1. Передача данных в графический постпроцессор probe осуществляется директивой

.PROBE [<ПЕРЕМ>] [<ПЕРЕМ>],

Где перем – исследуемая переменная (ток, напряжение). Результаты расчета данных записываются в файл с расширением .Dat.

2. Расчет переходных процессов производится по директиве

.TRAN <ИНТЕРВАЛ> <ВРАНАЛ>,

где ИНТЕРВАЛ – интервал вывода результатов вычислений в виде таблиц или графиков (не нужно путать с шагом интегрирования, который выбирается программой автоматически);

ВРАНАЛ – время анализа (анализ всегда начинается с нулевого момента времени), принимаем его равным периоду сигнала.

3. Спектральный анализ выполняется после окончания расчета переходного процесса (в задании должна быть директива .TRAN) с помощью дискретного преобразования Фурье по директиве

.FOUR <F> <ПЕРЕМ> <ПЕРЕМ>

где F – линейная частота сигнала, , где – период сигнала;

ПЕРЕМ – исследуемая переменная (ток, напряжение).

Рассчитываются амплитуды постоянной составляющей и девяти первых гармоник . При этом анализу подвергается временной интервал от равный ВРАНАЛ– до ВРАНАЛ. Также по соотношению

рассчитывается коэффициент нелинейных искажений.

В результате использования такой директивы в выходном файле с расширением .out появляется таблица со следующими данными

DC COMPONENT – амплитуда постоянной составляющей ;

FREQUENCY (HZ) – линейные частоты первых девяти гармоник (Гц);

FOURIER COMPONENT – амплитуды первых девяти гармоник;

PHASE (DEG) – начальные фазы гармоник.

4. Конец задания отмечается директивой

.END

2. Спектральный анализ сигналов

Основной целью лабораторной работы является исследование спектральных характеристик заданных периодических сигналов и проведение спектрального анализа сигнала для импульсной зависимости.

2.1. Краткие теоретические сведения

При разложении периодического сигнала в ряд Фурье по тригонометрическим функциям в качестве ортогональной системы

(2.1)

или

(2.2)

система функций (2.2) приводит к тригонометрической форме ряда Фурье, а система (2.1) – к комплексной форме. Между этими двумя формами существует простая связь.

Воспользуемся сначала ортогональной системой (2.2). Тогда ряд Фурье должен быть записан в форме

,

где – циклическая частота,

,

.

Учитывая, что , получаем

.

Коэффициенты часто записывают в виде

,

где

, (2.3)

. (2.4)

При этом модуль – четная функция относительно , а аргумент – нечетная функция.

Общее выражение (3) можно записать в виде

.

Теперь нетрудно перейти к тригонометрической форме ряда Фурье. Учитывая, что , можно записать

. (2.5)

Вместо выражения (2.5) часто встречается следующая форма записи:

, (2.6)

где

, (2.7)

, (2.8)

.

Заметим, что если сигнал четный относительно , т. е. , то в тригонометрическом ряде остаются только косинусные коэффициенты, т. к. произведение – функция нечетная, а интеграл от нечетной функции есть нуль. Для нечетной относительно функции обращаются в нуль коэффициенты , и ряд состоит только из синусов.

Две характеристики – амплитудная и фазовая, т. е. модули и аргументы комплексных коэффициентов ряды Фурье, полностью определяют структуру частотного спектра периодического колебания. Наглядное представление о «ширине» спектра дает графическое изображение спектра амплитуд. В качестве примера на рис. 2.1,а построен спектр коэффициентов , а на рис. 2.1,б – спектр амплитуд для одного и того же периодического колебания.

а)	б)
Рис. 2.1

Спектр периодической функции называется линейчатым или дискретным, т. к. состоит из отдельных линий, соответствующих дискретным частотам