Практическая часть Лабораторная работа №1 «Исследование периодических сигналов»

Цель работы: Изучение аналитического, временного и спектрального представления сигналов в радиотехнике.

1. Исследование гармонического колебания

Задание № 1. Провести теоретическое исследование математической модели (ММ) гармонического сигнала.

1. Записать ММ гармонического сигнала (аналитическое представление).

2. Построить осциллограмму и теоретически рассчитанный по формулам (17-20) амплитудный спектр сигнала (в масштабе по осям). Если частота сигнала определяется как F=N кГц, где N номер Вашего варианта. Амплитуда сигнала равна N вольт.

Задание № 2. Провести компьютерное моделирование временного описания (осциллограммы) ММ гармонического сигнала.

1. Собрать в программном пакете Multisim схему исследования (см. рис. 24).

2. От генератора на резистивную нагрузку (R_н=1 Ом) подать гармонический (синусоидальный сигнал). На генераторе частоту исследуемых сигналов установить F=N кГц, амплитуду сигнала установить равной N вольт.

Рис. 24. Схема исследования периодических сигналов

3. Временное описание ММ сигнала (осциллограмму) распечатать (зарисовать) с осциллографа с указанием масштабов по осям.

Задание № 3. Провести компьютерное моделирование спектрального описания ММ гармонического сигнала.

1. Спектральное описание сигнала (спектр) распечатать (зарисовать) с анализатора спектра с указанием масштабов по осям.

2. Аналогично исследовать спектр сигнала можно, используя меню Simulate/ Analyses/ Fourier Analysis... (рис. 25), получить спектр исследуемого сигнала (для схемы, представленной на рис. 24). В диалоговой панели установки параметров Фурье-анализа частоту основной гармоники (Fundamental frequency) установить равной N кГц. Число исследуемых гармоник 9...20, линейный (Linear) масштаб по вертикальной оси (область Result, поле Vertical scale).

3. Распечатать (зарисовать) амплитудный спектр исследуемого сигнала.

Задание № 4. Сравнительный анализ результатов теоретического расчета и компьютерного моделирования ММ гармонического сигнала.

1. Провести сравнительный анализ теоретических расчетов и результатов моделирования с помощью программного пакета Multisim.

2. На основании анализа письменно сформулировать выводы.

Рис. 25. Окно выбора параметров для Фурье-анализа сигнала

2. Исследование последовательности положительных прямоугольных видеоимпульсов

Методика выполнения заданий аналогична пункту 1 с учетом рекомендаций:

Задание № 1. Провести теоретическое исследование ММ последовательности видеоимпульсов. Частота следования видеоимпульсов в последовательности равна F = NкГц, длительность импульса составляет 50% от длительности периода повторения. Амплитуда сигнала равна N вольт.

Задание № 2. Провести компьютерное моделирование.

Длительность прямоугольного импульса в генераторе установить равной 50% от длительности периода (Duty cycle = 50).

Параметр смещение (Offset = N Вольт). Пример настроек генератора приведен на рис. 26.

(Задания № 3, № 4 выполняются как в пункте 1).

Рис. 26. Окно выбора параметров исследуемого сигнала

Задание № 5. Провести компьютерное моделирование ММ последовательности прямоугольных импульсов с длительностью прямоугольного импульса 20% от длительности периода (Duty cycle=20). Методика исследования аналогична заданиям 1-4 пункта 2.