信号波形合成实验报告之欧阳家百创编

实验一波形的合成与分析
一、实验目的
1、加深了解信号分析的手段之一的傅立叶变换的基本思想和物理意义
2、观察和分析由多个幅值和相位成一定关系的正弦波信号叠加的合成波分析
3、观察和分析频率、幅值相同，相位角不同的正弦波叠加的合成波形
4、通过本实验熟悉信号的合成分析原理，了解信号频谱的含义
二、实验原理
按傅立叶原理分析，任何周期信号都可用一组三角函数｛sin（2pi*nft）cos(2pi*nft)｝的组合表示，也就是说，可以用一组正弦波和余弦波来合成任意形状的周期信号
周期方波由一系列频率成分成谐波关系，幅值成一定比例，相位角为0的正弦波叠加合成在实验过程中可以通过设计一组奇次正弦波来完成方波信号的合成
三、实验内容
用前六项谐波近似合成一个频率为100Hz、幅值为600的方波
四、实验仪器和设备
1、计算机
2、DRVI快速可重组虚拟仪器平台
五、实验结果信号截图
1、时域信号图
2、频域信号图
频域信号图分析时的实验装配图
三角波
三角波实验装配图
锯齿波
锯齿波实验装配图
实验基本完成，成绩良好。

第1章多媒体技术概要欧阳家百（2021.03.07）1.1 多媒体是什么？多媒体是融合两种或者两种以上媒体的一种人-机交互式信息交流和传播媒体。

使用的媒体包括文字、图形、图像、声音、动画和视像(video)。

1.4 无损压缩是什么？无损压缩是用压缩后的数据进行重构(也称还原或解压缩)，重构后的数据与原来的数据完全相同的数据压缩技术。

无损压缩用于要求重构的数据与原始数据完全一致的应用，如磁盘文件压缩就是一个应用实例。

根据当前的技术水平，无损压缩算法可把普通文件的数据压缩到原来的1/2～1/4。

常用的无损压缩算法包括哈夫曼编码和LZW等算法。

1.5 有损压缩是什么？有损压缩是用压缩后的数据进行重构，重构后的数据与原来的数据有所不同，但不影响人对原始资料表达的信息造成误解的数据压缩技术。

有损压缩适用于重构数据不一定非要和原始数据完全相同的应用。

例如，图像、视像和声音数据就可采用有损压缩，因为它们包含的数据往往多于我们的视觉系统和听觉系统所能感受的信息，丢掉一些数据而不至于对图像、视像或声音所表达的意思产生误解。

1.9 H.261~H.264和G.711~G.731是哪个组织制定的标准？国际电信联盟(ITU)。

1.10 MPEG-1，MPEG-2和MPEG-4是哪个组织制定的标准？ISO/IEC，即国际标准化组织(ISO)/ 国际电工技术委员会(IEC)。

第2章无损数据压缩2.1假设{,,}a b c是由3个事件组成的集合，计算该集合的决策量。

(分别用Sh，Nat和Hart作单位)。

H0= (log23) Sh = 1.580 Sh= (log e3) Nat = 1.098 Nat= (log103) Hart = 0.477 Hart2.2 现有一幅用256级灰度表示的图像，如果每级灰度出现的概率均为()1/256i p x =，0,,255i =，计算这幅图像数据的熵。

22111()()log ()256(log )256256n i i i H X p x p x ==-=-⨯⨯∑=8 (位)， 也就是每级灰度的代码就要用8比特，不能再少了。

信号波形发生与合成实验报告电子电路综合实验实验报告题目：信号波形发生与合成班级：20130821学号：2013082117姓名：肖珩成绩：日期：2015年3月17日一、摘要实验采用纯硬件电路设计形式完成实验任务，实现实验功能。

