Выполнение работы–
Настройка формы сигнала во временной области
Ознакомились с имеющейся аппаратурой на рабочем месте и настроили аппаратуру в соответствии с документацией из лабораторной работы.
Настроили отображение формы исследуемого сигнала. Вывели изображение на экран осциллографа с 5-10 периодами сигнала. Занесли выбранные параметры в таблицу 2.
Таблица 2. Настройки NI PXI-5402
Параметр |
Значение |
Форма выходного сигнала |
Гармонический сигнал |
Амплитуда, В |
5 |
Частота, кГц |
125 |
Смещение нуля, В |
0 |
Сопротивление нагрузки, МОм |
>1 |
Настройка частотной области. Спектр сигнала
Выбрали анализируемый канал и тип оконного преобразования. Выбрали тип и источник изображения для измерения. Разобрались в смещении спектра по оси частот с помощью горизонтального смещения в соответствии с методическими указаниями. Частотные характеристики увеличили на 10 (Zoom x10). Занесли выбранные параметры в таблицу 3.
Таблица 3. Настройки анализатора спектра
Параметр |
Значение |
Полоса обзора (Span), МГц |
12,5 |
Частота дискретизации (Sample rate), МГц |
12,5 |
Частотное разрешение (Frequency), МГц |
1,25 |
Единица измерения, dB |
10 |
Настройка генератора сигналов на выдачу стандартных форм и снятие амплитудного спектра
Настроили генератор
на выдачу двойной амплитуды –
.
Поочередно запускали сигналы стандартной формы (синус, меандр, импульсный сигнал, пилообразный, треугольный сигнал) на различный частотах (до 1 МГц) с различными амплитудами и при различном использовании оконных функций: Hanning, Flattop, Rectangular.
Более точные значения амплитудных спектров занесли в таблицу 4.
Таблица 4.1. Полученные результаты синус-сигнала (Flattop)
Параметр |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Ak изм,дБВ |
5,05 |
-50 |
-50 |
-50 |
-50 |
-50 |
-50 |
-50 |
Ak изм, В |
5,28 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
fгарм., кГц |
125 |
250 |
375 |
500 |
625 |
750 |
875 |
1000 |
Так как на частоте >125 Гц, не наблюдались лепестки, то в столбцах 2-8 записаны шумовые значения в [дБВ].
В соответствии с вариантом 1, рассчитали 4 главных лепестков спектра для заданных частот и амплитуд сигналов меандра и занесли их в таблицу 4.2, где Ak рас – рассчитанные значения по формулам (3-5)
Таблица 4.2. Полученные результаты меандр-сигнала (Flattop)
Параметр |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Ak изм,дБВ |
13,10 |
-50 |
-6,15 |
-50 |
-15,01 |
-50 |
-21,08 |
-50 |
Ak изм, В |
6,39 |
- |
0,70 |
- |
0,25 |
- |
0,12 |
- |
fгарм., кГц |
125 |
250 |
375 |
500 |
625 |
750 |
875 |
1000 |
Ak рас, дБВ |
13,07 |
- |
-6,02 |
- |
-14,89 |
- |
-20,74 |
- |
Ak рас, В |
6,37 |
- |
0,71 |
- |
0,25 |
- |
0,13 |
- |
|
-0,03 |
- |
0,13 |
- |
0,1 |
- |
0,34 |
- |
|
-0,02 |
- |
0,01 |
- |
0,003 |
- |
0,005 |
- |
Произведем необходимые теоретические вычисления:
Из нечетности функции меандра получаем, что интеграл от косинуса по симметричному отрезку равен 0.
Подставим в формулу (3) значения формул (4) и (5):
Переведем из [В] в [дБВ]
Для самопроверки, можем воспользоваться уже готовым разложением в ряд Фурье для данного сигнала.
Значения совпали с небольшой погрешностью
Произвели аналогичные
вычисления для
.
Рисунок 4. Изображения сигнала формы меандра
Таблица 4.3. Полученные результаты пилообразного сигнала (Rectangular)
Параметр |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Ak изм,дБВ |
251m |
-9,35m |
-9,75m |
-10,9m |
-13,7m |
-19,3m |
-17,7m |
-17,3m |
Ak изм, В |
1,45568 |
1,41269 |
1,41263 |
1,41244 |
1,41199 |
1,41108 |
1,41134 |
1,41140 |
fгарм., кГц |
125 |
250 |
375 |
500 |
625 |
750 |
875 |
1000 |
Рисунок 5. Изображения сигнала пилообразной формы
Таблица 4.4. Полученные результаты треугольного сигнала (Hanning)
Параметр |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Ak изм,дБВ |
2,65 |
-50 |
-16,1 |
-50 |
-24,9 |
-50 |
-31,3 |
-50 |
Ak изм, В |
1,92 |
- |
0,22 |
- |
0,08 |
- |
0,04 |
- |
fгарм., кГц |
125 |
250 |
375 |
500 |
625 |
750 |
875 |
1000 |
Рисунок 6. Изображения сигнала треугольной формы