Электричество и магнетизм (1188650), страница 45
Текст из файла (страница 45)
6.5. Ñðàâíèâàÿ ñïåêòð ïîñëåäîâàòåëüíîñòè ïðÿìîóãîëüíûõ èìïóëüñîâ è ñïåêòð öóãîâ (ñì. ðèñ. 6.3 è 6.5), ìû âèäèì, ÷òî îíèàíàëîãè÷íû, íî èõ ìàêñèìóìû ñäâèíóòû ïî ÷àñòîòå íà âåëè÷èíó ω0 .aîñíV (t)−τι/26a(ω)èñ. 6.6. àðìîíè÷åñêèå êîëåáàíèÿ,ìîäóëèðîâàííûå ïî àìïëèòóäå0-ω0(ω0 + Ω)(ω0 − Ω)èñ. 6.7. Ñïåêòð ñèíóñîèäàëüíûõêîëåáàíèé, ìîäóëèðîâàííûõïî àìïëèòóäåÑïåêòð òàêèõ êîëåáàíèé ñîäåðæèò òðè ñîñòàâëÿþùèõ îñíîâíóþêîìïîíåíòó è äâå áîêîâûõ (ðèñ. 6.7).
Ïåðâîå ñëàãàåìîå â ïðàâîé ÷àñòè (6.14) ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé èñõîäíîå íåìîäóëèðîâàííîå êîëåáàíèåñ îñíîâíîé (íåñóùåé) ÷àñòîòîé ω0 è àìïëèòóäîé aîñí = A0 . Âòîðîåè òðåòüå ñëàãàåìûå ñîîòâåòñòâóþò íîâûì ãàðìîíè÷åñêèì êîëåáàíèÿìñ ÷àñòîòàìè (ω0 + Ω) è (ω0 − Ω). Àìïëèòóäû ýòèõ äâóõ êîëåáàíèé îäèíàêîâû è ñîñòàâëÿþò m/2 îò àìïëèòóäû íåìîäóëèðîâàííîãî êîëåáàíèÿ:aáîê = A0 m/2. Íà÷àëüíûå àçû âñåõ òð¼õ êîëåáàíèé îäèíàêîâû.ÑÏÈÑÎÊ ËÈÒÅÀÒÓÛ1. Ñèâóõèí Ä.Â. Îáùèé êóðñ èçèêè. Ò.
III. Ýëåêòðè÷åñòâî Ì.: Íàóêà,1983. 128.2. Êðàóîðä Ô. Áåðêëååâñêèé êóðñ èçèêè. Ò. III. Âîëíû. Ì.: Íàóêà, 1976. 6.4.àáîòà 3.6.1Ñïåêòðàëüíûé àíàëèç ýëåêòðè÷åñêèõ ñèãíàëîâÖåëü ðàáîòû: èçó÷åíèå ñïåêòðàëüíîãî ñîñòàâà ïåðèîäè÷åñêèõ ýëåêòðè÷åñêèõ ñèãíàëîâ. ðàáîòå èñïîëüçóþòñÿ: àíàëèçàòîð ñïåêòðà, ãåíåðàòîð ïðÿìîóãîëüíûõ èìïóëüñîâ, ãåíåðàòîð ñèãíàëîâ ñïåöèàëüíîé îðìû, îñöèëëîãðà. ðàáîòå èçó÷àåòñÿ ñïåêòðàëüíûé ñîñòàâ ïåðèîäè÷åñêèõ ýëåêòðè÷åñêèõ ñèãíàëîâ ðàçëè÷íîé îðìû: ïîñëåäîâàòåëüíîñòè ïðÿìîóãîëüíûõèìïóëüñîâ, ïîñëåäîâàòåëüíîñòè öóãîâ è àìïëèòóäíî-ìîäóëèðîâàííûõ248Ñïåêòðàëüíûé àíàëèç è ñèíòåç ýëåêòðè÷åñêèõ ñèãíàëîâãàðìîíè÷åñêèõ êîëåáàíèé.
