1589804078-2cde108396dd371eaf2804e71cfaaddb (804030), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Первый способ: Ргес1иепсу Соп1го1 впеФЬос1 (Метод контроля частоты). Двойным щелчком мыши войдите в меню анализатора спектра, Выберите Ярап (Диапазон измерений) на вкладке Ярап Соийо1 (Установка диапазона измерений) и Ып (Линейный) на вкладке АтврБЙи~е (Амплитуда), На вкладке.И едиедср (Частота), введите Яств (Начальная) и Яид (Конечная) частоты — начальную частоту следует установить на 1кГц меньше исследуемой частоты ~~, а конечную частоту на 1кГц больше исследуемой часто- 9 ты; эти параметры частОты зададут начало и конец окна наблюдения таким образом, что значение частоты ~~ ока- жется в центре окна.
Нажмите .Еп1ег (Ввод) для ввода значений. 5. Запустите процесс моделирования. Поместите курсор в центр пика отображаемого спектра. В процессе перемещения маркера наблюдайте изменение значения частоты в нижней части окна — слева„и соответствующее изменение значения напряжения справа. Запишите значения частоты и найряжения в табл. 2, Удостоверьтесь, что значения амплитуды и частоты соответствуют параметрам сигнала, установленным в источнике сигнала переменного напряжения ~АС Ъ'о1йаде Яопгсе). Воспользовавшись формулой ~1), приведенной в разделе «Рабочая формула» на странице 12, вычислите мощность и запишите полученное значение в табл. 2. Зп иечпнпе: При отображении спектра сигнала важное значение имеет параметр'Кево1иг1оп Егег1пепсу (Разреше-: ние по частоте), Минимальное значение Кеяо1пФюп г'гес1пепсу, устанавливаемое на анализаторе спектра, равно конечному значению частоты ~е„д, деленному на 256 ~например, при Де,„„~ = 2кГц, Кево1п$1оп Ргео.
= 2кГц/256 = 7,813Гц). Если значение разрешения по частоте существенно превосходит минимальное, спектр может отображаться искаженно. В этом случае следует ввести в окошко меньшую величину ~при необходимости это может быть и минимальное значение разрешения), 6. При активном окне анализатора спектра нажмите комбинацию клавиш А11 + РгФБсгп (А1$ + РгпйЯсгееп) тем самым снимок активного окна будет скопирован в буфер обмена. Вставьте полученный снимок в файл отчета. 1Лучше, чтобы экран анализатора спектра был белым — для 10 Таблица 2.
Измеренные значения частоты и напряжения удобства последующей печати.) 7. Остановите моделирование. Двойным щелчком мыши войдите в свойства источника напряжения переменного тока и выберите Ъ'о1$аде Атр1Ипйе «Амплитуда напряжения) = 10Б и Ргес1пепсу «Частота) = ~6. 8. Установка параметров анализатора спектра. Второб способ: Брап гпеФЬой «Метод диапазонов). Текущая исследуемая частота равна ~2. Поэтому установите параметр Серег фгециепср «Центральная частота) равным ~~.
Введите значение Ярап «Диапазон измерений) равным 10кГц сделав так, получим общий диапазон частотного окна равным 10кГц. Нажмите Еп1ег «Ввод), Обратите внимание, что значения начальной и конечной частот вычисляются автоматически. 9. Оба продемонстрированных метода — Ргес1пепсу Сопйго1 тпе1Ьог1 (Метод контроля частоты) и 8рап ~пе1Ьос1 «Метод диапазонов) — могут быть использованы только раздельно «не одновременно). 10. Запустите процесс моделирования и переместите маркер сначала в левую часть окна, затем в правую,.
обращая внимание, что зна~ения частот левого края и правого соответ.ствуют Яаг~ и Яд4 параметрам. Для получения значения параметра Ярап «Диапазон), надо вычесть начальное 11 Таблица 3. Данные измерения частотного диапазона значение частоты из конечного. Запишите результаты в табл, 3, Проверьте параметры диапазона, 11.
Для частоты источника. напряжения ~'~ повторите измерения, описанные в пп. 5 и 6. Используя рабочую формулу ~1), вычислите мощность: Запишите все полученные значения ~частоты, напряжения и мощности) в нижнюю строку табл. 2. Сохраните снимок экрана анализатора спектра в файл отчета, Рабочая формула Мощность рассчитывается по формуле: 1/.2 р ГЕН В1 Дополнительное задание 1. Установите значения амплитуды источника напряжения переменного тока 1 В и частоты ~~. 2.
Установите . Ярам (Диапазон) = 15 кГц и Сеп1ег Ргедиепср ~Центральная частота) = ~6 — 5) кГц. Нажмите Еи1ех. 3. Удостоверьтесь, что начальное и конечное значения частотьт соответствуют выбранным значениям диапазона и центральной частоты. 12 Таблица 4. Данные дополнительного. задания 4. Заполните табл, 4 5. Сохраните снимок экрана анализатора спектрь в файл отчета.
