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
专业：通信工程
指导教师：张坤华
报告人：学号班级：
实验时间：第8周
实验报告提交时间：第12周
教务部制
实验目的与要求：
1、观察信号的分解。
2、掌握周期信号分解为基波和其谐波的基本原理。
3、掌握由基波和其谐波合成周期信号的基本原理
实验仪器：
1、信号与系统实验箱一台（主板）。
2、电信号分解与合成模块一块。
3、20M双踪示波器一台。
当基波与三次谐波相位差为（即过零点重合）、、18时，波形分别如图2-2-3所示。
相位差＝0º 相位差＝90º 相位差＝180º
图4-3 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李沙育图，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率比，其应约为5：1。
实验内容：
1、观察信号分解的过程及信号中所包含的各次谐波。
2、观察由各次谐波合成的信号。
实验步骤：
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10KHz左右的方波
（要求方波占空比为50%，这个要求较为严格），峰峰值为6V 左右。将其接至该实验模块的“输入”端，用示波器观察各带通滤波器的输出即各次谐波。（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、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。模拟方式是采用有源带通滤波器从原信号中过滤出各次谐波分量，由于滤波网络的幅频特性和相频特性对各次谐波的幅度和相位均有影响，所以需要调节各次谐波的相位和幅度。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。模拟方式需要打开电源开关S1,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，直接观察基波与三次谐波的相位关
系，或者采用李沙育图的方法，看其相位差是否为180º，同时考察其幅度关系，幅度之比是否为3:1（可以用相应带通滤波器中的调相和调幅电位器进行相关的调节，先保证了相位满足关系后再调节调幅电位器使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）。
5、信号分解的数字方式则可以直接观察分解出的基波、
三、五、七次谐波（需打开电源开关S1、S2），并通过调节可调电阻W01,W02,W03可依次对应地改变三、五、七次谐波的信号幅度。通过调节W01、W02、W03可以使基波、三、五、七次谐波的幅度满足1：1/3：1/5：1/7的比例关系。
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。
7、用示波器的两个探头，直接观察基波与五次谐波的相位关系，或者采用李沙育图的方法，看基波与五次谐波的相位差是否为0º，同时考察其幅度关系，幅度之比是否为5:1。
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。
9、方波波形合成
（1）将函数发生器输出的10kHz左右方波信号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奇次谐波的叠加波形
BPF-
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BPF-
BPF-
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数据处理：
基波和三次谐波
基波和五次谐波
基波和七次谐波
基波与三次谐波的合成
基波、三次谐波和五次谐波合成：
基波、三次谐波、五次和七次谐波合成：
深圳大学学生实验报告用纸
实验结论：
本实验所做的是方波的分解，有实验观察到，方波分解的基波、三次谐波等奇次波均为正弦波、而且奇次谐波与基波相位差均为π、振幅均为基波的1/n被（n为其奇数），当基波与其他几次谐波合成合成的越多越趋近于原来的方波。通过本实验我们进一步的理解波的合成与分解的原理。更加深刻的认识到正弦波是所有波的基波。几乎所有波形都可以用正弦波来合成。波的分解只是在原来波形上的频率的选择，选择想要的频率屏蔽不要的频率，这样就可以将一个信号分解成不同频率的正弦信号。
指导教师批阅意见：
成绩评定：
指导教师签字：
年月日
备注：
注：1、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加以调整和补充。
2、教师批改学生实验报告时间应在学生提交实验报告时间后10日内。
