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无失真传输系统

实验五 无失真传输系统实验报告

光信2班

一、 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。

二、 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e()t ,响应信号为()r t ,无失真传输的条件是:

()K ()o r t e t t =-

式中,K 是一常数;o t 为滞后时间。满足此条件时,()r t 波形是e()t 波形经o t 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()H jw 应提出怎样的要求?

设()r t 与e()t 的傅里叶变换式分别为()R jw 与()E jw 。借助傅里叶变换的延时定理,从上式可以写出:()()o

jwt R jw KE jw e -= 此外还有:()()()R jw H jw E jw =

所以,为满足无失真传输应有:()o

jwt H jw Ke -= 即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,如图2-8-1所示。

无失真传输系统

(3)本实验箱设计的电路图如图2-8-2所示(采用示波器的衰减电路)。

无失真传输系统

计算如下:

22

2

22221

2121

2112221211()

()()1111C o i i R jw C R R jw R U jw jw C H jw R R R R U jw jw C jw C jw RC jw R C R R jw C jw C ++===++++++

如果1122R C R C =,则:

2

21|()|R H jw R R =+是常数,()0w ?=

满足无失真传输的条件。

三、使用仪器、材料

(1)信号与系统实验箱一套。

(2)外置函数信号发生器一台。

(3)20MHz双踪示波器一台。

四、实验步骤

(1)把系统频域与复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1Hz,锋-锋值为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”,可调节到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。

五、实验过程原始记录(数据、图表、计算等)

六、实验结果及分析

(1)绘制各种输入信号失真条件下的输入输出信号波形(至少三种)。

无失真传输系统

无失真传输系统

无失真传输系统

(2)绘制各种输入信号无失真条件下的输入输出信号波形(至少三种)。

无失真传输系统

无失真传输系统

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