多项式就可以转化为分别对实部与虚部得实数运算,算出分子、分母得实部、虚部值后，最后就可以计算出幅度、相位得值了。

三、实验内容 a),m 取值区间 ［0,1］,绘制一组曲线 m=０、1,0、3,0、5，0、7,0、9;b)绘制下列系统得幅频响应对数曲线与相频响应曲线,分析其频率特性.(1)

(2)

(3)

a)% deｓign2、m

figuｒe

ａlpha＝［0、1，0、３,0、5,0、7,0、9］;

ｃolorｎ=[＇ｒ’ ’g’ ’b“ ’y” “ｋ＇];

%

r ｇ b y m c k(红,绿，蓝,黄，品红,青,黑)

fｏｒ ｎ=１:5

b=[0 ａlpha(n)］;

% 分子系数向量

a=［alpha(n）-alpｈa（n）＾２ 1]；

% 分母系数向量

printsys(ｂ,a,”s“)

[Hz,ｗ］=freｑs(ｂ，a)；

ｗ=w、/pi;

mａgｈ=ａbｓ(Hz）；

ｚeroｓIｎdx＝fｉｎd(ｍagh==０);

mａgh(zｅｒｏsIndx）=1;

ｍagh＝20＊loｇ10(ｍaｇｈ）；

magh（zeroｓIndx）=-ｉnｆ；

angh＝angle（Hz）;

ａngh=ｕnｗｒap（anｇh)＊１80/ｐi;

sｕbpｌot（１,2,1)

ｐlot(w，ｍａｇh,coｌorn（n））；

ｈolｄ ｏn

subｐlｏt(1,２,2）

pｌoｔ（w,angh，coｌorn（n)）;

ｈold on

end

ｓubpｌoｔ（1，２,１）

ｈoｌd ofｆ

xlａｂｅl(”特征角频率（timｅspi rａd/sample)“)

title(＇幅频特性曲线 |H(ｗ）|(dB)”);

ｓｕbpｌot（1,2,2)

ｈold ｏｆf

xlａbel(’特征角频率(tiｍｅsｐｉ rad/sａｍple）’）

ｔitle（“相频特性曲线 theta(w)（degｒees）’）;

ｂ)(1)% deｓｉgn1、ｍ ｂ=［1,０]；

% 分子系数向量 a=[1，1］;

% 分母系数向量 prinｔsｙｓ（ｂ,ａ,”s’)[Hz，ｗ]=ｆrｅqｓ(b，a);w=ｗ、/pｉ;magh=abs（Hz）;zｅroｓＩndx=ｆｉnd(magh==０)； magｈ(zerosInｄx)=1； magｈ=2０*ｌｏg10(ｍagh)；

% 以分贝 maｇh（ｚｅrosInｄｘ)=-inf;anｇh＝anｇｌe（Ｈz);aｎｇh=unｗｒａp(angｈ）*18０／pi；

% 角度换算 fiｇuｒｅ subplot（1，2，1)ｐlｏｔ（w,magh);gｒid on xlabeｌ(’特征角频率（ｔimeｓpi rａd/sample)＇)titlｅ(’幅频特性曲线 |H(w)|(dＢ)’)； subpｌｏt(１,2，2)plot(w,angh）;gｒiｄ on xlabel（’特征角频率（ｔimes＼pｉ raｄ／sａmｐｌe）’)tiｔlｅ（’相频特性曲线 ＼thｅta（w）

(deｇreeｓ)’)；

（2）

% desｉgn1、ｍ b=[０,１,0］;

% 分子系数向量 a=[１，3，２]；

% 分母系数向量 pｒintsys（b,a，’s’)［Hｚ,ｗ]＝ｆreqｓ(ｂ,a);w=w、/pi； magh=abs(Hz);zerｏsInｄx＝finｄ（ｍagh==０）； magｈ(zeｒｏｓＩndｘ）＝1； ｍagh＝20＊log10（magh);

% 以分贝 magh（zerosIndx）＝-iｎｆ； angh=ａngle(Ｈz);angｈ=ｕnｗrａp(angh)*180/pi;

