电子系统仿真实验报告(2400字)

发表于:2020.10.10来自:www.fanwen118.com字数:2400 手机看范文

大连理工大学

本科实验报告

课程名称: 学院(系):专 业:班 级:学 号:学生姓名:

2011 年 月 日

一、实验目的和要求

实验题目为高频调幅接收机。

设计要求:输入信号为载波频率为1MHz幅度为10mV调幅系数为0.3的调幅波、输出信号为1KHz的调制信号、电路的总放大倍数>100。

二、实验原理和内容

高频小信号调谐放大器是高频调幅接收机的前端电路,主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大。本电路不仅对小信号进行放大,还有一定的选频特性。中心频率为1MHz。改变回路并联电阻R4的值,即改变回路Q值,从而改变放大器的增益和通频带。改变射级电阻R2,从而改变放大器增益。射级电阻越小,增益越大。

乘法器检波电路。该电路由两部分组成,即乘法器部分和滤波部分。乘法器两输入端分别输入调幅波信号和与载波频率相同的正弦信号。故其输出为:

u=Ku1*u2=KU1(1+mcosΩt)cosωt*U2cosωt

=KU1U2/2 (1+ cos2ωt+mcosΩt+m/2cos(ω+Ω)t+ m/2cos(ω-Ω)t) 用滤波器选出其中的低频分量。滤波器采用串联谐振电路,当频率为1KHz时,电路谐振,阻抗最小,故可使其通过。

低频放大器。低频放大器由放大部分和射随部分组成。其中发大部分采用甲类放大电路。放大倍数约为20倍。射随器采用共集电极电路,此部分没有放大作用,其主要作用为降低输出阻抗。

三、主要仪器设备

名称 型号 主要性能参数

电子计算机 HP ProBook 6540b core i3 处理器、2G内存 电路分析软件 Multisim 10.0

四、实验步骤及操作方法

主电路图:

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高频小信号调谐放大器电路图(高放):

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乘法器检波电路图(乘法检波):

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低频放大器电路图(低放):

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电阻(11个),Group:Basic,Family: RESISTOR,阻值Resistance(R):100、700、1K、1K、1K、1K、2K、8K、10K、10K、33K、62K。 电容(10个),Group:Basic,Family: CAPACITOR,容值Capacitance(F):1n、1n、10n、10n、100n、100p、1u、10u、10u、10u。

电感L1,Group:Basic,Family:INDUCTOR,电感值Inductance(H):253.3m。

互感线圈T1,Group:Basic,Family:NON_LINEAR_TRANSFORMER。 三极管(三个),Group:Tansistors,Family:BJT_NPN,型号2N4123、2N2218、2N2102。

模拟乘法器,Group:Sources,Family:CONTROL_FUNCTION,型号MULTIPLIER。

直流电压源(两个),Group:Sources,Family:POWER_SOURCES,型号AC_POWER,电压值Voltage(V):12。

调幅波信号源,Group:Sources,Family:SIGNAL_VOLTAGE_SOURCE,型号AM_VOLTAGE,载波幅值Carrier Amplitude:10mV,载波频率Carrier Frequency:1MHz,调幅系数Modulation Index:0.3,调制信号频率Intelligence Frequency:1kHz。

本振信号源,Group:Sources,Family:SIGNAL_VOLTAGE_SOURCE,型号AC_VOLTAGE,电压值Voltage:1V,频率Frequency:1MHz。

选频网络的选频特性分析,采用

交流分析方法AC Analysis,Start

frequency:1Hz,Stop

frequency:10MHz,Sweep

type:Decade,Number of points

per decade:10,Vertical

scale:Logarithmic。

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高频小信号带宽分析,采用交流分析方法AC Analysis,

电子系统仿真实验报告

Start

frequency:1KHz,Stop frequency:100MHz,Sweep type:Decade,Number of points per decade:10,Vertical scale:Logarithmic。