Ñïåêòðû ýòèõ ñèãíàëîâ íàáëþäàþòñÿ ñ ïîìîùüþ ïðîìûøëåííîãî àíàëèçàòîðà ñïåêòðà è ñðàâíèâàþòñÿ ñ ðàññ÷èòàííûìè òåîðåòè÷åñêè.Äëÿ èññëåäîâàíèÿ ñïåêòðîââ ðàáîòå èñïîëüçóåòñÿ ãåòåðîäèííûé àíàëèçàòîð ñïåêòðà òèïà ÑÊ4-56.Óïðîù¼ííàÿ ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà, ïîÿñíÿþùàÿ ïîñëåäîâàòåëüíûé ñóïåðãåòåðîäèííûé ìåòîä ñïåêòðàëüíîãî àíàëèçà âíåøíåãî ñèãíàëà, èçîáðàæåíà íà ðèñ. 1.Ïðèíöèï ðàáîòû ñïåêòðîàíàëèçàòîðà.f (t)-Ñìåñèòåëü-Ôèëüòð-è óñèëèòåëüè óñèëèòåëü?6åòåðîäèíÄåòåêòîðåíåðàòîððàçâåðòêè-a(ν)6-νèñ. 1. Ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà àíàëèçàòîðà ñïåêòðàÂîññòàíîâëåíèå ñïåêòðàëüíîãî ñîñòàâà âõîäíîãî ñèãíàëà f (t) ïðîèñõîäèò ïåðèîäè÷åñêè ñ íåêîòîðûì çàäàííûì ïåðèîäîì. Ýòî âðåìÿ ÿâëÿåòñÿ ïåðèîäîì ïîâòîðåíèÿ ïèëîîáðàçíîãî íàïðÿæåíèÿ, êîòîðîå âûðàáàòûâàåòñÿ ãåíåðàòîðîì ðàçâ¼ðòêè.
Ëèíåéíî íàðàñòàþùåå âî âðåìåíèíàïðÿæåíèå ñ ãåíåðàòîðà ðàçâ¼ðòêè ïîäà¼òñÿ íà ãåòåðîäèí, êîòîðûé ãåíåðèðóåò ïåðåìåííîå íàïðÿæåíèå ñ ÷àñòîòîé ïðîïîðöèîíàëüíîé ýòîìóíàïðÿæåíèþ, íî ñ ïîñòîÿííîé àìïëèòóäîé. Ïðè èçìåíåíèè ïèëîîáðàçíîãî íàïðÿæåíèÿ îò íóëÿ äî íåêîòîðîãî ìàêñèìàëüíîãî çíà÷åíèÿ ÷àñòîòàñèãíàëîâ, âûðàáàòûâàåìûõ ãåòåðîäèíîì, èçìåíÿåòñÿ â ïðåäåëàõ îò 128äî 188 êö. Èññëåäóåìûé ñèãíàë f (t) è ïåðåìåííîå íàïðÿæåíèå ñ ãåòåðîäèíà îäíîâðåìåííî ïîñòóïàþò íà ñìåñèòåëü.
Ïðè íåëèíåéíîì ñëîæåíèèýòèõ êîëåáàíèé íà âûõîäå ñìåñèòåëÿ âîçíèêàþò ñèãíàëû ñóììàðíîé èðàçíîñòíîé ÷àñòîòû. Äëÿ àíàëèçà èñïîëüçóåòñÿ òîëüêî ðàçíîñòíûé ñèãíàë. Ñìåøåíèå ÷àñòîò èññëåäóåìîãî ñèãíàëà è ÷àñòîòû ãåòåðîäèíà ëåæèò â îñíîâå áîëüøèíñòâà ñîâðåìåííûõ ðàäèîïðè¼ìíûõ óñòðîéñòâ ñóïåðãåòåðîäèíîâ.Ñî ñìåñèòåëÿ ñèãíàë ïîñòóïàåò íà èëüòð, êîòîðûé íàñòðîåí íà÷àñòîòó 128 êö. Òàêèì îáðàçîì ìû ¾èçâëåêàåì¿ èç ñïåêòðà âõîäíîãîñèãíàëà f (t) ïåðåìåííîå íàïðÿæåíèå ñ ÷àñòîòîé ðàâíîé ðàçíîñòè ÷àñòîòãåòåðîäèíà è èëüòðà. Çà âðåìÿ, ðàâíîå ïåðèîäó ïîâòîðåíèÿ ïèëîîáðàçíîãî íàïðÿæåíèÿ, èëüòð ïðîïóñêàåò êîëåáàíèÿ ñ ÷àñòîòàìè îò íóëÿàáîòà 3.6.1249Àíàëèçàòîð ñïåêòðàCK4-56h6Îñöèëëîãðàåíåðàòîð 5-54Ñèíõð.
