Кафедра ТОР

Метрология и радиоизмерения

О Т Ч Е Т

ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 6

«Измерение спектров и нелинейных искажений»

Работу выполнил:

студент гр.  _______ ____ ___

(Ф.И.О.) (Подпись) (Дата)

Работу принял:

преподаватель __ ____ ___

(Ф.И.О.) (Подпись) (Дата)

I. Цель работы

1. Изучение основных свойств метода аналогового фильтрового последовательного анализа спектров.

2. Изучение основных свойств метода цифрового анализа спектров на основе дискретного преобразования Фурье.

3. Ознакомление с параметрами периодических напряжений, определяемыми по их амплитудным спектрам, приобретение практических навыков измерения этих параметров.

II. Объекты измерений, средства измерений и требуемая точность измерений

Объекты исследований:

- программная модель последовательного фильтрового анализатора спектра;

- выходное напряжение функционального генератора блока BNC-2120;

- выходное напряжение функционального генератора SFG-2110;

- выходное напряжение функционального генератора осциллографа GOS-620FG;

- программная модель дискретизатора;

- программная модель вычислителя спектра по алгоритму дискретного преобразования Фурье (ДПФ).

Средства измерений:

- анализатор спектра СК4-56;

- виртуальный анализатор спектра, выполненный с помощью платы NI PCI-6070E и программы на языке LabVIEW;

- универсальный осциллограф GOS-620FG;

- функциональный генератор SFG-2110;

- генератор сигналов низкочастотный Г3-118.

Требуемая точность измерений: максимально возможная при использовании данных средств измерений.

III. Программа работы

1. Ознакомиться с основными понятиями о спектрах периодических и почти периодических напряжений.

2. Ознакомиться с параметрами периодических напряжений, определяемыми по амплитудным спектрам этих напряжений.

3. Ознакомиться с принципом действия последовательных фильтровых анализаторов спектра и влиянием на их параметры свойств анализирующих фильтров.

4. Ознакомиться с расположением и назначением органов управления аналогового фильтрового последовательного анализатора спектра СК4-56, а также с его краткими техническими характеристиками.

5. Экспериментально исследовать спектры выходных гармонических и амплитудно-модулированных колебаний с помощью анализатора спектра СК4-56.

6. Ознакомиться с дискретизацией периодических аналоговых напряжений и основными ее особенностями.

7. Ознакомиться с дискретным преобразованием Фурье и использованием разных временных окон при анализе спектров колебаний.

8. Экспериментально исследовать спектры выходных гармонических и амплитудно-модулированных колебаний с помощью виртуального цифрового анализатора спектра.

IV. Результаты выполнения лабораторного задания

Часть 1. Ознакомление с особенностями спектров радиотехнических колебаний и основными приемами их вычисления

Таблица 1.1 – Примеры пересчёта децибел в разы и разов в децибелы

№ п/п	Отношение напряжений		Отношение напряжений
	дБ	разы	разы	дБ
1	16	6.32	8,91	18.99
2	23	14.1	50	33.97
3	41	112.2	70,8	37
4	57	707	158,1	43.9
5	66	2000	300	49.5

Ориентировочная амплитудная спектральная диаграмма колебания, содержащего 5 гармонических составляющих

Рисунок 1а – с линейным масштабом по вертикали		Рисунок 1б – с логарифмическим масштабом по вертикали

Часть 2. Ознакомление с параметрами напряжений, определяемыми по их амплитудным спектрам

Формулы для определения:

Коэффициента гармоник «гармонического» напряжения:

Коэффициента модуляции тонального АМК:

Парциального коэффициента модуляции АМК:

,

где _{– амплитуда i-той боковой (левой или правой) составляющей спектра;}

_{– амплитуда несущего колебания (центральной составляющей спектра).}

Коэффициента гармоник огибающей АМК:

Часть 3. Ознакомление с принципом последовательного фильтрового анализа спектра по виртуальной модели такого анализатора

Исследование последовательного фильтрового анализатора спектра с перестраиваемым полосовым анализирующим фильтром

Семейство амплитудно-частотных характеристик ПФ (п.3.2.9):

Таблица 3.1. – Избирательные свойства ПФ с полосой пропускания «0,50 кГц».

Уровень	Полоса пропускания, кГц
-3 дБ	0.5
-60 дБ	1.85

Исследование последовательного фильтрового анализатора спектра с неперестраиваемым ПФ и переносом исследуемого спектра.

Таблица 3.2. – Определение разрешающей способности моделируемого анализатора спектра при полосе пропускания ПФ «0,5 кГц».

Частота 1-й гармонической составляющей, кГц	Частота 2-й гармонической составляющей, кГц	Уровень максимума кривой, В	Уровень минимального различимого «провала», В
2,00	2.4	4,04	4.4
Разрешающая способность моделируемого анализатора спектра равна 0.7 кГц

Таблица 3.3. – Измерение амплитуды большей составляющей моделируемым анализатором спектра

Частоты гармонических составляющих: 2,00 кГц и 2,50 кГц; амплитуда составляющей «2,00 кГц» равна 4,00 В
Амплитуда составляющей «2,50 кГц», В	Пиковый уровень для составляющей «2,00 кГц», В	Относительная погрешность измерения амплитуды составляющей «2,00 кГц», %
4,00	4,078798	1.93
3,00	4,058086	1.43
2,00	4,037375	0.93
1,00	4,016663	0.42
0,40	4,004236	0.11
0,10	3,982243	0.446
0,04	3,981937	0.454

Таблица 3.4. – Измерение амплитуды меньшей составляющей моделируемым анализатором

Частоты гармонических составляющих: 2,00 кГц и 2,50 кГц, амплитуда составляющей «2,50 кГц» равна 4,00 В
Амплитуда составляющей «2,00 кГц», В	Полоса пропускания ПФ, кГц	Пиковый уровень для составляющей «2,00 кГц», В	Относительная погрешность измерения амплитуды составляющей «2,00 кГц», %
4,00	0.49	4,078798	1.932
3,00	0.48	3,023384	0.773
2,00	0.48	2,073562	3.548
1,00	0.48	1,083447	7.702
0,40	0.48	0,475117	15.81
0,10	0.48	0,175408	42.99
0,04	0.48	0,115466	65.358