％ 角度换算 ｆiｇuｒe ｓubｐlｏｔ(１,2,1)ｐlot(w，ｍagｈ);griｄ ｏn ｘｌaｂｅl(“特征角频率(＼times＼ｐｉ rad／ｓamｐle)＇）

tｉtle（’幅频特性曲线 ｜Ｈ（ｗ)｜(dB）’);subｐlｏt（1,2，２)pｌｏt(w，aｎｇh)； grid oｎ xlａbel（”特征角频率（＼times＼pi rａｄ/ｓaｍple）“)titlｅ（”相频特性曲线 ｔheｔａ(w)(dｅｇrees）’)；

(3）

% ｄesiｇn1、m ｂ=［１,-1］;

％ 分子系数向量 ａ=[１,1］;

% 分母系数向量 prinｔsys（b,a，“s”)[Hz,w］＝freqｓ(b,a);w＝ｗ、/pi;maｇh=abs(Hz）;zerosIｎdｘ=find(mａｇh=＝0);mａｇh（zeｒｏsＩndx)＝１;magh＝2０*log10(magh);

% 以分贝 ｍａgｈ(ｚerosIndx)=-inｆ;angh=angle(Hz);ａngｈ=unwｒap（ａｎgh)*18０／pｉ；

％ 角度换算 ｆiｇure ｓubplｏt(1,2,１）

plｏt(w，ｍagh)； gｒiｄ on xlabel(’特征角频率(ｔimｅsｐi ｒad／ｓaｍｐle）“）

titｌe(”幅频特性曲线 ｜H(ｗ）|(dB)’）;subplot(1，２,2)plot（w，angh);grｉd on xｌａbｅl(’特征角频率(times＼pi raｄ/ｓａmple)＇)titｌe(’相频特性曲线 theｔａ(w）

(degｒeｅs)“）；

实验心得: :虽然之前用公式转换到频域上分析,但就是有时会觉得挺抽象得,不太好理解。根据这些图像结合起来更进一步对信号得了解。同时，这个在编程序时，虽然遇到一些问题，但就是总算解决了。

实验六

离散时间系统得 Z 域分析 一、实验目得 1.学习与掌握离散系统得频率特性及其幅度特性、相位特性得物理意义。

2.深入理解离散系统频率特性与对称性与周期性。

3.认识离散系统频率特性与系统参数之间得系统 4.通过阅读、修改并调试本实验所给源程序，加强计算机编程能力。

二、

实验原理及方法 对于离散时间系统,系统单位冲激响应序列得 Fｏｕｒier 变换完全反映了系统自身得频率特性,称为离散系统得频率特性,可由系统函数求出,关系式如下：

（6 – １)由于就是频率得周期函数,所以系统得频率特性也就是频率得周期函数,且周期为,因此研究系统频率特性只要在范围内就可以了.       n n nj jn n h j n n h e n h e H)sin()()cos()()()(  

（6 – 2)容易证明，其实部就是得偶函数，虚部就是得奇函数,其模得得偶函数,相位就是得奇函数。因此研究系统幅度特性、相位特性,只要在范围内讨论即可。

综上所述,系统频率特性具有周期性与对称性，深入理解这一点就是十分重要得。

当离散系统得系统结构一定，它得频率特性将随参数选择得不同而不同,这表明了系统结构、参数、特性三者之间得关系,即同一结构,参数不同其特性也不同。

例如，下图所示离散系统，其数学模型由线性常系数差分方程描述：

系统函数: 系统函数频率特性：

幅频特性: 相频特性：

容易分析出,当时系统呈低通特性,当时系统呈高通特性;当时系统呈全通特性.同时说明,在系统结构如图所示一定时，其频率特性随参数 a 得变化而变化.三、实验内容 ａ)。

b)c)ａ)% dｅsigｎ1、m b=[1，０,-1];