首先用带限幅器滞回比较器和RC充放电回路构成的方波发生电路产生频率为1KHZ的方波信号。

作为一个信号源，需要低阻抗输出，因此在方波发生器之后连接一个射随电路。

信号经两路不同频率有源滤波处理，同时产生频率为1kHz和3kHz的正弦波信号。

其中基波产生采用低通滤波器，三次谐波产生采用带通滤波器。

为了将基波和三次谐波叠加之后最终恢复出近似方波信号，因此需要根据滤波分频电路输出的基波和三次谐波的延时，设计移相电路，其设计采用全通滤波器原理。

最后运用反相加法器将基波和三次谐波信号叠加，从而完成设计要求。

实现功能：设计一个电路，能够产生多个不同频率的正弦信号，并将这些信号再合成为近似方波信号。

方案特点：电路为纯硬件电路，采用运算放大器TL081，原理图简单易懂，硬件调试容易，部分实现功能明确且输出可测，有助于电路问题检测。

二、设计任务2.1 设计选题选题十四：信号波形发生与合成2.2 设计任务要求图1系统框图1）矩形波发生电路产生1kHz的方波（50%占空比），频率误差小于5%，方波波形幅度峰峰值为10V，幅度误差小于5%，且输出阻抗r=50 Ω;o2）基波频率为1kHz，设计的低通滤波器要求-3dB带宽为1kHz，带外衰减≥-40dB/十倍频程下降，产生的信号波形无明显失真，幅度峰峰值为12V，幅度误差小于5%；3）三次谐波频率为3kHz，设计的带通滤波器要求中心频率为3kHz，-3dB带宽小于500Hz，带外衰减≥-40dB/十倍频程下降，产生的信号波形无明显失真，幅度峰峰值为4V，幅度误差小于5%；4）设计移相电路，完成对基波正弦信号的移相，使移相后的基波和三次谐波的波形如图2所示，要求移相电路的增益为1，增益误差≤5%；图2 移相后的基波和三次谐波波形5）设计加法器，将移相器输出的基波与三次谐波相加，合成近似正弦波，波形幅度峰峰值为10V，误差不大于0.5V，合成波形的形状如图3所示。

波形的合成实验报告实验目的本次实验的目的是了解和掌握波形的合成方法，以及通过合成波形来模拟真实声音的效果。

实验原理波形的合成是通过将多个基本波形按照一定的比例和相位进行叠加，从而得到更加复杂的波形。

常见的基本波形有正弦波、方波、三角波等。

通过调整每个基本波形的振幅和相位差，可以合成出各种不同特性的波形。

实验仪器和材料- 计算机- DAW（数字音频工作站）软件- MIDI键盘（可选）- 音频接口（可选）实验步骤1. 准备实验材料将计算机连接到音频接口上，打开DAW软件。

2. 创建一个新的工程在DAW软件中创建一个新的工程。

3. 导入基本波形从DAW软件的音频库中导入三种基本波形：正弦波、方波和三角波。

4. 将基本波形编辑为合成波形在DAW软件中使用音频编辑工具将基本波形叠加在一起，并通过调整每个波形的振幅和相位差来调整合成波形的特性。

可以尝试不同的叠加方式和参数，观察合成波形的变化。

5. 添加音效效果可以在合成波形上添加音效效果，例如混响、压缩、失真等，以模拟真实声音的效果。

6. 合成波形的应用将合成波形应用到音乐创作或声音设计中，例如用合成波形模拟乐器的音色、添加合成波形作为背景音效等。

可以通过MIDI键盘或音频接口将合成波形与其他音轨进行配合和演奏。

实验结果与分析通过实验合成出的波形具有丰富的谐波结构和动态特性，能够模拟出各种声音的音色和特效。

合成波形的特性可以通过调整基本波形的振幅和相位差来调整，通过添加音效效果可以进一步丰富合成波形的音色和表现力。

实验总结本次实验通过合成波形的方法，探索了音频合成的基本原理和方法。

合成波形可以用于音乐创作、声音设计等领域，在模拟真实声音和创作出独特音色方面具有重要应用。

通过调整合成波形的参数，可以控制波形的特性，进一步丰富音乐和声音效果。

同时，可以通过添加音效效果，使合成波形更加真实和独特。

参考资料[1] Williams, E. G., & Chapman, B. E. (1997). Synthesizing musical sounds using simple physical models. The Journal of the Acoustical Society of America, 101(6), 3719-3725.[2] Dodge, C., & Jerse, T. A. (1997). Computer music: synthesis, composition, and performance. Schirmer Books.以上是本次波形的合成实验的报告，通过实验我们深入了解了波形的合成原理和方法，并通过实验得出了一些结论与总结。

