Контрольные вопросы

1. Что такое периодический сигнал? Запишите математическое выражение периодического сигнала. Приведите примеры периодических сигналов.

2. Приведите формулы разложения периодического сигнала в ряд Фурье. Покажите связь спектра периодического сигнала с коэффициентами ряда Фурье.

3. Понятие амплитудной и фазовой спектральной диаграммы периодического сигнала. Нарисуйте в общем случае наиболее полный спектр периодического сигнала при известном периоде Т данного сигнала.

4. Как вычисляется постоянная составляющая периодического сигнала S(t)? Как можно при заданной временной диаграмме S(t) периодического сигнала графически определить постоянную составляющую этого сигнала?

5. Как вычисляется первая и k-ая гармоника периодического сигнала S(t)? При известном периоде Т периодического сигнала чему равна частота первой гармоники периодического сигнала? А чему равна частота k-ой гармоники этого сигнала?

6. Нарисуйте спектр следующего гармонического сигнала:

u(t)=5cos (2 π 10⁴ t – π/6) В.

7. Нарисуйте спектр периодического сигнала u(t), если этот сигнал представлен в виде суммы таких гармоник:

u(t)=0.3+2cos(2π100t+π/4)+cos(2π300t-π/3)+0,1cos(2π600t)мВ.

Определите период данного сигнала.

Лабораторная работа №2 Простейшие сигналы, приборы для их генерации и измерения параметров

Цель работы: приобретение начальных навыков работы с основными источниками сигналов (генераторами высокой и низкой частоты) и измерительной аппаратурой (вольтметром переменного напряжения и осциллографом).

Краткое описание лабораторной установки

В работе используется сменный блок, верхняя панель которого изображена на рис. 1. Генератор высокочастотных сигналов Г4-42 или генератор низкочастотных сигналов ГЗ-33 подключается к гнездам Г1. Входной сигнал от ГЗ-33 обеспечивает формирование периодической импульсной последовательности (рис.2,б). Переключатели В1, В2 позволяют проводить выбор вида сигнала, подводимого к выходу блока, куда в гнезда Г4 подключается измерительная аппаратура (милливольтметр В3-38 или осциллограф С1-76).

Лабораторное задание

1. Ознакомление с правилами эксплуатации осциллографа С1-76.

2. Провести калибровку осциллографа. Для этого:

   1. Включить осциллограф, подключить его вход с помощью кабеля к внутреннему источнику калибровочного сигнала.

   2. Включить источник калибровочного сигнала и измерить амплитуду этого сигнала по экрану осциллографа с учетом положения ручек "Цена деления" и "Множитель". Если результат измерения отличается от установленной величины амплитуды калибровочного сигнала, то следует провести коррекцию масштаба осциллографа по оси "Y" ручкой плавной настройки "Усиление", и в дальнейшем положение этой ручки не изменять.

   3. Проверить правильность работы генератора горизонтальной развертки, измерив период калибровочного сигнала по экрану осциллографа и сравнив его с установленной величиной периода калибровочного сигнала. Если результат измерения периода отличается от периода калибровочного сигнала, то следует провести коррекцию масштаба по оси «X» ручкой плавной настройки «Развертка». В дальнейшем положение этой ручки не изменять.

      Рис. 1. Вид верхней панели лабораторной установки

      а) б) Рис.2. а-Амплитудно-модулированный сигнал с гармоническим законом модуляции; б -Импульсный сигнал;

3. Ознакомление с правилами эксплуатации генератора низкочастотных сигналов ГЗ-33.

   1. Включить генератор и установить на его выходе гармоническое напряжение с частотой F* и эффективным значением 1,5В, а затем с той же частотой и эффективным значением 40мВ.

   2. Подать эти установленные сигналы на вход осциллографа, подключив его кабелем к гнездам Г4. Наблюдать осциллограммы подаваемых от Г3-33 сигналов, рассчитать частоту и сравнить с установленным значением.

   3. Увеличить частоту сигнала генератора ГЗ-33 в 2 раза; в 10 раз, наблюдая изменение соответствующих осциллограмм.

4. Ознакомление с правилами эксплуатации генератора высокочастотных сигналов Г4-42.

   1. Включить генератор и после пятиминутного прогрева провести калибровку его выходного напряжения (выставив измеритель "Уровень" на риску "К").

   2. Определить цену деления верньера генератора вблизи частоты f* путем перестройки его частоты с помощью верньерного устройства в пределах двух ближайших рисок основной шкалы генератора и сопоставления известного изменения частоты с количеством делений верньера, соответствующих такому изменению.

   3. Установить выходной высокочастотный гармонический сигнал с частотой f* и эффективным значением 250мВ; 400мкВ. Наблюдать эти сигналы на осциллографе, подключив переключателем стенда его вход к выходу генератора Г4-42 (к точке Г1).

   4. Включить внутренний источник модулирующего гармонического сигнала с частотой модуляции 1кГц. Установить на выходе генератора Г4-42 амплитудно-модулированное колебание с несущей частотой f* , эффективным значением 0,4В и коэффициентом модуляции М*. Наблюдать его на экране осциллографа.

   5. Перевести генератор в режим "Внешняя модуляция". Подключить кабель от генератора ГЗ-33 к клемме "Внешняя модуляция" высокочастотного генератора Г4-42. Подать от низкочастотного генератора гармонический сигнал с частотой F* и амплитудой 1,5В; 3В. Наблюдать на осциллографе и зарисовать вид получаемых на выходе высокочастотного генератора сигналов.

5. Ознакомление с правилами эксплуатации милливольтметра переменного напряжения ВЗ-38

   1. Включить милливольтметр ВЗ-38 и с помощью переключателей стенда подать на его вход сигнал от ВЧ-генератора.

   2. Измерить величину эффективного напряжения высокочастотного сигнала на выходе генератора Г4-42 для двух его значений, выставляемых на генераторе в соответствии с п. 4.3, сопоставить результат измерения с показаниями шкалы генератора.

6. Измерение параметров исследуемых радиосигналов.

   1. Установить эффективное значение выходного напряжения ВЧ-генератора равным 0.9В при частоте 200кГц.

   2. Измерить с помощью милливольтметра ВЗ-38 эффективное значение сигналов: u1 (немодулированный высокочастотный гармонический сигнал на выходе Г4-42), u₂ (промодулированный частотой 400Гц сигнал этого же генератора при коэффициенте модуляции М*) и u₃ (напряжение импульсного сигнала - вид этого сигнала соответствует рис. 2,б - получаемого при установке переключателя В2 стенда в положение "7").

   3. .Измерить с помощью осциллографа С1-76 амплитудные значения сигналов u_l, U_2min и U_2max (см. рис.2,а) и u₃. Сопоставить результаты с эффективными значениями напряжений u₁, u₂ и u₃.

   4. Провести с помощью осциллографа измерение периодов повторения сигналов u_l, u₂ и u₃. Сопоставить их с периодами сигналов, генерируемых источником колебаний.

   5. Провести с помощью осциллографа измерение коэффициента модуляции М сигнала u₂, который можно вычислить по формуле:

М=(U_2max-U_2min)/(U_2max+U_2min).

Сопоставить результаты измерения с величиной установленного коэффициента модуляции М*.