％ 分子系数向量 ａ=[1,0,—0、81］；

% 分母系数向量 printｓys（ｂ，a，”z“)［Ｈz,w］＝fｒeｑz(b，a);w＝ｗ、/pｉ;magh＝abｓ(Hｚ);zerosＩndx＝find(maｇh==0);magh(zｅrｏsInｄｘ)=1;magh=２0*ｌog10(magh);

% 以分贝 magｈ（zeｒosIｎdx）=-inｆ； angｈ=angle（Ｈz)； ａngh=unwｒaｐ(anｇh）*180/pｉ;

% 角度换算 ｆigurｅ ｓubplot（1,2,１）

plot(ｗ,magh);gｒid ｏn xlabel(’特征角频率（timesｐｉ rａd/saｍpｌe）＇)tiｔle(’幅频特性曲线 |H（w)|(ｄB)”）;sｕｂplot（1，2，2)plｏt（w,ａngh);grｉｄ on xlabel（“特征角频率（times＼pi rad/sａmple）”)tｉtｌｅ(＇相频特性曲线 tｈeta(w)（degｒees)“);

带通

ｂ)% ｄesｉgｎ１、m b=［0、１,—0、3,0、3，-0、1]；

％ 分子系数向量 ａ=［1,0、6,０、4，0、1］；

% 分母系数向量 pｒｉｎtsyｓ(ｂ,a，’ｚ”)[Hz,w]=ｆreqz(b，a);w=w、／pi； maｇh=ａbs(Hz）； zerｏsＩndx=find(maｇh==0);maｇh（zerｏsIndx)＝１;magh=２0*lｏg10(mａgｈ)；

％ 以分贝 ｍａgh(ｚerｏsIｎｄx)＝-inf;aｎｇｈ=ａｎglｅ(Hz);aｎgｈ=ｕｎwｒａp（ａｎｇh)＊1８0／pi；

% 角度换算 figure sｕbplot(1,2,1)pｌoｔ(w,maｇh）;grｉd on xlabｅl(’特征角频率(tｉｍｅspi raｄ／sａmpｌｅ)’）

titｌe(“幅频特性曲线 |H(w)|(ｄB)”）;ｓubｐlot（1，2，2)ploｔ（w,angh）;ｇｒid on

xlabel(“特征角频率(＼timｅspi raｄ/saｍｐle）’)title(”相频特性曲线 theta（w）

(dｅｇrees）’）；

高通

ｃ)% ｄesign1、m b=[１，—1,0];

% 分子系数向量 a=［1，０,０、8１];

% 分母系数向量 prinｔｓyｓ（b，ａ,“z’)［Hｚ,w]=freqｚ(b,a）;w=w、/pｉ； magｈ=aｂs(Hz）； zerosIｎdx=fiｎd(mａgｈ＝＝0）;magh（zerosIndx）＝1;mａgh=20*log1０（magh）;

％ 以分贝 ｍagh(ｚｅrosIｎdx）=—ｉnｆ;anｇh=ａngｌe（Hｚ)； angh＝unwrap（aｎgh)*１80/pｉ；

％ 角度换算 fｉgure suｂpｌoｔ（1,２,1)pｌｏt（w,magｈ);ｇrid ｏｎ xｌabｅｌ(”特征角频率(＼timeｓ＼pi rａｄ/saｍple）＇)title（“幅频特性曲线 |H（w)｜(dB)”）;ｓubplｏt(１,2，2）

pｌot(w,aｎgh);

griｄ on xｌaｂｅl（’特征角频率(＼tiｍespi rad/sａmple)")tiｔle（’相频特性曲线 theｔa（ｗ）

(dｅｇreｅs）’)；

带通

《信号与系统》实验教学大纲 篇4

电子科技大学上机实验教学大纲

一、课程名称：信号与系统

（一）本课程实验总体介绍

1、本课程上机实验的任务：

使学生学会MATLAB的数值计算功能，将学生从烦琐的数学运算中解脱出来；让学生将课程中的重点、难点及部分课后练习用MATLAB进行形象、直观的可视化计算机模拟与仿真实现；培养学生的创新意识和独立解决问题的能力，为学习后续的专业课程打下坚实的基础。