信号与系统实验报告实验六抽样定理实验六抽样定理一、实验内容：（60分）1、阅读并输入实验原理中介绍的例题程序，观察输出的数据和图形，结合基本原理理解每一条语句的含义。

2、已知一个连续时间信号f(t)=sinc(t)，取最高有限带宽频率f m=1Hz。

（1）分别显示原连续信号波形和F s=f m、F s=2f m、F s=3f m三种情况下抽样信号的波形；程序如下：dt=0.1;f0=0.2;T0=1/f0;fm=5*f0;Tm=1/fm;t=-10:dt:10;f=sinc(t);subplot(4,1,1);plot(t,f);axis([min(t),max(t),1.1*min(f),1.1*max(f)]); title('Ô-Á¬ÐøÐźźͳéÑùÐźÅ');for i=1:3;fs=i*fm;Ts=1/fs;n=-10:Ts:10;f=sinc(n);subplot(4,1,i+1);stem(n,f,'filled');axis([min(n),max(n),1.1*min(f),1.1*max(f)]); end运行结果如下：（2）求解原连续信号和抽样信号的幅度谱；程序： dt=0.1;fm=1;t=-8:dt:8;N=length(t);f=sinc(t);wm=2*pi*fm;k=0:N-1;w1=k*wm/N;F1=f*exp(-j*t'*w1)*dt;subplot(4,1,1);plot(w1/(2*pi),abs(F 1));axis([0,max(4*fm),1.1*min(abs(F1)),1.1*max( abs(F1))]);for i=1:3;if i<=2 c=0;else c=1;endfs=(i+c)*fm;Ts=1/fs;n=-6:Ts:6;N=length(n);f=sinc(n);wm=2*pi*fs;k=0:N-1;w=k*wm/N;F=f*exp(-1i*n'*w)*Ts;subplot(4,1,i+1);plot(w/(2*pi),abs(F));axis([0,max(4*fm),0.5*min(abs(F)),1.1*max(a bs(F))]);end波形如下：（3）用时域卷积的方法（内插公式）重建信号。

信号波形合成实验报告摘要：本电路实现了基于多个正弦波合成方波与三角波等非正弦周期信号的电路。

本设计由六个模块构成：方波信号产生模块，正弦信号产生模块（滤波模块），相位调节模块，幅度调节模块，波形叠加模块，以及正弦波幅值测量。

使用555电路构成基准的300KHz 的方波振荡信号，以74LS163、CD4013实现分频形成10KHz、30kHz、50kHz的方波信号，利用有源滤波器获得其正弦分量，以TL082实现各个信号的放大、衰减和加法功能，同时使用有源RC移相电路实现信号的相位调节；使峰值检测电路获得正弦信号的幅度，以MSP430F5xx作为微控制器对正弦信号进行采样，并且采用点阵液晶实时显示测量信号的幅度值。

关键词：方波振荡方波分频及滤波移相信号合成峰值检测MSP430F5xx一、方案设计1、方框图设计制作一个电路，能够产生多个不同频率的正弦信号，并将这些信号再合成为近似方波和其他信号。

电路示意图如图1所示：图1电路示意图2、整体思路（1）用555定时器构成多谐振荡器产生300kHz的方波；（2）利用4位二进制同步计数器（同步清零）74LS163配合D触发器CD4013实现分频功能，分别产生10kHz,30kHz,50kHz的方波；（3）将产生的单极性方波经过比较器变为双极性，采用二阶有源低通滤波电路，分别获得相应频率的正弦波信号；（4）采用RC移相电路调节输出正弦波信号的相位，采用比例放大电路调节正弦波的幅值，再利用加法器合成近似正弦波和三角波；（5）设计分立二极管电容型峰值检测器，检测各正弦信号的幅度；并用液晶显示屏显示相应的幅值。

