Краткие сведения из теории

Периодическая последовательность прямоугольных импульсов

Бигармонический сигнал

2.6 Бигармонический сигнал состоит из двух гармонических сигналов, частоты которых не обязательно находятся в кратных соотношениях. Такими сигналами в данном случае будут: вышеупомянутый “1кГц” из блока ИСТОЧНИКИ СИГНАЛОВ и 1,2 кГц от встроенного ЗГ типа Г3-111. Оба этих сигнала надо подать на входы сумматора, выставив напряжение каждого из них по 0,5 В. Для этого использовать встроенный вольтметр В7-38. Подать суммарный сигнал сначала на осциллограф, зафиксировать его форму с указанием периода суммарного сигнала, а затем на вход ПК, зафиксировав его спектр.

2.7 Периодическая последовательность прямоугольных импульсов формируется в блоке КОДЕР. “Нули” и ”единицы” цифрового сигнала задаются пятью тумблерами (b₁¸b₅) со светодиодной индикацией с надписью ПЕРЕДАНО.

2.8 Соединить выходные гнёзда КОДЕРА с входом осциллографа и ПК.

2.9 Набрать в КОДЕРЕ комбинацию 10000 (длительность импульса Т=512 мкс, а период – 17Т). Зафиксировать в отчёте форму и спектр сигнала.

2.10 Повторить п.2.9, набрав комбинацию 11000 (длительность импульса 2Т=1024мкс, период – 17Т).

2.11 Повторить п. 2.9 для комбинации 11110 (длительность импульса 4Т=2048мкс, период – 17Т).

Содержание отчета

1. Название сигнала, осциллограмма с указанием периода сигнала, спектрограмма с указанием амплитуд в делениях и частот составляющих в Герцах;

2. Выводы.

Контрольные вопросы:

1. Какова математическая связь формы периодического сигнала и его спектра?

2. То же для непериодических (однократных) сигналов.

3. Что такое прямое и обратное преобразование Фурье?

4. В каких случаях можно применить ряд Фурье для спектрального анализа?

5. Меняется ли спектр сложного сигнала при прохождении его через линейную цепь (например, ФНЧ)?

6. Меняется ли форма моногармонического сигнала при прохождении его через ФВЧ?

7. Меняется ли форма сложного сигнала при прохождении его через линейный четырёхполюсник?

8. Что такое спектральная плотность амплитуд?

9. Влияет ли фазовый спектр сигнала на его форму?

10. От каких параметров сигнала зависит спектр периодической последовательности прямоугольных импульсов?

11. Как связана длительность сигнала и ширина его спектра?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

"ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ФОРМЫ И СПЕКТРА СИГНАЛОВ

БЕЗИНЕРЦИОННЫМ НЕЛИНЕЙНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ "

Цель работы: изучение формы и спектра сигналов на выходе резистивной цепи, содержащей нелинейный безинерционный элемент при моно- и бигармоническом воздействии.

Исследование нелинейной цепи задача весьма сложная в том отношении, что при математическом описании функционирования такой системы мы сталкиваемся с проблемой решения нелинейных дифференциальных уравнений. Известно, что здесь не применимы большинство приёмов и методов, которые позволяют относительно легко решать линейные дифференциальные уравнения с постоянными коэффициентами. Тем не менее, в ряде случаев исследования нелинейных систем удаётся довести до конца простыми способами. Для этого достаточно потребовать, чтобы нелинейная зависимость вида:

U_вых(t)=f(U_вх,t) (3.1)

Не содержала явно времени. Физически такое требование означает безинерционность нелинейного элемента, т.е. мгновенное установление выходной реакции вслед за изменением внешнего входного воздействия. Безинерционных нелинейных элементов, строго говоря, не существуют. Однако эта идеализация достаточно точна, если характерное время изменения входного сигнала значительно превышает время установления процесса внутри самого нелинейного элемента.

В радиотехнике нелинейные элементы – это чаще всего полупроводниковые приборы – диоды, биполярные и полевые транзисторы. Современные полупроводниковые приборы достаточно совершенны по своим частотным свойствам. Поэтому предположение о безинерционном характере внутренних процессов в нелинейных радиотехнических элементах часто бывает оправданным.

Функциональную зависимость, рассмотренную ранее можно представить как простейшую математическую модель нелинейного элемента. Особенность её состоит в том, что здесь не фигурируют процессы, происходящие внутри элемента. Принято говорить, что имеют дело с внешней характеристикой системы.

Можно выделить класс элементов с однозначными вольтамперными характеристиками и класс элементов, характеристики которых содержат участки многозначности.

Классификация цепей

Радиотехнические цепи и элементы, используемые для осуществления преобразовании сигналов и колебаний (преобразование исходного сообщения в электрический сигнал и кодирование, генерация высокочастотных колебаний, управление колебаниями (модуляция), выделение сообщения из высокочастотного колебания (детектирование о декодирование)) можно разбить на следующие классы:

- линейные цепи с постоянными параметрами,

- линейные цепи с переменными параметрами,

- нелинейные цепи.

В реальных радиоустройствах четкое выделение линейных и нелинейных цепей и элементов не всегда возможно. Отнесение одних и тех же элементов к линейным или нелинейным часто зависит от уровня воздействующих на них сигналов.

Радиотехническое устройство независимо от своего назначения и уровня сложности представляет собой систему, т.е. совокупность физических объектов, между которыми существуют определенные взаимодействия.

Т

Рисунок 3.1 - Система (системный оператор)

На вход подается исходный сигнал, а с выхода снимается преобразованный сигнал.

Система представляет <<черный ящик>>, если интересуются лишь связью между сигналами на входе и выходе и не описывают внутренние процессы в системе. Сигнал U_вых - результат воздействия системного оператора Т на сигнал U_вх.

U_вых=Т U_вх (3.2)

Дата добавления: 2014-12-17