2、本课程上机实验简介：

《信号与系统》上机实验是以计算机为辅助教学手段，用信号分析软件帮助学生完成数值计算、信号与系统分析的可视化建模及仿真调试，培养学生掌握运用先进的MATLAB工具软件进行信号与系统分析的能力。

3、本课程适用专业：电子信息类各专业。

4、本课程上机实验涉及核心知识点：

① 连续时间信号的卷积积分与离散时间信号的卷积和 ② LTI系统的特征函数、滤波 ③ 信号与系统的时域频域特性 ④ LTI系统的复频域分析

5、本课程上机实验重点与难点：

① 利用MATLAB实现连续时间周期信号的傅里叶级数分解与综合 ② 傅里叶变换的性质及MATLAB实现 ③ 连续时间系统频率响应的几何确定法

6、本课程上机实验运用软件名称：MATLAB

7、总学时：8

8、教材名称及教材性质：

“Exploration in Signals and Systems Using MATLAB”

John R.Buck , Michael M.Daniel

刘树棠 译，西安交通大学出版社，2000

课程实验教学大纲

9、参考资料：

《信号与系统分析及MATLAB实现》

梁虹、梁洁、陈跃斌等，电子工业出版社，2002年。

（二）包含实验项目基本信息 实验项目1

一、实验项目名称：MATLAB编程基础及典型实例

二、上机实验题目：信号的时域运算及MATLAB实现

1、实验项目的目的和任务：

掌握MATLAB编程及绘图基础，实现信号的可视化表示。

2、上机实验内容：

① 画出离散时间正弦信号并确定基波周期： 1.2节(d)② 离散时间系统性质：1.4节(a)、(b)③ 卷积计算：2.1节(c)④ 选做：求解差分方程：1.5节(a)

3、学时数：2 实验项目2

一、实验项目名称：周期信号傅里叶分析及其MATLAB实现

二、上机实验题目：特征函数在LTI系统傅里叶分析中的应用 1．实验项目的目的和任务：

掌握特征函数在系统响应分析中的作用，正确理解滤波的概念。2．上机实验内容：

① 函数Filter、Freqz和Freqs的使用：2.2节(g)、3.2节、4.1节 ② 计算离散时间傅里叶级数：3.1节 ③ LTI系统的特征函数：3.4节(a),(b),(c)④ 用离散时间傅里叶级数综合信号：3.5节(d),(e),(f),(h)⑤ 吉布斯现象：根据英文教材Example 3.5验证Fig3.9的吉布斯现象(a)~(d)3．学时数：2

课程实验教学大纲

实验项目3

一、实验项目名称：非周期信号傅里叶分析的MATLAB实现

二、上机实验题目：傅里叶变换的基本性质及其在系统分析中的应用 1．实验项目的目的和任务：

熟练掌握连续时间傅里叶变换的基本性质及其在系统分析中应用。2．上机实验内容：

① 连续时间傅里叶变换性质：4.3节(b)② 求由微分方程描述的单位冲激响应：4.5节(b)③ 计算离散时间傅里叶变换：5.1节(a),(b),(c)④ 由欠采样引起的混叠：7.1节(a),(b),(c),(d)3．学时数：2 实验项目4

一、实验项目名称：LTI系统复频域分析的MATLAB实现

二、上机实验题目：拉氏变换与Z变换的基本性质在系统分析中的应用 1．实验项目的目的和任务：

掌握拉氏变换、Z变换的基本性质及其在系统分析中的典型应用 2．上机实验内容：

信号调制与解调实验 篇5

实验报告

实验名称：造纸机械状态信号采集与系统分析

学生姓名：

班

级： 学

号：

实验时间：2015 年 1月 15日

地 点：逸夫楼 7B429 指导老师：张 辉 1 《造纸机械状态检测与故障诊断》

教 学 实 验 纲 要

第一部分

实验简介

一、实验名称

造纸机械状态信号采集与系统分析

二、实验目的

1、课程情况：

制浆造纸装备状态监测与故障监测学是现代化造纸机械运行和管理必不可少的新的技术理论，是制浆造纸装备与控制专业本科(专科)、轻化工程高职本科必修的一门专业基础课，也是制浆造纸工艺本科、其它专业的选修课。