二、单元电路方案设计与论证1、方波振荡电路方案一：用555定时器构成多谐振荡器产生300kHz的方波，通过数字分频电路分出10kHz，30kHz和50kHz的方波，再通过滤波提取相应的正弦波，这样提取出来的正弦波相位关系确定，适合于方波、三角波合成。

方案二：使用晶振，晶振产生的方波频率精确，但一般晶振频率较高，而且不能调节，对后级分频电路的要求较高。

雷达感应开关原理调试一、欧阳家百（2021.03.07）二、原理简介：1. 主要功能与原理：如上图所示，上图是雷达感应开关模块的感应板的电路原理图，由集电极外PCB两层铜箔间的电容、三极管内阻、寄生电容等构成RC震荡电路，该震荡电路震荡产生高频信号，经过三极管放大，再经过围绕PCB三边的天线发射出去。

发射的2.43.2GHz的微波信号如果遇到移动物体，则反射波相对发射波就会有相位变化，回型天线接收到反射信号，反射波与发射信号的相位移频就会以320MHz左右的低频输出（P4）,该信号再由后级运放放大，驱动继电器，从而由继电器控制灯光。

另外，中间也可以加上光敏二极管检测昼夜光线，作为夜间条件下控制输出的前提条件。

2. 发射频率：RC振荡电路的频率f=1/2πRC，公式中的R是原理图中三极管的输入阻抗，C是PCB上三极管集电极基极引线正反面铜箔之间的电容以及三极管寄生电容组成的总电容。

该电容量公式为C=εS/d，式中ε为介质（在这里就是指的PCB板材的介电常数），S 为PCB极板面积，d为极板间距也就是PCB厚度。

3. 接收：通过回型天线接收反射回来的雷达波，如果发射与接收波之间有相位移频，则输出低频信号P4。

4. 发射避开公共频段又不能过高：因为3G和4G手机信号和WIFI信号的频率范围在1.82.4GHz，模块的工作频率尽可能避开这个频段，避免相互干扰。

一般的发射频率2.5GHz左右最佳，频率过高，则高频三极管增益降低，感应距离近。

发射频率同天线部分PCB线路板尺寸大小、厚度、布线、三极管输入阻抗与电容等有关。

5. 发射频率与发射信号强度：如果有频谱仪测试发射天线端的发射信号，可以测试到发射频点及其发射信号幅度。

发射信号强度越大，感应距离越远。

但是，高频三极管来说，随着频率的增加，其增益逐渐降低，发射的信号强度也就降低。

另外，同一个频率，三极管的特征频率fT越大，其高频增益就越高，感应距离也就越远，所以，最好设计调整PCB，将频点做到2.4GHz。

信号波形合成实验电路摘要：本设计包含方波振荡电路，分频电路，滤波电路，移相电路，加法电路，测量显示电路。

题目要求对点频率的各参数处理，制作一个由移相器和加法器构成的电路，将产生的10KHz 和30KHz 正弦信号作为基波和三次谐波，合成一个波形幅度为5V、近似于方波的波形。

振荡电路采用晶振自振荡并与74LS04 结合，产生6MHz 的方波源。

分频电路采用74HC164 与74HC74分频出固定频率的方波，作为波形合成的基础。

滤波采用TI公司的运放LC084，分别设置各波形的滤波电路。

移相电路主要处理在滤波过程中相位的偏差，避免对波形的合成结果造成影响。

关键词：方波振荡电路分频与滤波移相电路加法器Experimental waveform synthesiscircuitAbstract：The design consists of a square wave oscillator circuit,divider circuit, filter circuit, phase shift circuits, addition circuits, measurement display circuit. Subject of the request of the point frequency of the various parameters of processing, production of a phase shifter circuit consisting of adders, will have the 10KHz and 30KHz sinusoidal signal as the fundamental and third harmonic, synthesis of a wave amplitude 5V, similar to square wave waveform. Since the oscillating crystal oscillation circuit combined with the 74LS04 to produce a square wave source 6MHz. Frequency circuit 74HC164 and the 74HC74 divider out of a fixed frequency square wave, as a basis for waveform synthesis. Filtering using TI's op LC084, respectively, set the waveform of the filter circuit. Phase-shifting circuit in the main processing phase in the filtering process deviations, to avoid prejudicing the outcome of the waveform synthesis.Keywords：Square-wave oscillator circuit Frequency and filter Phase-shifting circuit1.课题技术指标基本要求对一个特定频率的方波进行变换并产生多个不同频率的正弦信号，再将这些正弦信号合成为近似方波。