I1:1h6h6h h66Yrèñ. 2. Ñõåìà äëÿ èññëåäîâàíèÿ ñïåêòðà ïåðèîäè÷åñêîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòèïðÿìîóãîëüíûõ èìïóëüñîâäî 60 êö. Çàòåì ýòè êîëåáàíèÿ äåòåêòèðóþòñÿ, óñèëèâàþòñÿ è ïîäàþòñÿ íà âåðòèêàëüíûé âõîä ýëåêòðîííî-ëó÷åâîé òðóáêè (ÝËÒ). Îäíîâðåìåííî ñèãíàë ñ ãåíåðàòîðà ðàçâ¼ðòêè ïîñòóïàåò íà ãîðèçîíòàëüíûéâõîä ÝËÒ.
Íà ýêðàíå àíàëèçàòîðà âîçíèêàåò, òàêèì îáðàçîì, ãðàèê,èçîáðàæàþùèé çàâèñèìîñòü àìïëèòóäû ãàðìîíèê îò ÷àñòîòû, ò.å. óðüå-ñïåêòð èññëåäóåìîãî ñèãíàëà.À. Èññëåäîâàíèå ñïåêòðà ïåðèîäè÷åñêîéïîñëåäîâàòåëüíîñòè ïðÿìîóãîëüíûõ èìïóëüñîâÑõåìà äëÿ èññëåäîâàíèÿ ñïåêòðà ïåðèîäè÷åñêîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè ïðÿìîóãîëüíûõ èìïóëüñîâ ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ. 2. Ñèãíàë ñ âûõîäà ãåíåðàòîðà ïðÿìîóãîëüíûõ èìïóëüñîâ 5-54 ïîäà¼òñÿ íà âõîä àíàëèçàòîðà ñïåêòðà è îäíîâðåìåííî íàâõîä Y îñöèëëîãðàà. Ñ ãåíåðàòîðà èìïóëüñîâ íà îñöèëëîãðà ïîäà¼òñÿ òàêæå ñèãíàë ñèíõðîíèçàöèè, çàïóñêàþùèé æäóùóþ ðàçâ¼ðòêóîñöèëëîãðàà. Ïðè ýòîì íà ýêðàíå îñöèëëîãðàà ìîæíî íàáëþäàòüñàìó ïîñëåäîâàòåëüíîñòü ïðÿìîóãîëüíûõ èìïóëüñîâ, à íà ýêðàíå ÝËÒàíàëèçàòîðà ñïåêòðà ðàñïðåäåëåíèå àìïëèòóä ñïåêòðàëüíûõ ñîñòàâëÿþùèõ ýòîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè. íàáëþäàåìîì ñïåêòðå îòñóòñòâóåò èíîðìàöèÿ îá àìïëèòóäå íóëåâîé ãàðìîíèêè, ò.
