Федеральное агентство связи Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский Технический Университет Связи и Информатики (МТУСИ) Кафедра метрологии, стандартизации и измерений в инфокоммуникациях Лабораторная работа №4 Аппаратурный анализ спектра сигналов Выполнила студентка группы БРА1101 Тюрина А.В. Проверила Дон Л.А. Москва 2013 2 ЦЕЛИ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ 1. Изучить особенности гетеродинного анализатора спектра последовательного типа и получить навыки практической работы с ним. 2. Овладеть методами анализа спектров сигналов различного типа. ПЕРЕЧЕНЬ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ АППАРАТУРЫ анализатор спектра С4-25 (либо С4-45); генератор Г6-27 измерительных сигналов специальной формы, формирующий колебания гармонической, треугольной, прямоугольной (меандр) и пилообразной формы в диапазоне частот, с возможностью частотной модуляции от внешнего источника модулирующего колебаия; генератор Г3-102 гармонического колебания низкой частоты, используемого в качестве модулирующего для Г6-27; генератор Г5-56 прямоугольных однополярных импульсов; электронно-лучевой осциллограф С1-75. ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ 1. Блок схема 1: ГССФ ЭЛО Вых. Вх. Y АС Вх. Для прямоугольного колебания (меандр): 𝑒(𝑡) = 2𝐸[sin(𝜔1 𝑡) + sin(3𝜔1 𝑡) sin(5𝜔1 𝑡) sin(7𝜔1 𝑡) + + +⋯] 3 7 5 ; 𝜋 Для линейно-пилообразного колебания: 𝑒(𝑡) = 2𝐸[sin(𝜔1 𝑡) − sin(2𝜔1 𝑡) sin(3𝜔1 𝑡) sin(4𝜔1 𝑡) + − +⋯] 2 3 4 ; 𝜋 Для линейно-треугольного колебания: 𝑒(𝑡) = 2𝐸[sin(𝜔1 𝑡) + где: 𝐸 - размах колебаний; 𝑓1 - частота повторения; 𝜔1 = 2𝜋𝑓1 - угловая частота. sin(3𝜔1 𝑡) sin(5𝜔1 𝑡) sin(7𝜔1 𝑡) + + + ⋯] 32 52 72 , 𝜋2 3 Форма сигнала Пилообраз н. Меандр Измеренная частота гармоник, кГц Част . сигн . 𝒇, кГц 𝒇𝟏 0.6 500 Треуг. Гармон. 𝒇𝟑 − 𝒇𝟏 𝒇𝟓 − 𝒇𝟑 𝟐𝒇 𝟐𝒇 рас 𝒇𝟑 𝒇𝟓 ч 1⁄ 1.75 2.97 1.15 0.22 2 0.58 7.72 2.95 1.14 1.23 0 0.56 1.75 2.89 0.59 1.73 2.99 1.19 1.14 1.14 1.26 0 0 𝑼𝟐 𝑼𝟏 𝑼𝟑 𝑼𝟏 рас ч 0.48 1⁄3 0.001 1⁄3 0.001 1⁄9 0.006 0 изм 𝑼𝟒 𝑼𝟏 0.23 рас ч 1⁄ 4 0.21 1/3 0 0.001 0.07 0.001 0 0 0.001 0.007 изм изм Изменение полосы пропускания от 3 до 70 кГц: Вывод: чем больше полоса пропускания, тем больше спектр и хуже разрешающая способность. 2. Блок схема 2: ГПИ Вых. ЭЛО АС Вх. Y Вх. Спектральная плотность импульса: 𝑆(𝜔) = 𝐸𝜏И sin(𝜔1 𝜏И⁄2) 𝜔1 𝜏И⁄2 2𝜋𝑓𝜏 = 𝜋, 2 𝑓1 = 2𝜋𝑓𝜏 = 2𝜋, 2 𝑓2 = Первый лепесток: 1 𝑓 1 Ширина лепестка: 𝑓. Второй лепесток: 2 𝑓 4 1 Ширина лепестка: 𝑓2 − 𝑓1 = 𝑓. 𝐸𝜏 Высота лепестка: ℎ2 = 3𝜋⁄2. Третий лепесток: 𝐸𝜏 Высота лепестка: ℎ3 = 5𝜋⁄2. ℎ3 3 = ℎ2 5 Длительность импульса, мкс 1 0.5 0.2 Ширина лепестков, МГц первого рассч. измер. 1 0.753 2 1.593 5 3.981 второго рассч. измер. 1 1.05 2 1.801 5 4.293 Изменение длительности импульсов: 𝜏 = 1 мкс 𝜏 = 0.2 мкс 𝜏 = 0.5 мкс Отношение высот 3-го и 2𝒉 го лепестков 𝟑⁄𝒉 𝟐 рассчитанное измеренное 0.6 0.6 0.6 0.57 0.56 0.42 5 Вывод: при уменьшении длительности импульсов увеличивается верхняя частота спектра и разрешающая способность. Изменение частоты повторения импульсов: Вывод: при уменьшеннии частоты повторения заполняющих в каждом лепестке спектра. импульсов уменьшается количество