用示波器检测各个模块电路输出波形,并进行分析。

五、实验数据记录和处理

实验数据记录:高放输出端(图中1点):波形为调幅波形,其中载波频率为1MHz,载波幅值为100mv,调制信号频率为1KHz,调幅系数m为0.3。

乘法检波输出端(图中3点):波形近似为正弦波形,频率为1KHz,有效值为10mV。

低放输出端(图中x2的io3点):波形近似为正弦波形,频率为1KHz,有效值为200mV。

数据处理:由以上数据可知,高频小信号调谐放大器的放大倍数

K1=100mV/10mV=10。低频信号放大器放大倍数

K2=200mV/10mV=20 。

六、实验结果与分析

从以上实验数据看出,当小信号调幅波输入时,能够输出其中的1kHz调制信号,能够实现调幅信号的接收。故符合设计要求。

最终电压输出比较小。可通过提高高频小信号调谐放大器的放大倍数,模拟乘法器系数,以及提高低频信号放大电路的放大倍数等方法予以解决。

七、讨论、建议、质疑

电子系统仿真必将是电子设计的一个趋势。其能够节约物力,时间,以及人力。学习它很有必要。建议老师在实验中,尽量少讲软件操作,多讲授一些重要的仿真思想,以及仿真过程中器件参数的设定。在技术课上,同学们最需要老师实际操作的经验,以及同学们今后实践过程中容易犯的错误。




第二篇:电子系统仿真实验报告 3600字

电子系统仿真实验指导

内蒙古工业大学 信息工程学院

二零零九年六月

实验一 离散信号的时频域分析

(一) 实验目的:

1. 熟悉MATLAB编程环境及操作界面

2. 了解离散信号的MATLAB表示方法及时频域分析方法

3. 验证离散信号的FFT变换及时频域响应

(二) 实验原理:

1. 卷积:

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任意激励下的零状态响应,可以用它的单位冲激响应 h(n) 与输入信号 x(n) 的离散卷积求出。序列x(n)、h(n) 可以是有限长或无限长,我们主要讨论有限长序列。如果x(n) 和h(n)长度分别为M和N,则响应序列y(n) 也为有限长序列,其长度为 L=M+N-1 。于是,上式可以“形象”地描述为两个有限长序列的反褶、移位、相乘、累加的过程。

2. 离散傅里叶变换:

在工程技术的许多分支中,要掌握的基本内容之一就是正确理解时域和频域的关系。对于数字系统来说,就是要精通离散傅立叶变换,因此离散傅立叶变换在数字信号处理中占有十分重要的地位。在实际应用中,有限长序列有相当重要的地位,对于一个长度为N的有限长序列x(n),其离散傅立叶变换是这样定义的:

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其中X(k)是x(n)的DFT系数,显然X(k)也是一个长为N的有限长序列。在一般情况下,X(k)是一个复数量,可表示为:

X(k)=Xr(k)+jXi(k)=êX(k)êejq(k)

式中,Xr(k)是X(k)的实部,Xi(k)是虚部,êX(k)ê是其幅度响应,q(k)是其相位响应,且

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人们通常处理的是实数序列,实序列的DFT具有下列对称性质:X(k)=X*(N-k)

也即,长度为N的实序列的DFT系数的模以N/2点为偶对称,辐角为奇对称。利用这一性质可以检验所编程序的正确性

DFT的快速算法—FFT是数字信号处理的基本方法和基本技术,是必须牢牢掌握的。 时间抽选FFT算法的理论推导和流图详见《数字信号处理》教材。该实验要求学生会调用FFT函数对离散信号进行快速傅里叶变换,并能准确的表示出信号频率特性。

(三)实验内容及步骤:

1. 启动MATLAB仿真软件,编写M文件生成任意两个离散时间信号,画出两信号时域

图形。

2. 对两个离散时间信号进行卷积运算,并画出卷积运算结果(选做:对两序列进行移

位﹑翻转﹑周期延拓等基本运算,验证结果)

3. 快速傅里叶变换的MATLAB实现:设

x(t)?sin(50?2?t?120?2?t)?随机噪声(0?t?0.6),求其FFT结果,要求自行设定FFT所需参数,并绘制出原信号与FFT变换后的结果。(选做:对FFT变换结果做IFFT变换,并将逆变换结果与原信号比较)

(四)实验报告要求:

1. 熟悉MATLAB编程环境及程序调试方法

2. 掌握离散信号的表示方法及基本运算,绘制信号运算前后波形

3. 掌握MATLAB实现FFT的方法及时频域分析方法,绘制信号时域及频域图形。

(五)实验结果

1、两个离散时域信号,并做卷积

f=100;fs=2000;

t=0:1/fs:0.015;

y1=cos(2*pi*f*t+pi/6);

y2=0.2.^(f*t);

subplot(3,1,1)

stem([0:length(t)-1],y1,'r.')

title('y=0.5cos(0.05\pit+\pi/3)') xlabel('time'),ylabel('Amplitude'); subplot(3,1,2) stem([0:length(t)-1],y2,'b.') subplot(3,1,3) y3=conv(y1,y2); stem(y3,'k.')