å. î âåëè÷èíå ïîñòîÿííîé ñîñòàâëÿþùåé; å¼ ìåñòîïîëîæåíèå (íà÷àëî îòñ÷¼òà øêàëû ÷àñòîò) îòìå÷åíî íåáîëüøèì âåðòèêàëüíûì âûáðîñîì.Ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ óñòàíîâêà.ÇÀÄÀÍÈÅ ýòîì óïðàæíåíèè èññëåäóåòñÿ çàâèñèìîñòü øèðèíû ñïåêòðà ïåðèîäè÷åñêîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè ïðÿìîóãîëüíûõ èìïóëüñîâ îò äëèòåëüíîñòè îòäåëüíîãî èìïóëüñà.1. Ñîáåðèòå ñõåìó ñîãëàñíî ðèñ. 2 è ïîäãîòîâüòå ïðèáîðû ê ðàáîòå, ñëåäóÿ òåõíè÷åñêîìó îïèñàíèþ, ðàñïîëîæåííîìó íà óñòàíîâêå.250Ñïåêòðàëüíûé àíàëèç è ñèíòåç ýëåêòðè÷åñêèõ ñèãíàëîâ2. Óñòàíîâèòå íà àíàëèçàòîðå ñïåêòðà ðåæèì ðàáîòû ñ îäíîêðàòíîé ðàçâ¼ðòêîé è ïîëó÷èòå íà ýêðàíå ñïåêòð èìïóëüñîâ ñ ïàðàìåòðàìè fïîâò == 103 ö; τι = 25 ìêñ; ÷àñòîòíûé ìàñøòàá mx = 5 êö/äåë.Ïðîàíàëèçèðóéòå, êàê ìåíÿåòñÿ ñïåêòð (∆ν è δν íà ðèñ.
6.3): à) ïðèóâåëè÷åíèè τι âäâîå ïðè íåèçìåííîì fïîâò = 1 êö; á) ïðè óâåëè÷åíèèfïîâò âäâîå ïðè íåèçìåííîì τι = 25 ìêñ.Îïèøèòå ðåçóëüòàòû èëè çàðèñóéòå â òåòðàäü êà÷åñòâåííóþ êàðòèíó.3. Ïðîâåäèòå èçìåðåíèÿ çàâèñèìîñòè øèðèíû ñïåêòðà îò äëèòåëüíîñòèèìïóëüñà ∆ν(τι) ïðè óâåëè÷åíèè τι îò 25 äî 200 ìêñ ïðè fïîâò = 1 êö.4. Ñêîïèðóéòå íà êàëüêó îãèáàþùèå ñïåêòðîâ ñ ïàðàìåòðàìè: fïîâò == 1 êö, mx = 5 êö/äåë, à) τι = 50 ìêñ, á) τι = 100 ìêñ. Çàïèøèòå íàêàëüêàõ ýòè ïàðàìåòðû è ïðèëîæèòå êàëüêè ê îò÷¼òó.5. Ïîñòðîéòå ãðàèê ∆ν(1/τι) è ïî åãî íàêëîíó óáåäèòåñü â ñïðàâåäëèâîñòè ñîîòíîøåíèÿ íåîïðåäåë¼ííîñòåé.Á. Èññëåäîâàíèå ñïåêòðàïåðèîäè÷åñêîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè öóãîâãàðìîíè÷åñêèõ êîëåáàíèéÝêñïåðèìåíòàëüíàÿ óñòàíîâêà.
Èññëåäîâàíèå ñïåêòðà ïåðèîäè÷åñêè ÷åðåäóþùèõñÿ öóãîâ ãàðìîíè÷åñêèõ êîëåáàíèé ïðîâîäèòñÿ ïî ñõåìå, èçîáðàæ¼ííîé íà ðèñ. 3. åíåðàòîð 6-34 âûðàáàòûâàåò ñèíóñîèäàëüíûå êîëåáàíèÿ âûñîêîé ÷àñòîòû. Íà âõîä ÀÌ (àìïëèòóäíàÿ ìîäóëÿöèÿ) ýòîãî ãåíåðàòîðà ïîäàþòñÿ ïðÿìîóãîëüíûå èìïóëüñû ñ ãåíåðàòîðà 5-54, à íà âûõîäå ìû ïîëó÷àåì âûñîêî÷àñòîòíûå ìîäóëèðîâàííûåêîëåáàíèÿ â âèäå îòäåëüíûõ êóñêîâ ñèíóñîèäû öóãîâ. Ýòè öóãè ñâûõîäà ãåíåðàòîðà 6-34 ïîñòóïàþò íà âõîä ñïåêòðîàíàëèçàòîðà è îäíîâðåìåííî íà âõîä Y îñöèëëîãðàà.