信号波形合成实验电路指导老师：***刘光涛成员：汤勇黄山军杨成信号波形合成实验电路摘要：本作品主要用于非正弦信号的分解与合成实验验证，包括电源电路模块，方波信号产生模块，放大、移相、波形合成模块、测量显示模块等。

通过12MHz晶振电路产生用单片机分别产生10kHz、30kHz、50kHz方波信号，利用有源低通滤波器分离出10kHz、30kHz、50kHz正弦波信号，然后对三个正弦波信号进行放大、移相加到加法器中合成方波信号。

把10kHz和30kHz正弦波信号送到减法器中合成三角波信号。

三个正弦波信号的幅度通过单片机采样，由液晶屏显示出来。

关键词：方波信号，滤波器，正弦波信号，移相，合成Signal waveform synthesis experiment circuit Abstract：This work is mainly used in the sine signal decomposition and synthetic experiment, including power circuit module, pulse signal generated module, amplification, phase and waveform synthesis module, measuring display module, etc. Through 1MHz crystals 1MHz circuit, signal by counting, pulse frequency, pulse signal 10kHz get by LC parallel resonant filter (10kHz isolated, 30kHz, 50kHz sine signals, then the three sine signals, adding to amplify the adder synthetic square-wave signal. The 10kHz and 30kHz sine signals to reduce time-multiplier synthetic triangular signal. Three sine signals by MCU, the amplitude of LCD display samples.Key words：Pulse signal，Filter，Sine signals，dephasing，Synthesis1 作品简介1.1设计目标设计制作一个电路，能够产生多个不同频率的正弦信号，利用傅里叶原理产生以10KHz为基波，以奇次谐波为辅助谐波的信号，并将这些信号再合成为近似方波和其他信号。

信号波形合成实验电路摘要：本设计包含方波振荡电路，分频电路，滤波电路，移相电路，加法电路，测量显示电路。

题目要求对点频率的各参数处理，制作一个由移相器和加法器构成的电路，将产生的10KHz 和30KHz 正弦信号作为基波和三次谐波，合成一个波形幅度为5V、近似于方波的波形。

振荡电路采用晶振自振荡并与74LS04 结合，产生6MHz 的方波源。

分频电路采用74HC164 与74HC74分频出固定频率的方波，作为波形合成的基础。

滤波采用TI公司的运放LC084，分别设置各波形的滤波电路。

移相电路主要处理在滤波过程中相位的偏差，避免对波形的合成结果造成影响。

关键词：方波振荡电路分频与滤波移相电路加法器Experimental waveform synthesiscircuitAbstract：The design consists of a square wave oscillator circuit,divider circuit, filter circuit, phase shift circuits, addition circuits, measurement display circuit. Subject of the request of the point frequency of the various parameters of processing, production of a phase shifter circuit consisting of adders, will have the 10KHz and 30KHz sinusoidal signal as the fundamental and third harmonic, synthesis of a wave amplitude 5V, similar to square wave waveform. Since the oscillating crystal oscillation circuit combined with the 74LS04 to produce a square wave source 6MHz. Frequency circuit 74HC164 and the 74HC74 divider out of a fixed frequency square wave, as a basis for waveform synthesis. Filtering using TI's op LC084, respectively, set the waveform of the filter circuit. Phase-shifting circuit in the main processing phase in the filtering process deviations, to avoid prejudicing the outcome of the waveform synthesis.Keywords：Square-wave oscillator circuit Frequency and filter Phase-shifting circuit1.课题技术指标1.1 基本要求对一个特定频率的方波进行变换并产生多个不同频率的正弦信号，再将这些正弦信号合成为近似方波。