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2、对x(t)做FFT变换

t=0:1/1000:0.6;

x1=sin(2*pi*50*t)+sin(120*2*pi*t); x2=rand(1,length(t));

x=x1+x2;

subplot(2,1,1)

h1=fft(x1,1024);

stem(abs(h1),'k.') title('原信号的频谱图') h=fft(x,1024); subplot(2,1,2) stem(abs(h),'b.') title('带有噪声信号的频谱图')

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实验二 数字滤波器设计

(一)实验目的:

1. 在掌握相关基础知识的基础上,学会自己设计实验,学会运用MATLAB语言编程,并具有进行信号分析的能力。通过本实验了解模拟信号采样和滤波的完整过程,加深对滤波的理解。

2. 了解常用模拟滤波器与数字滤波器分类和指标

3. 掌握滤波器设计方法及音频、图像文件的读取与输出方法

(二)实验内容及步骤:

1. ‘opera.wav’文件包含如下信息:一段音乐(0~5kHZ)和一段白噪声(大于5kHZ),采样频率为44.1kHZ.

1) 采用MATLAB的直接设计法设计Chebichev1型IIR数字低通滤波器将音乐信号分离出来,要求通带波纹小于1dB,其他指标自定,绘制出低通滤波器频率响应曲线,滤波后信号以shiyan2_1_1.wav命名保存于work文件夹,并试听对比滤波前后效果。

2) 选做:采用MATLAB的直接设计法设计Chebichev2型IIR数字低通滤波器将音乐信号分离出来,要求通带波纹小于1dB,其他指标自定,绘制出低通滤波器频率响应曲线,滤波后信号以shiyan2_1_2.wav命名保存于work文件夹,并试听对比滤波前后效果。。

提示:

Wavread 声音数据读取函数

Wavwrite 声音数据保存函数

[N,wc]=cheb1ord(wp,ws,rp,rs) 求Chebichev1型滤波器阶数

[num,den]=cheby1(N,rp,wc) 求Chebichev1型滤波器传递函数(rp为通带波纹)

[N,wc]=cheb2ord(wp,ws,rp,rs) 求Chebichev2型滤波器阶数

[num,den]=cheby2(N,rs,wc) 求Chebichev2型滤波器传递函数(rs为阻带波纹)

2. ‘data.wav’语音文件采样频率为44.1kHZ,其中包含一个正弦噪声,分析该正弦干扰的频率,并设计椭圆滤波器滤除该噪声。

1) 通过语音读取函数(wavread)将音频文件读入MATLAB,对读入数据进行FFT,

明确正弦干扰的频率,并绘制原信号频谱图。

2) 设计一个椭圆型IIR数字滤波器去除正弦干扰,绘制滤波器频率响应,并将滤

波后的信号以shiyan2_2命名保存于work文件夹,对滤波后信号再进行FFT,并对比滤波前后信号频谱的不同。

3) 选做:设计其他形式的IIR滤波器实现以上功能。

提示:

Wavread 声音数据读取函数

Wavwrite 声音数据保存函数

[N,wc]=ellipord(wp,ws,rp,rs) 求椭圆滤波器阶数

[num,den]=ellip(N,rp,rs,wc,'***') 求椭圆滤波器传递函数(‘***’用来设置滤波器类型,高通、带通还是带阻等)

(三)实验要求:

1. 掌握数字滤波器的设计原理、设计方法

2. 按要求设计出给定指标的滤波器,并画出滤波器的频率响应图及声音文件滤波前后

的频谱图。

3. 试听滤波前后声音文件,对比滤波效果。

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f=100;fs=2000;

t=0:1/fs:0.015;

y1=0.5*cos(2*pi*f*t+pi/3); y2=0.2.^(f*t);

subplot(3,1,1)

stem([0:length(t)-1],y1,'r.') title('y=0.5cos(0.05\pit+\pi/3)') xlabel('time'),ylabel('Amplitude'); subplot(3,1,2)

stem([0:length(t)-1],y2,'b.') subplot(3,1,3)

y3=conv(y1,y2);

stem(y3,'k.')

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