Ñèãíàë ñèíõðîíèçàöèè ïîäà¼òñÿíà âõîä X îñöèëëîãðàà ñ ãåíåðàòîðà èìïóëüñîâ.ÇÀÄÀÍÈÅ ýòîì óïðàæíåíèè èññëåäóåòñÿ çàâèñèìîñòü ðàññòîÿíèÿ ìåæäó áëèæàéøèìè ñïåêòðàëüíûìè êîìïîíåíòàìè îò ÷àñòîòû ïîâòîðåíèÿ öóãîâ.1. Ñîáåðèòå ñõåìó, èçîáðàæ¼ííóþ íà ðèñ. 3, è ïîäãîòîâüòå ïðèáîðû êðàáîòå, ðóêîâîäñòâóÿñü òåõíè÷åñêèì îïèñàíèåì.2.
Óñòàíîâèòå ÷àñòîòó íåñóùåé ν0 = 25 êö è ïðîàíàëèçèðóéòå, êàê èçìåíÿåòñÿ âèä ñïåêòðà: à) ïðè óâåëè÷åíèè äëèòåëüíîñòè èìïóëüñà âäâîå(τι = 50, 100 ìêñ äëÿ fïîâò = 1 êö); á) ïðè èçìåíåíèè ÷àñòîòû íåñóùåé:ν0 = 25, 10 èëè 40 êö.àáîòà 3.6.1251ÎñöèëëîãðàÀíàëèçàòîð ñïåêòðàgåíåðàòîð 6-34eg g g g 6AMg g6 6Ysåíåðàòîð 5-54Ñèíõð. K 1:1gg66èñ. 3. Ñõåìà äëÿ èññëåäîâàíèÿ ñïåêòðà ïåðèîäè÷åñêîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè öóãîââûñîêî÷àñòîòíûõ êîëåáàíèéÎïèøèòå ðåçóëüòàòû ýêñïåðèìåíòà èëè çàðèñóéòå êà÷åñòâåííóþ êàðòèíó â òåòðàäè.3. Ïðè èêñèðîâàííîé äëèòåëüíîñòè èìïóëüñîâ τι = 50 ìêñ èññëåäóéòåçàâèñèìîñòü ðàññòîÿíèÿ δν ìåæäó ñîñåäíèìè ñïåêòðàëüíûìè êîìïîíåíòàìè îò ïåðèîäà T (÷àñòîòû ïîâòîðåíèÿ èìïóëüñîâ fïîâò â äèàïàçîíå18 êö).4.
Ñêîïèðóéòå íà êàëüêó ñïåêòðû öóãîâ ñ ïàðàìåòðàìè: τι = 100 ìêñ,mx = 5 êö/äåë; à) fïîâò = 1 êö; á) fïîâò = 2 êö.Çàïèøèòå íà êàëüêàõ ýòè ïàðàìåòðû è ïðèëîæèòå êàëüêè ê îò÷¼òó.5. Ïîñòðîéòå ãðàèê δν(fïîâò ) è ïî åãî íàêëîíó óáåäèòåñü â ñïðàâåäëèâîñòè ñîîòíîøåíèÿ íåîïðåäåë¼ííîñòè.6. Ñðàâíèòå çàðèñîâàííûå íà êàëüêó ñïåêòðû:à) ïðÿìîóãîëüíûõ èìïóëüñîâ ïðè îäèíàêîâûõ ïåðèîäàõ è ðàçíûõäëèòåëüíîñòÿõ èìïóëüñà τι;á) öóãîâ ïðè îäèíàêîâûõ τι è ðàçíûõ ïåðèîäàõ;â) öóãîâ è ïðÿìîóãîëüíûõ èìïóëüñîâ ïðè îäèíàêîâûõ çíà÷åíèÿõ τιè T.Â.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
