МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ, СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Ордена Трудового Красного Знамени Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования Московский Технический Университет Связи Информатики
Факультет
Сети и системы связи (СиСС)
Кафедра
«Метрологии, стандартизации и измерений в инфокоммуникациях»
ОТЧЁТ по лабораторной работе №4/4
по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация» на тему «Аппаратурный анализ спектров сигнала»
Выполнили |
|
|
Студент группы БРВ2201 |
_________________________ |
Велит А.И. |
Студент группы БРВ2201 |
_________________________ |
Мусаев Д.Ш. |
Студент группы БРВ2201 |
_________________________ |
Зейналов Р.А. |
Проверил |
|
|
Д.т.н., доцент,профессор |
_________________________ |
Строганова Е.П. |
Москва 2025
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целями выполняемой лабораторной работы являются:
Изучение особенностей гетеродинного анализатора спектра последовательного типа;
Получение навыков практической работы с гетеродинным анализатором спектра последовательного типа;
Овладение методами анализа спектров сигналов различного типа.
2.РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ
2.1. РАСЧЁТ ОТНОШЕНИЯ АМПЛИТУД ГАРМОНИК
Формулы для расчёта амплитуды гармоники любого номера для различных сигналов представлены ниже:
Для прямоугольного – формула (2.1.1);
Для пилообразного – формула (2.1.2);
Для треугольного – формула (2.1.3);
Для гармонического – формула (2.1.4).
Расчёты производились для амплитуды сигнала в один вольт E 1 V. Для удобства расчёта формулы приведены к зависимости от величины ωt.
|
|
|
|4 E |
|
sin((2 n-1) ωt)| |
|
|
|
|
|||||||
|
Urec(ωt,n) | |
π |
|
|
|
|
2 n-1 |
| |
, |
|
|
(2.1.1) |
||||
|
|
|
| |
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|2 E |
-1 |
n-1 |
|
sin(n ωt) |
| |
, |
|
(2.1.2) |
|||||
|
Usaw(ωt,n) | |
π |
|
|
n |
|
| |
|
||||||||
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
||
Utrg |
|8 E |
|
|
n-1 |
|
sin((2 n-1) ωt)| |
|
(2.1.3) |
||||||||
(ωt,n) | |
π |
2 -1 |
|
|
|
(2 n-1) |
2 |
|
| |
, |
|
|||||
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
||
|
Uharm(ωt,n) E |
0n-1. |
|
|
|
|
(2.1.4) |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для прямоугольного сигнала при величине ωt 1отношения 3,5,7 гармоник к первой будет равно:
Urec(ωt,3)÷Urec(ωt,1)=0.228 ,
Urec(ωt,5)÷Urec(ωt,1)=0.054 ,
Urec(ωt,7)÷Urec(ωt,1)=0.038 .
Для пилообразного сигнала при величине ωt 1отношения 2,3,4 гармоник к первой будет равно:
Usaw(ωt,2)÷Usaw(ωt,1)=0.54 ,
Usaw(ωt,3)÷Usaw(ωt,1)=0.056 ,
Usaw(ωt,4)÷Usaw(ωt,1)=0.225 .
Для треугольного сигнала при величине ωt 1отношения 3,5,7 гармоник к первой будет равно:
Utrg(ωt,3)÷Utrg(ωt,1)=0.046 ,
Utrg(ωt,5)÷Utrg(ωt,1)=0.006 ,
Utrg(ωt,7)÷Utrg(ωt,1)=0.003 .
Для гармонического сигнала при величине ωt 1отношения 2,3,4 гармоник к первой будет равно:
0V÷Uharm(ωt,1)=0 ,
0V÷Uharm(ωt,1)=0 ,
0V÷Uharm(ωt,1)=0 .
Графики спектра всех сигналов представлены ниже, на рисунках ниже.
1.1
1
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
Urec(ωt,n) (V)
n
Рисунок 2.1.1 – График спектра прямоугольных импульсов
0.57
0.52
0.47
0.42
0.37
0.32
0.27 |
|
Usaw(ωt,n) (V) |
|
0.22
0.17
0.12
0.07
0.02
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 n 8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 2.1.2 – График спектра пилообразных импульсов
0.7
0.63
0.56
0.49
0.42
0.35
0.28
0.21
0.14
0.07
0
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
Utrg(ωt,n) (V)
n
Рисунок 2.1.3 – График спектра треугольных импульсов
0.5
0.45
0.4
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
Uharm(ωt,n) (V)
n
Рисунок 2.1.3 – График спектра треугольных импульсов
2.2. РАСЧЁТ ОТНОШЕНИЙ МАКСИМУМА ЛЕПЕСТКОВ ОГИБАЮЩЕЙ ПРЯМОУГОЛЬНОГО ИМПУЛЬСА
Необходимо рассчитать отношения максимума третьего лепестка огибающей спектра прямоугольных импульсов к максимуму второго лепестка огибающей спектра прямоугольных импульсов для трёх разных длительностей импульса: τ1 0.2 μs, τ2 0.5 μs, τ3 1 μs. Частота следования импульсов
равна f 1 kHz.
Формула для расчёта амплитуды лепестков представлена ниже:
| |
sin(x÷Hz)| |
|
|
S(x,τ) |E τ |
x |
|. |
(2.2.1) |
| |
| |
|
|
Тогда максимумы второго и третьего лепестков находятся соответственно в следующих точках соответственно:
x |
2 |
(τ) 2 π |
+4 π f, |
(2.2.2) |
|
|
|
τ |
|
||
|
|
|
|
|
|
x3 |
(τ) |
4 π |
+4 π f. |
(2.2.3) |
|
|
|
|
τ |
|
|
Тогда отношение максимумов требуемых лепестков огибающей спектра последовательности прямоугольных однополярных импульсов равно:
S x3 τ1 ,τ1 ÷S x2 τ1 ,τ1 =0.157 |
, |
S x3 τ2 ,τ2 ÷S x2 τ2 ,τ2 =1.988 |
, |
S x3 τ3 ,τ3 ÷S x2 τ3 ,τ3 =1.02 . |
|
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1. НАСТРОЙКА СПЕКТРОАНАЛИЗАТОРА
Рисунок 3.1.1 – Записи во время эксперимента
3.2. РАСЧЁТ ОТНОШЕНИЯ ГАРМОНИК РАЗЛИЧНЫХ СИГНАЛОВ
Рисунок 3.2.1 – Записи во время эксперимента
3.3. РАСЧЁТ МОДУЛЯЦИОННОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЧМ ГЕНЕРАТОРА
Рисунок 3.3.1 – Записи во время эксперимента
3.4. АНАЛИЗ ОГИБАЮЩЕЙ СПЕКТРА ДНОПОЛЯРНЫХ ИМПУЛЬСОВ РАЗНОЙ ДЛИТЕЛЬНОСТИ
Рисунок 3.4.1 – Записи во время эксперимента