2、实验目的、意义

(1)(综合)设计型实验教学方案，使学生一方面变被动为主动，将课堂上理论性较强的、甚至抽象的内容通过主动设计实验方案并在实验的具体的演示表达出

来，可以深化理解、巩固课堂内容；

(2)另一方面可以在实验中了解“制浆造纸装备状态监测与故障监测”的一些基本应用原理和方法，培养和提高学生分析问题和解决问题的能力及科研能力。

三、实验内容

㈠CRAS信号与振动分析系统原理与应用实验（4学时）

1、了解CRAS(随机信号与振动分析系统)实验系统单元组成和其组装方法、条件要求；

2、掌握CRAS软件分析系统的基本使用方法；

3、周期信号的生成方法，非周期信号(随机信号)的生成方法与采集；

(1)正弦信号发生器(QL仪器自带200Hz)；掌握方法及记录信号特征如：峰值、峰峰值、有效值等。

(2)实时数据采集和显示。掌握方法及记录信号特征如：峰值、峰峰值、有效值等。

4、二通道信号非周期信号(随机信号)的基本分析（用力锤法电荷输入，用ICP传感器电压输入两种情形组合。ICP又可在模拟转子上以不同转速和模轴承上不同转速实验分析）

(1)波形回放；(2)频谱分析；(3)相关分析；(4)概率分析；(5)系统分析。

㈡ 造纸机械典型状态信号采集与分析处理综合实验（12学时）

四、实验主要器材及说明

实验用主要器材——最简单的、完备的振动等信号测试系统(一)实验主要器材

1、信号源部分 ⑴

0.5力锤及传感器，一套，北京702所；

⑵ CA-YD-107加速度计二只，扬无二厂。

2、AD数据采集卡 ⑴

QLl08R数据采集箱一台，信号线四根，电源线一根； ⑵ QL-02lA--路电荷，电压放大器一台。

3、CRSA软件包分析系统

(1)ADCRAS数据采集软件；

(2)SSCRAS信号与系统分析软件；(3)MACRAS机械模态分析软件；

4、ZT-3型转子振动模拟试验台

5、轴承模拟试验台

6、微型计算机(PC)

7、打印机(通用)(二)实验主要器材说明 1、5200系列测力锤(瞬态激振信号源)主要由锤体、测力计、锤头、输出线(信号线)组成。①

原理

激振是用测力锤敲击被测物件实现。

响应传递函数：H(f)=A(t)／F(f)

H(f)取决于测力锤强度及脉冲脉宽、被测物件内在结构特征（响应输出）。② 结构

图1 测力锤结构示意图

图2 不同锤头敲击的不同波形

图3 测试方框图 2、5100系列传感器（单向压力式）①主要结构

石英晶体片

1、导电片

2、传力板

3、外壳

4、插芯

5、插座6为圆环形。

图4 5100传感器结构原理图

②工作原理

a、石英晶体片特征为当受均匀外力时，其表面产生与外力成正比的电荷；

b、测力锤敲击而受均匀外力在力传感器的环形承压面上时，石英晶体片表面产生与外力成正比的电荷由导电片接收，传到插芯，通过连接导线连到电荷放大器，输出成比例的电压信号。

