Спектры колебаний в электронных устройствах, страница 6

3.4.3. Скважностью периодической последовательности импульсов называется отношение периода к длительности импульсов. Импульсная последовательность, у которой длительность импульсов равна длительности паузы, называется меандр. На графике спектра такой последовательности частоты четных гармоник совпадают с нулями огибающей. В результате спектр меандра содержит только нечетные гармоники.

4. Лабораторное задание

4.1. Исследовать спектр периодической последовательности прямоугольных импульсов, а также связь между параметрами импульсов (длительность, частота следования, амплитуда) и формой амплитудного спектра.

4.1.1. Собрать схему рис. 1 и установить на выходе генератора периодическую последовательность положительных прямоугольных импульсов. Параметры колебаний взять из таблицы вариантов, приведенной в п. 1.2..

4.1.2. Снять с помощью виртуального осциллографа временной график периодической последовательности прямоугольных импульсов.

4.1.3. Построить амплитудный и фазовый спектры. Измерить ширину спектра по уровню 0,707 и 0,1 от максимального значения огибающей. Необходимые дополнительные построения на графиках выполнить вручную. Нижнюю частоту спектра принять равной нулю.

4.1.4. Проанализировать графики обоих спектров и сделать выводы о форме  амплитудного спектра и связи ее с параметрами последовательности прямоугольных импульсов.

4.2. Исследовать амплитудный спектр прямоугольных импульсов со скважностью Q=2, т.е. с периодом равным удвоенной длительности импульсов. Для этого построить амплитудный спектр и проанализировать его особенности, сравнив со спектром по п. 4.1. Длительность импульсов оставить в соответствии с заданием.

4.3. Исследовать аналогично амплитудно-частотный спектр периодической последовательности положительных пилообразных импульсов. Импульсы установить с одинаковыми передним и задним фронтами и с амплитудой равной амплитуде прямоугольных импульсов. Период задать равным периоду прямоугольных импульсов в предыдущем пункте. Измерить ширину спектра по уровню 0,707 и 0,1. Сравнить результаты измерений и сам амплитудный спектр со спектром прямоугольных импульсов п.4.2.

4.4. Исследовать изменение спектральных характеристик периодической последовательности прямоугольных импульсов в зависимости от изменения основных параметров периодического колебания: амплитуды, длительности и периода импульсов.

4.4.1. Построить амплитудный спектр периодической последовательности прямоугольных импульсов при двух – трех значениях амплитуды. Оставшиеся два параметра последовательности поддерживать неизменными. Измерить ширину спектра по уровню 0.707 относительно амплитуды первой гармоники. Сделать по графикам выводы о влиянии амплитуды на спектр и его ширину. Чтобы наглядно отразить связь спектра с варьируемым параметром, начальные значения параметров импульсов установить из задания. Последующие значения рационально менять на 20-30%.

4.4.2. Исследовать аналогично влияние длительности импульсов на спектр последовательности при постоянном периоде и амплитуде.

4.4.3. Исследовать аналогично влияние величины периода следования импульсов на форму и ширину амплитудного спектра.

5. Вопросы для самопроверки

5.1. Что такое прямое и обратное преобразование Фурье? Чем отличается спектр периодического колебания от спектра непериодического?

5.2. Почему в спектре периодического колебания присутствуют только гармоники и отсутствуют составляющие на промежуточных частотах? Чему равны частоты гармоник?

5.3. На каких частотах огибающая спектра периодической последовательности прямоугольных импульсов становится равной нулю?

5.4. Почему спектры пилообразных колебаний содержат меньше высокочастотных составляющих, чем спектры прямоугольных импульсов?

5.5. Как меняется высокочастотная часть спектра импульсной последовательности, если длительность фронтов импульсов увеличивается за счет сглаживания формы в инерционных цепях?

5.6. Как должны измениться параметры периодической последовательности прямоугольных импульсов, чтобы спектр полностью сохранил свою форму, но растянулся вдвое по шкале частот?

ЛИТЕРАТУРА

1. Каяцкас А.А. Основы радиоэлектроники: Учеб. Пособие для студентов вузов по спец. «Констр. и производство радиоаппаратуры». – М.: Высш. шк., 1988. Стр.13 – 35

2. Нефедов В.И. Основы радиоэлектроники: Учебник для вузов. – М.: Высш. шк., 2002. Стр.83 – 103.

3. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. – М.: Высш. шк., 2000.