Исследование спектров периодических колебаний специальной формы
а) Меандр
| 
| 
|
| 0.3365 | 0.3333 | |
| 0.2019 | 0.2000 |
б) Треугольный сигнал
|
|
| 
|
| 0.1183 | 0.1111 | |
| 0.0458 | 0.04 |
в) Пилообразный сигнал
|
|
| 
|
| 0.4990 | 0.4218 | |
| 0.2552 | 0.2874 | |
| 0.2303 | 0.2109 | |
| 0.1573 | 0.1701 | |
| 0.1477 | 0.1406 |
Наблюдение спектров частотно – модулированного сигнала
На генераторе установлен режим синусоидальных колебаний, f = 100кГц
Осуществляем гармоническую частотную модуляцию с частотой fм = 10кГц высокочастотного напряжения генератора Г1 для трех случаев, измеряем амплитуды (A) напряжения генератора Г2, при которых данный случай реализуется.
| a) В спектре имеются только три составляющие (остальные пренебрежимо малы) А = 28 mV Δf = 110 – 90 = 20кГц Δw = 2π Δf Ω = 2π fм Δw/ Ω = Δf / fм m = Δw/ Ω = 20/10 = 2 |
| b) Гармоника несущей частоты исчезает в 1-й раз A = 245mV Δf = 145 - 55 = 90кГц m = Δw/ Ω = 90/10 = 9 |
| c) Гармоника несущей частоты исчезает во 2-й раз A = 560 mV Δf = 180 – 10 = 170кГц m = Δw/ Ω = 17 |
Исследование спектров периодической последовательности прямоугольных импульсов
τ = 12,5 мкс - длительность прямоугольных импульсов
Рассчитываем и устанавливаем F = 
такой, чтобы скважность q (q = 
)равнялась 10,8,15
Между нулями огибающей содержится соответствующее число гармоник.
Амплитуда А = 2*0,5*10 = 10V
q = 10  Т = 120мкс, F = 8кГц
|
|
q = 8 Т = 96мкс, F =10кГц
|
|
q = 15 Т = 180мкс, F = 6кГц
|
|
| Устанавливаем частоту F =8кГц, меняем τ так, чтобы скважность была q = 5, т.е τ = 25мкс | ||
| 
| |
Сопоставим форму огибающей спектральной диаграммы при q = 5 с функцией: φ(f) = 
Исследование преобразования спектров последовательности прямоугольных импульсов линейными цепями
τ = 20мкс; q = 5 T = 100мкс, F = 
= 10кГц
1) Фильтр верхних частот (ФВЧ)
C = 620 пФ, R = 1кОм
= 257 кОм
| На входе цепи | |
| 
|
| На выходе цепи | |
| 
|
ФВЧ работает как дифференцирующая цепь
2) Фильтр нижних частот (ФНЧ)
С = 15нФ, R = 10кОм
| На входе цепи | |
| 
|
| На выходе цепи | |
| 
|
ФНЧ работает как интегрирующая цепь
Вывод
В данной лабораторной работы были исследованы спектры различных электрических колебаний и зависимость спектров от параметров электрической схемы.
В части первой были исследованы спектры колебаний специальной формы – меандра, треугольного и пилообразного. Расчет гармоник совпадает с данными эксперимента, что подтверждает правильность измерений.
Во второй части были исследованы спектры частотно-модулированного сигнала. Также был произведен расчет частот девиации и индекса модуляции для каждой из трех характерных картин на экране анализатора спектра.
В третьей части проводились исследования спектра последовательности прямоугольных импульсов в зависимости от параметров – скважности, периода, частоты и длительности. Были зарисованы спектры для разных параметров периодической последовательности. Они отличаются друг от друга количеством гармоник между нулями огибающей, высотой гармоник спектра и расстоянием между гармониками. Форма огибающей сходна по форме с функцией |sin(x)/x|. Это говорит о достоверности измерений.
В части четвертой были исследовано преобразование последовательности прямоугольных импульсов фильтрами нижних и верхних частот. Для обеих фильтров по соответствующим формулам были рассчитаны огибающие, которые приблизительно совпали с экспериментально полученными спектрами.
Исследование спектров имеет существенное значение в современной электронике. Благодаря анализаторам спектров можно получить информацию о некоторых сигналах, которые нам необходимо исследовать. В частности, мы можем получить такую информацию, как распределение энергии по различным гармоникам, присутствующим в разложении заданного сигнала в ряд Фурье.
