Лабораторная работа 8

СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПЕРИОДИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Цель работы: исследование связи формы и параметров периодических сигналов с их амплитудными и фазовыми спектрами.

ОПИСАНИЕ ПРОГРАММЫ

СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА

Рабочее окно программы для исследования спектров периодических сигналов показано на рис. 29. В его верхней части изображается временная диаграмма исследуемого сигнала, а в нижней – спектры амплитуд и фаз. Рабочее разрешение экрана 800× 600 пиксель.

Рис. 29

В правом верхнем углу расположена панель управления программой. На ней расположен переключатель для выбора сигналов и регуляторы их параметров. Все изменения немедленно отображаются на временной диаграмме.

После установки требуемых параметров нажимается кнопка «Вычисление спектров» и на графиках отображаются спектры амплитуд и фаз сигналов. Численные значения амплитуд и фаз первых двадцати гармоник выдаются в таблицу в правой нижней части экрана.

Программа обеспечивает синтез (суммирование гармоник) сигнала по его спектру. Для этого регуляторами задаются начальный номер гармоники и их количество.

Затем нажатием кнопки «Синтез» на временной диаграмме отображается полученная функция времени. Кнопкой «сброс»

график очищается, и переход в режим синтеза возможен по-

сле нажатия кнопки «Вычисление спектров».

Программа определяет ширину спектра сигнала при заданном уровне мощности, регулятор которого находится в центре рабочего окна.

Регистрация результатов исследований производится копированием экрана монитора через системный буфер Windows нажатием клавиши «Print screen». После этого изображение вводится в заранее открытый файл редактора Word для формирования отчета по лабораторной работе.

Пример такого перехвата экрана показан на рис. 28.

ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАДАНИЕ

1. Исследуйте спектр гармонического сигнала с амплитудой , периодом при задержке . Установите задержку от периода сигнала . Затем установите периода.

Сравните спектры амплитуд и фаз этих трех сигналов. Проверьте свойства запаздывания и симметрии сигналов.

2. Выберите пилообразный сигнал при , , , исследуйте его спектры амплитуд и фаз. Обратите внимание на похожесть формы пилообразного и гармонического сигналов. Сравните их спектры.

Установите задержку от периода. Сравните спектры смещенного и исходного сигналов, проверьте свойство (теорему) смещения.

3. Исследуйте спектры амплитуд и фаз периодической последовательности прямоугольных импульсов при исходных значениях параметров , , , скважности сигнала ( - длительность импульса) и длительности фронта в процентах от .

Увеличьте период сигнала до . Как изменяются спектры амплитуд и фаз? Проверьте свойство изменения временного масштаба сигнала. Рассмотрите влияние на спектры амплитуд и фаз длительности импульсов, изменяя их скважность от 2 до 10.

Как изменяется при этом ширина спектра при учитываемой доле мощности 90% () и 99% (), значения которых внесите в табл. 18. Определите ширину спектра по положению первого нуля огибающей спектра.

Постройте графики зависимости ширины спектра от длительности импульса.

Таблица 18

4. Проанализируйте спектр пачки из двух импульсов при скважности и произвольной задержке. Этот сигнал

можно рассматривать как сумму двух импульсных потоков той же длительности (скважности) при соответствующих смещениях.

Установите эти последовательности прямоугольных импульсов в моделирующей программе, определите их спектры амплитуд и фаз. Для третьей гармоники проверьте свойство линейности спектров. Сделайте выводы. Сравните ширину спектра пачки импульсов и одиночной последовательности.

5. Установите импульсную последовательность при скважности . Проведите синтез этого сигнала при числе гармоник 5, 10, и 30. Сравните результаты, сделайте выводы.