методичка к 7-й лабе

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)«МАИ»Кафедра теоретической радиотехникиЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА«Спектральный анализ периодических сигналов»Утверждено на заседании кафедры 40531 августа 2006 г.протокол № 1Москва, 2006 г.Цель работыЭкспериментальное исследование спектров периодических сигналов,спектральный и временной анализ прохождения периодических сигналов черезлинейные цепи 1-го порядка.Порядок выполнения лабораторной работы1.

Исследование спектра гармонического сигнала.1.1. Собрать схему подключения приборов и измерительного стенда длянаблюдения гармонического сигнала и его спектра в соответствии с рис. 1. Вкачестве источника сигнала используется генератор низкой частоты (ГНЧ). Рекомендуется при этом использовать синхронизацию ГНЧ и осциллографа, атакже разветвитель (строенную клемму) измерительного стенда для одновременного подключения измерительных приборов.синхронизацияГНЧАнализаторспектраmVОсциллографСтендРис.

1. Схема подключения приборов и измерительного стенда для наблюдениягармонического сигнала и его спектра.1.2. Установить на ГНЧ значение частоты гармонического сигнала f0 иамплитуду сигнала A согласно номеру варианта.ВариантЧастота f0, кГцАмплитуда A, В120,2240,4360,6480,85101,06121,27141,48161,69181,810202,01.3. Получить осциллограмму и спектрограмму сигнала, занести их в отчет.1.4. Измерить по осциллограмме амплитуду сигнала A и период повторения T.1.5.

Измерить милливольтметром действующее значение сигнала Aд.1.6. Измерить по анализатору спектра с помощью встроенного частотомера частоту гармоники f0.1.7. Произвести расчет периода повторения сигнала T = 1 / f0, сравнив полученное значение с периодом сигнала по осциллограмме, и указать на графикеспектра в отчете высоту спектральной линии A.22. Исследование спектра периодических прямоугольных импульсов.2.1. Собрать схему подключения приборов и измерительного стенда длянаблюдения периодических прямоугольных импульсов и их спектра в соответствии с рис. 2. В качестве источника сигнала используется генератор импульсов(ГИ).

Рекомендуется при этом использовать синхронизацию ГИ и осциллографа, а также разветвитель измерительного стенда для одновременного подключения измерительных приборов.синхронизацияГИАнализаторспектраОсциллографСтендРис. 2. Схема подключения приборов и измерительного стенда для наблюденияпериодических прямоугольных импульсов и их спектра.2.2. Установить на ГИ период повторения импульсов T, длительность импульсов τ, амплитуду импульсов A согласно номеру варианта.ВариантПериод T, мсДлительность τ , мксАмплитуда A, В10,110120,220230,2525340,440450,550560,875671807891,25 2,0100 12589102,5200102.3.

Получить осциллограмму и спектрограмму сигнала, занести полученные зависимости в отчет.2.4. Установить на ГИ длительность импульсов 2⋅τ. Занести полученнуюосциллограмму и спектрограмму в отчет.2.5. Установить на ГИ период повторения импульсов T / 2, длительностьимпульсов τ. Занести полученную осциллограмму и спектрограмму в отчет.2.6.

Для всех экспериментов измерить по осциллограмме амплитуду импульсов A, период повторения T и длительность τ.2.7. Для всех экспериментов произвести расчет скважности q = T / τ, частоты повторения сигнала F = 1 / T, ширины главного лепестка огибающей спектра ΔF = 1 / τ, значения постоянной составляющей сигнала A0 = A τ / T.2.8. Для всех экспериментов на спектрограмме указать значения частотгармоник спектра и соответствующее значение постоянной составляющей A0.33. Исследование периодического сигнала на выходе линейной цепи.3.1. Собрать схему подключения приборов и макета (см.

рис. 3) для наблюдения периодического сигнала и его спектра на выходе цепи первого порядка в соответствии с рис. 4. Чтобы подать сигнал на вход четырехполюсника,требуется соединить перемычкой клемму 8 макета и заземляющую шину на измерительном стенде.Рис. 3. Схема макета.синхронизацияВходГИМакетВыходОсциллограф8АнализаторспектраРис. 4. Схема подключения приборов и макета для наблюденияпериодического сигнала и его спектра на выходе цепи первого порядка.3.2. Для линейной цепи согласно номеру варианта получить и зарисоватьреакцию цепи на короткий прямоугольный импульс. На вход макета податьсигнал с ГИ, установив длительность импульсов τ = 1 мкс, амплитуду импульсов A = 10 В.

Подобрать период повторения импульсов так, чтобы реакция насоседние импульсы не накладывалась друг на друга. Определить постояннуювремени и граничную частоту полосы пропускания цепи первого порядка в соответствии с рис. 5.ВариантТип цепиh(t )2 π f гр1, 3, 5, 7, 9Интегрирующая (RC)h(t )Интегрирующая цепь2 π f гр ⋅ e−tτ RC2, 4, 6, 8, 10Дифференцирующая (CR)Дифференцирующая цепь(1)τCR⋅ u (t )− 2 π f гр ⋅ etτRCt−tτ CR⋅ u (t )− 2 π f грРис. 5. Импульсная характеристика цепи первого порядка.43.3. Выбрать длительность прямоугольного импульса τИ согласно номеруварианта и установить ее на ГИ.ВариантДлительность импульса τИ1, 3, 5, 7, 9τИ = 0,2 ÷ 0,3 τRC2, 4, 6, 8, 10τИ = 5÷8 τCRПериод повторения импульсов T выбрать в 4÷5 раз больше длительностиимпульса τИ, амплитуду импульсов установить A = 5 В.3.4.

Получить осциллограмму и спектрограмму сигнала на входе и выходемакета, занести полученные зависимости в отчет.3.5. Определить и зарисовать амплитудно-частотную характеристику цепи первого порядка исходя из полученных спектров сигнала на входе и выходемакета.4. Сделать выводы по проделанной работе.В выводах отразить:− влияние параметров гармонического сигнала на его амплитудныйспектр;− влияние параметров периодических прямоугольных импульсов на ихамплитудный спектр;− временной и спектральный анализ прохождения периодических прямоугольных импульсов через линейные цепи 1-го порядка.5Контрольные вопросы1. Что представляет собой спектр гармонического сигнала?2.

Как связаны параметры гармонического сигнала: период повторения,амплитуда и начальная фаза с параметрами гармоники в спектре?3. Что представляет собой спектр периодических прямоугольных импульсов?4. Сколько гармоник в спектре периодических прямоугольных импульсов?5. Как частота первой гармоники в спектре сигнала связана с частотойповторения импульсов?6.

Как длительность прямоугольного импульса связана с шириной главного лепестка огибающей спектра периодических прямоугольных импульсов?7. Что такое скважность?8. Чем определяется число гармоник в пределах ширины главного лепестка огибающей спектра периодических прямоугольных импульсов?9. Что такое постоянная составляющая?10. Как определить постоянную составляющую во временной и частотнойобласти?11. Как во временной области изменяется форма импульсов на выходе линейной цепи?12.

Как изменяется спектр прямоугольных импульсов на выходе линейнойцепи?13. Что происходит с постоянной составляющей на выходе RC- и CRцепи?6.