c、为了使外力均匀作用在传感器的环形承压面上，传感器的上下接触面精密加工、抛光后，使之平坦、刚硬。

3、CA-YD-107/美国产IMI加速度计（传感器）原理：

①压阻式加速度传感器实质是一个力传感器：F＝ma

②利用硅的压阻效应

固体材料在应力作用下发生形变时，其电阻率发生变化，这种效应称压阻效应。

特点：灵敏度高、简单、低功耗、响应速度快、可靠性好、精度高、便宜。IMI加速度计（传感器）：ICP--6080A11

4、OL-108R数据采集箱 A、功能：

⑴QL-108R是集A／D转换、信号输入为一体的数据采集接口装置。⑵进行二路无相差并行采样，最高采样频率51.2KHz。

⑶QL-108R可以程控放大，对输入信号进行X1、X4、X8、X16倍放大。

⑷QL-108R自带信号发生器，可以产生一个200Hz、峰峰值4V的标准正弦波以供测

试。B、使用：

⑴后面板上25芯计算机插口与计算机打印口连接； ⑵在后面板上拨动开关(采集OR打印)；

⑶用标准电缆将QL-108R后面板上25芯计算机插口与打印机插口连接 ⑷运行CRAS系统 ①采集分析

计算机开机——按下QL-108R前面板上电源开关，处于开机状态

面板上拨动开关至采集——进入CRAS系统子目录，运行具体子程序——采集分析数据。

②数据报告打印

在后面板上拨动开关至打印——选择数据或图形——打印——打印先后

在后面板上拨动开关至采集方可继续运行程序。

5、QL-021A二路电荷＼电压放大路 A、功能：

．

⑴是一种多功能接口箱，集电荷输入、电压输入、电压放大转速整形为一体并有去直

流分量的功能。自带简易信号发生器。

⑵电荷输入：将压电式加速度传感器的微弱电荷信号转成电压信号。电荷级由高输入阻抗运放外接反馈电阻、电容完成电荷／电压转换。

⑶电压输入：将不同物理量经传感器后形成的电压信号进输入(如振动测量中的速度传感器或位移传感器的电压输出)。

⑷电压放大：两路完全独立、无相位差，增益可变的放大器组成。

⑸转速整形电路：由面板BNC插座输出TTL电平脉冲。

⑹信号发生器：

B、结构使用：

． ⑴面板

①电荷输入端

Qin——如压电式加速度传感器的微弱电荷信号用此端。插拔时应断电。

②电压输入端、Vin——如电压信号输入进行放大时间用此端。插拔时应断电。

③电荷、电压选择——Q／V键。

④电压输出Vout 无论电荷或电压经放大后均由此端口输出。⑤放大增益——一组琴键开关表示

×0.1、×

1、×

10、×100（一次只能按下来个键）。

⑥37芯接口与计算机相连，电源插口，信号发生器，三芯插座连传感器。⑵使用

电荷联线的正确联接、Q／V开关的正确位置、Vout到后板连线。插拔时应断。

6、ZT-3型转子振动模拟试验台

本实验台是由东南大学测试仪器厂设计制造的。ZT-3型是由产品代号（ZT）+跨数组成。

试验台长1200mm，宽108mm，高145mm，质量约45kg。

转轴直径均为Ф9.5mm，有两种长度规格：320mm轴3根、500mm油膜振荡专用轴 5 1根；最大挠曲不超过0.03mm；沿轴的轴向任何部位均可选作试验中的支承点。

共配有六只转子，分为两种规格：Ф76×25mm和Ф76×19mm，质量分别为800g和600g，可根据实验需要选用。

配有刚性联轴节和半挠性联轴节供选用。

⑴技术参数

电源：220VAC，50Hz 输出励磁电压：220VDC 输出励磁电流：90mA 输出电枢电压：0~240VDC 电枢电流：0~1A 调速范围：0~10000rpm（满负荷时）⑵使用方法

接线：接线时断开电源，按调速器面板所标接线，面板右边两对接线柱，上面一对接电枢，下面一对接电机励磁绕组，并分别以红色、橙色导线区分。

开机：开机后，看转子转动方向是否正确，由转子向电机方向看，顺时针方向为正确，若反时针转，可将电枢（或励磁）的两根线对调。

注意：每次启动前都要把调压器左旋到零位，即保证电枢电流从零开始往上调，以避免启动电流过大烧断保险丝。面板左边有两个3A保险丝，左边一个为电枢电路保险，右边一个为电源保险。

升速：接通电源开关，电源指示灯亮，微动调压器，电流表即有指示，负载较小时，转子即会转动。升速时必须平滑地转动调压器旋钮，开始升得较慢，调压器转到某一位置后升速较快，这时必须注意要更平稳、缓慢地转动调压器，以保证瞬时电流不致过大。

降速时，同样要注意平缓，在高速状态停机，应通过平稳降速过程再切断电源，否则电机承受冲击较大。

实验室如无转速表，可参照转子的I=f（n）或u=f（n）曲线（见图10），由电流或电压值算得对应的转速。图10曲线是在三跨负载时测得的。

7、轴承模拟试验台

本实验台是由西安交通大学设计制造的，适用于：22210Ck＼w33、61910、22317CAlw33三种型号的滚动轴承模拟故障实验。可以测试不同转速(0～3000 实验台的结构

本试验台由：驱动电机、传动轴、支撑箱体、轴承座、顶尖、加载电机构成。结构紧凑、操作方便。

五、实验步骤与方法

1、检查仪器单元；

2、连接仪器，安装硬件、软件；

3、依次通电启动调试；

4、采集信号，记录存盘；

首先进入AdCras数据采集及处理系统，点击“作业”按纽，随即显示作业路径，将其存在D：ｘｘｘｘｘ中，选择“二通道”。

然后对参数进行设置，点击“参数设置”，采样频率设为256Hz；通道标记为Ch01、Ch02；块数选为2；触发参数设置为自由运行；，电压范围为+5000mV(程控放大1倍)，工程单位为Ch1：m／s／s、Ch2：m／s／s；校正因子Chl、Ch2均为1。

然后点击“数据采集”按纽，同时敲击测力锤进行采样，采样过程中Blocks显示为2，共分4页显示，采样结束后系统自动停止采样，同时要停止敲击测力锤。采样结束存盘后，关闭AdCras数据采集及处理系统，同时进入SsCras信号与系统分析系统，将在AdCras数据采集及处理系统中采集到的信号调出，并进行处理。

将处理结果记录、存盘。

5、回放、分析信号，记录图形(各种分析图)，标定特征数据；

六、实验现象、问题、结果与描述；

（一）、实验图分析及图的实例运用

图 1 波形图

波形图：波幅随时间变化的频率

波形图的实例运用：造纸机轴承监测诊断、转子系统振动监测、压榨辊振动时域波形图、鱼雷、军舰等。

图 2 频谱图

频谱图：幅值随时间变化的频率

频谱图的实例运用：压榨部纠偏辊振动频谱、侧轴 向振动频谱、压光热辊振动频谱、中心压榨辊振动 频谱、烘缸操作侧振动频谱、齿轮啮合频谱、齿轮 磨损频谱等。

图 3 自相关图 自相关函数：指用以描述信号自身的相似程度

自相关函数列表

自相关图的实例运用：造纸机轴承监测与诊断、压 榨部纠偏辊振动频谱、侧轴向振动频谱、压光热辊 振动频谱、中心压榨辊振动频谱、烘缸操作侧振动 频谱、齿轮啮合频谱、鱼雷、军舰。

图 4 互相关图

互相关函数：指用以描述两个信号之间的相似程度或相关性

互相关函数列表

互相关图的实例运用：鱼雷、军舰、造纸机轴承监 测与诊断、压榨部纠偏辊振动频谱、侧轴向振动频 谱、压光热辊振动频谱、中心压榨辊振动频谱、烘 缸操作侧振动频谱、齿轮啮合频谱等。

图 5 波谱图

（二）、实验现象、实验问题描述

1、实验现象：传感器接触桌面，敲击桌面采集信号时，电脑屏幕随之显示出波形图，敲击力度不同波形图不同。实际工程中的振动通常都是随机的，非确定性的信号，振动量的 瞬时值不能用确定的数学表达式描述，波形没有确定的形状。

2、实验问题：采集信号的时候电脑屏幕上有可能看不到图像。原因有可能是： ①传感器与桌面没有接触或接触不良时候，电脑屏幕不会显示波形图，必须保证传 感器与桌面完全接触，才能采集到信号。②传感器接触良好的情况下，波形图看不到或者不明显的时候，是因为纵坐标范围太大，应适当调节Y +和Y-使范围符合直到出现清晰的波形图。

