Исследование спектра периодических сигналов

1 2 3

1.5.1 Гармонический сигнал

Настройте генератор сигналов для формирования гармонического сигнала:

Амплитуда U = __ 10 ____ Вольт

Частота = _____ 1 ______ кГц

Смещение =____0______

Установите элементы регулировки анализатора спектра в положение:

Полоса = ______10_____ кГц

Начало = ______0______ кГц

Граница = _____10_____ кГц

Чувствительность = _2__ Вольт/дел

Число точек разложения = 8192

Разрешение = ___20____ Гц

Зафиксируйте форму сигнала

Зафиксируйте спектр сигнала

Анализ полученных результатов:

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

1.5.2 Треугольный сигнал

Настройте генератор сигналов для формирования треугольного сигнала:

Амплитуда U = ____ 10 ___ Вольт

Частота = ________ 1 ___ кГц

Длительность =___ 50 ___ %

Смещение = ______0___

Оставьте элементы регулировки анализатора спектра в том же положении, что и в п. 1.5.1.

Зафиксируйте форму сигнала

Зафиксируйте спектр сигнала

Теоретический расчет по формулам (1.1) даёт для треугольного сигнала с нулевой постоянной составляющей следующие значения коэффициентов:

а₀=0;

а_n =8U/n²π² для нечётных n и нулю для чётных;

b_n =0.

Сопоставьте расчётные значения амплитуд гармоник a_n c результатами компьютерного моделирования.

№ гармоники n
Расчёт
Эксперимент

Анализ полученных результатов:

1.5.3 Меандр

Настройте генератор сигналов для формирования меандра:

Амплитуда U = ____ 10 ____ Вольт

Частота = ______ 1 ______ кГц

Длительность =___ 50 ____ %

Смещение = ______0___

Оставьте элементы регулировки анализатора спектра в том же положении, что и в п. 1.5.1.

Зафиксируйте форму сигнала

Зафиксируйте спектр сигнала

Теоретический расчет по формулам (1.1) даёт для меандра с нулевой постоянной составляющей следующие значения коэффициентов:

а₀=0;

а_n =4U/nπ для нечётных n и нулю для чётных;

b_n =0.

Сопоставьте расчётные значения амплитуд гармоник a_n c результатами компьютерного моделирования.

№ гармоники n
Расчёт
Эксперимент

Анализ полученных результатов:

1.5.4 Последовательность прямоугольных видеоимпульсов

Для сигнала, представляющего из себя последовательность прямоугольных импульсов c длительностью и периодом T (рис 1-3)

Рис 1-3.

преобразование Фурье даёт следующие коэффициенты:

b_n=0

Окончательно Фурье-представление такого сигнала имеет вид:

Амплитудный спектр этого сигнала имеет характер функции (рис 1-4).

Рис 1-4

Максимумы лепестков этого спектра находятся в пропорции 1, 2/3π, 2/5π, 2/5π, 2/7π и т.д. Таким образом, максимум 2-го лепестка составляет 21% от первого, максимум 3-го лепестка – 13%, 4-го - 9% и т.д.

Настройте генератор сигналов для формирования последовательности прямоугольных импульсов:

Амплитуда U = __ 10 __ Вольт

Частота = ____ 1 ____ кГц

Длительность =__ 10 ___ %

Смещение = ____10____ Вольт

Это соответствует импульсам с А=20 Вольт и скважностью q=10.

Установите элементы регулировки анализатора спектра в положение:

Полоса = ______40_____ кГц

Начало = ______0______ кГц

Граница = _____40_____ кГц

Чувствительность = _1__ Вольт/дел

Число точек разложения = 8192

Разрешение = ___20____ Гц

Зафиксируйте форму сигнала

Зафиксируйте спектр сигнала

Рассчитайте значения максимумов первых трёх лепестков и сопоставьте их с результатами компьютерного моделирования.

№ лепестка
Расчёт
Эксперимент

Измените длительность импульсов:

Длительность =___ 20 __ %

Зафиксируйте форму сигнала

Зафиксируйте спектр сигнала

Поясните, как изменяется спектр сигнала при изменении длительности импульсов:

Анализ полученных результатов:

Выводы:____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

1.6 Контрольные вопросы

1. Опишите порядок работы с виртуальными приборами панели инструментов Multisim.

2. Что такое эффективная ширина спектра сигнала?

3. Как приближенно оценивается эффективная ширина спектра видеоимпульса простой формы?

4. Почему из треугольного сигнала легко сделать синусоидальный сигнал?

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями: