ЛР4 / 4
.docxМИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ, СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Ордена Трудового Красного Знамени федеральное
государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Московский технический университет
связи и информатики»
────────────────────────────────────
Кафедра метрологии, стандартизации и измерений
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
№4
по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификации»
на тему:
«Аппаратурный анализ спектра сигналов»
Выполнили: студ. гр. БЗС2002
Ломакин Алексей
Проверил: Грычкин С.Е.
(Осенний семестр)
Москва 2023
Цель работы:
1. Изучить особенности гетеродинного анализатора спектра последовательного типа и получить навыки практической работы с ним.
2. Овладеть методами анализа спектров сигналов различного типа.
Состав лабораторной установки:
Анализатор спектра C4-45;
Генератор Г6-27 измерительных сигналов специальной формы;
Генератор Г3-102 гармонического колебания низкой частоты;
Генератор Г5-54 прямоугольных однополярных импульсов;
Электронно-лучевой осциллограф С1-75.
Пункт 1
Рис.1 Схема соединения приборов №1
Предварительный расчет:
А. Прямоугольные колебания (Меандр)
Б. Линейно-пилообразное колебание:
В. Линейно-треугольное колебание:
Таблица №1
Форма сигнала |
Част. сигн. f, кГц |
Измеренная частота гармоник, кГц |
f3 - f1 2f |
f5 - f3 2f |
U2/U1, дБ |
U3/U1, дБ |
U4/U1, дБ |
||||||||||
f1 |
f3 |
f5 |
расч |
изм |
расч |
изм |
расч |
изм |
|||||||||
Пилообр |
400 |
400 |
1222 |
2068 |
1,03 |
1,06 |
0,5 |
|
|
|
0.25 |
|
|||||
Меандр. |
470 |
2068 |
3572 |
2 |
1,88 |
0 |
0 |
|
|
0 |
0 |
||||||
Треугол. |
470 |
1316 |
2021 |
1,058 |
0,88 |
0 |
0 |
|
|
0 |
0 |
||||||
Гармон. |
470 |
- |
- |
- |
- |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
||||||
Изменение полосы пропускания ΔfФ кварцевого фильтра анализатора от 3 до 70 кГц:
Рисунок 2 – спектрограмма пилообразного колебания при ΔfФ = 3 кГц
Рисунок 3 – спектрограмма пилообразного колебания при ΔfФ = 35 кГц
Рисунок 4 – спектрограмма пилообразного колебания при ΔfФ = 70 кГц
При определении масштаба развёртки по оси частот основным способом с помощью частотных меток получили значение 470 кГц.
При определении масштаба развёртки вспомогательным способом получили значение (800-400)/1 = 400 кГц:
Рисунок 5 – совмещение первой гармоники спектра со 2 вертикальной линией при частоте сигнала 400 кГц
Рисунок 6 – совмещение первой гармоники спектра с 3 вертикальной линией при частоте сигнала 800 кГц
Реальные спектры сигналов:
Рисунок 7 – реальный спектр пилообразного колебания
Рисунок 8 – реальный спектр прямоугольного колебания («меандр»)
Рисунок 9 – реальный спектр треугольного колебания
Рисунок 10 – реальный спектр гармонического колебания
Пункт №2
Рисунок 11 - схема соединения приборов №2
Таблица №2
f0=0.9 МГц Fм=25кГц |
||||||||||||||
Параметры |
Порядковые № обращений в ноль компонент ЧМ спектра |
|||||||||||||
несущей |
1-й пары боковых |
2-й пары боковых |
3-й пары боковых |
4-й пары боковых |
||||||||||
1-е |
2-е |
3-е |
4-е |
1-е |
2-е |
3-е |
1-е |
2-е |
3-е |
1-е |
2-е |
1-е |
2-е |
|
m |
2,4 |
5,52 |
8,65 |
11,8 |
3,83 |
7,02 |
10,2 |
5,14 |
8,42 |
11,6 |
6,38 |
9,76 |
7,59 |
11,1 |
Fд = mFM, кГц |
60 |
138 |
216.25 |
295 |
95.75 |
175.5 |
255 |
128.5 |
210.5 |
290 |
159.5 |
244 |
189.75 |
277.5 |
UM |
0,15 |
0,3 |
0,5 |
0,7 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,3 |
0,5 |
0,7 |
0,4 |
0,6 |
0,4 |
0,55 |
Пункт № 3
Рисунок 12 - схема соединения приборов № 3
Предварительный расчет:
Задание: рассчитать для огибающей спектра (по форме совпадающей со спектральной плотностью одного импульса) величину отношения максимумов (высот) третьего и второго лепестков огибающей спектра h3/h2 для однополярных прямоугольных импульсов с частотой следования 1кГц и длительностью 1, 0.5 и 0.2 мкс. Определить ширину первого и второго лепестков спектра.
Расчетные формулы для нахождения ширины и высоты лепестков:
|
Ширина лепестка |
Высота лепестка |
Первый лепесток |
|
|
Второй лепесток |
|
|
Третий лепесток |
|
|
Отношений высоты третьего и второго лепестков:
Таблица № 3
Длитель-ность импульса, мкс |
Ширина лепестков, МГц |
Отношение высот третьего и второго лепестков h3/h2 |
|||||
первого |
второго |
Рассчитанное |
Измеренное, Дб |
||||
Рассч. |
Измер. |
Рассч. |
Измер. |
||||
1,0 |
1 |
1 |
1 |
0,986 |
0,6 |
0,63 |
|
0,5 |
2 |
1,902 |
2 |
1,841 |
0,56 |
||
0,2 |
5 |
3,59 |
5 |
3,8 |
0,5 |
||
Спектрограммы первых трёх лепестков прямоугольных импульсов длительностью 1, 0.5, 0,2 мкс:
Рисунок 13 – спектрограмма первых трёх лепестков прямоугольного импульса длительностью 1 мкс
Рисунок 14 – спектрограмма первых трёх лепестков прямоугольного импульса длительностью 0.5 мкс
Рисунок 15 – спектрограмма первых трёх лепестков прямоугольного импульса длительностью 0.2 мкс