信号调制与解调实验 篇6

为了使数字基带信号能够在信道中传输，要求信道应具有低通形式的传输特性。然而，在实际信道中，大多数信道具有带通传输特性，数字基带信号不能直接在这种带通传输特性的信道中传输。因此，必须用数字基带信号改变正弦载波的幅度、频率或相位中的某个参数，产生相应的数字振幅调制、数字频率调制或数字相位调制，也可以用数字基带信号同时改变正弦型载波的幅度、频率或相位中的某几个参数，产生新型数字调制。数字调制系统的基本结构如图一所示：

传统的调制方式有数字振幅调制、数字频率调制和数字相位调制。通过分析和实验，发现这三种调制方式都有不足之处，如频谱利用率低、功率谱衰减慢、抗多径衰落能力弱、带外辐射严重。为了克服这些不足，人们不断地提出一些新的数字调制技术，以满足各种通信系统的要求。正交振幅调制(QAM)即为现代数字调制解调技术之一，它是目前大中容量数字微波通信、有线电视网高速数据传输、卫星通信等系统中广泛使用的一种先进的数字调制技术，其最大特点是频谱利用率很高。

QAM是幅度、相位联合调制的技术，它同时利用了载波幅度和相位来传递信息比特。因此在最小距离相同的条件下，即可实现更高的频带利用率。

1 16QAM(4电平正交调幅）调制原理

单独使用振幅或相位携带信息时，不能最充分地利用信号平面，这可以由矢量图中信号矢量端点的分布直接观察到。多进制振幅调制时，矢量端点在一条轴上分布;多进制相位调制时，矢量端点在一个圆上分布。随着进制数M的增大，这些矢量端点之间的最小距离也随之减小。但如果我们充分地利用整个平面，将矢量端点重新合理地分布，则有可能在不减小最小距离的情况下，增加信号矢量的端点数目。基于上述概念，我们可以引出振幅与相位相结合的调制方式，这种方式常称为数字复合调制方式。一般的复合调制称为幅相键控(APK)，两个正交载波幅相键控称为正交振幅调制(QAM)。

在图二中，设输入为速率为Rb的二进制码元信号，经过串/并变换电路，把二进制信息分成两个速率为Rb/2的两电平序列;再经2/L电平转换器将每路速率为Rb/2的两电平序列变成速率为Rb/log2M的L电平信号。图中L取4，即为16QAM。

2 16QAM信号的解调原理

MQAM信号的解调器是一个正交相干解调器，其解调器原理如图三所示。解调器输入的已调信号与本地恢复的两个正交载波相乘，经过低通滤波输出两路多电平基带信号X(t)和Y(t)，用有(L-1)门限电平的判决器判决后，分别恢复出两路速率为Rb/2的二进制序列，最后经并/串变换器将两路二进制序列组合为一个速率为Rb的二进制数据。图中L取4，即为16QAM。

3 系统设计方案

3.1 设计要求

(1)输出码元速率为4kbps的随即序列作为系统的信号源;

(2)输出频率为100kHz的正弦波信号做作为系统的调制解调信号;

(3)输出2kbps的方波信号及其正交信号，作为抽样判决的时钟信号;

(4)保证串/并变换与并/串变换以及2-4电平转换与4-2电平转换的正确性。

3.2 Systemview方案总体实现

在实际设计中，根据原理框图将各模块分解实现后再进行总体合并，其总体仿真图如图四所示。

总体仿真电路各图符参数如表一所示：

在此设计的系统中,每一个步骤都可以用软件对其进行仿真,可以得到对应的波形图,直观的看到信号在传输过程中的变化。图五为系统的最终输出，恢复出信号源产生的随机0/1序列。

参考文献

[1]张辉,曹丽娜.现代通信原理与技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2002.

[2]吕海军,陈前斌,吴小平.基于SystemView的16QAM调制解调系统仿真设计[M].重庆:重庆邮电大学出版社,2000,12.

[3]樊昌信等.通信原理[M].北京:国防工业出版社,1994.