Содержание отчета: Отчет должен .содержать следующие пункты 1) цель работы; 2) теоретические сведения; 3) схема для исследования спектра сигнала; 4) таблицы измеренных и расчетных данных; 5) снимки спектров, соответствующие разным параметрам сигнала; 6) выводы по результатам экспериментального исследования ~указать, какие исследования были проведены, перечислить основные приобретенные знания о предмете исследования).. Контрольные вопросы 1, Что такое спектр сигнала? 2. Каков спектр гармонического -сигнала? 3. Как изменится спектр гармонического сигнала при изме- нении его частоты? Лабораторная работа № 2 СПЕКТРАЛЬНОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ СИГНАЛОВ ПРЯМОУГОЛЬНОЙ И ПИЛООБРАЗНОЙ ФОРМЫ Цель работы Демонстрация характеристик гармоник сигнала с помощью анализатора спектра и ваттметра.
Теоретические сведения Теоретически синусоидальные сигналы представляются одной спектральной линией на графике зависимости амплитуды от частоты. При искажении исходного сигнала появляются дополнительные гармоники, отличные. от основной. Математически, складывая мощность каждой гармоники с мощностью основной гармоники, можно восстановить весь исходный сигнал, Другие формы сигнала, такие как, прямоугольная, треугольная и пилообразная содержат в себе бесконечное количество гармоник, сложение которых позволяет восстановить форму сигнала, найти его амплитуду и частоту.
Спектральный анализ является одним из основных средств для изучения параметров сигнала и его отдельных компонентов. Сигнал прямоугольной формы может быть представлен суперпозицией бесконечного количества синусоидальных сигналов, »астоты которых кратны основной частоте ю. Ряд Фурье. сигнала прямоугольной формы выглядит следующим образом: 4А .
1, 1 Г = — 8!пйl~+ —. В1пЗ~Л+ — 81нбМ~+..., ('2) 7Г 3 . 5 где А амплитуда прямоугольного сигнала, Замечание: Возможна другая — отличная от ~2) — форма представления сигнала прямоугольной формы — через косинусы. 14 Выбор той или иной формы представления — через синусы йли через косинусы определяется началом отсчета времени: при нечетной форме сигнала в представлении используются синусы, а при четной форме — косинусы. Как видно из формулы (2), амплитуды гармоник прямоугольного сигнала обратно пропорциональны номеру гармони- 4А Б7Г Среднеквадратичное значение напряжения гармоник меньше амплитудного значения в ~12 раз и определяется формулой: напр ' ля~/2 Частота п;ой гармоники равна иы, Чем больше гармоник используется в ряде Фурье, тем ближе форма восстанавливаемого сигнала к прямоугольной.
Идеальный сигнал прямоугольной формы включает в себя бесконечное количество гармоник, Сигнал пилообразной формы так же, как и прямоугольной, может быть представлен суперпозицией бесконечного количества синусоидальных сигналов, частоты которых кратны основной частоте с . Ряд Фурье пилообразного сигнала выглядит следующим образом; 2А, 1. 1, 1 Г = — нп~Л вЂ” — ип 2~А+ — оп Зсмк — — ып4~А+.... ~3) 7Г 2 3 4 Амплитуды и среднеквадратичные значения напряжения гармоник пилообразного сигнала уменьшаются о увеличением номера гармоники и и определяются,.соответственйо, формулами: Епил 2 ~ ~ пил ~иг ' пег~/2 Основная частота 2тг ы = —, где Т вЂ” период сигнала.
Т' Так как амплитуды гармоник высоких порядков во много раз меньше амплитуды основной частоты, то вычисление гармоник, как правило, происходит до 5-го порядка, Сигналы прямоугольной и пилообразной формы относятся к импульсным сигналам. Для характеристики импульсного сигнала применяют величину, которая определяет отношение периода повторения импульсов к длительности отдельного импульса. Эта величина носит название скважность, Скважность не может иметь значения меньше 1. Величина,'равная 1, соответствует случаю, когда длительность сигнала равна периоду следования импульсов — в эгом случае: как только один импульс заканчивается, тут же начинается следующий. В англоязычной литературе используется величина, обратная скважности, которая называется коэффициентом заполнения (Впту сус1е); Можно записать соотношение: где Я скважность, Т период повторения импульсов, т длительность импульса, О коэффициент заполнения (Ви1у сус!е).
Частое применение на практике находит прямоугольный сигнал со скважностью 2 — такой сигнал называется меандр. Следует обратить внимание на взаимосвязь термина скважность и коэффициента заполнения ~0п1у сус1е). Скважность 5 является безразмерной величиной. В англоязычной литературе, коэффициент заполнения О (Впту сус1е), как правило, измеряется в процентах. Но обе величины всего лишь разные представления одного и того же. И, чтобы не было путаницы, необходимо понимать, что имеется в виду.
Скважность — это отношение периода следования импульсов к длительности импульса, а коэффициент заполнения О 10и1у сус1е) — отношение длительности импульса к периоду их следования, то есть эти величины находятся в обратной пропорциональности друг к другу. 16 Описание схем опытов Объект исследовании: Анализатор спектра.
Схема его включения в экспериментальном исследовании приведена на рис. 3, Назначение схемных элементов: В,1 резистор, служыций в качестве нагрузки. Измерительные приборы Хг С1' функциональный генератор; имитирует источник входного гармонического сигнала; ХЧ'М1 ваттметр; служит для измерения мощйости; ХЯС1 — осциллограф; используется для контроля формы сигнала на выходе генератора переменного напряжения; ХЯА1 — анализатор спектра; используется для определения спектра выходного сигнаЛа.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
