2.3. Описание лабораторного устройства
В лаборатории используются реальное и виртуальное устройства.
Реальное устройство собрано в блоке 2 лабораторного стенда (рис. 2.5) и содержит генератор 16 ФУ, генераторы сигналов различного типа, анализатор и синтезатор сигналов. Описание этого устройства и практического задания подробно приведено в учебном пособии [4].
Рис. 2.5
Виртуальное устройство. Содержит анализатор спектра и синтезатор сигналов.
Анализатор спектра (рис. 2.6) функционирует согласно алгоритму (2.12) и содержит генератор 16 ФУ, перемножитель, интегратор и генераторы сигналов: синусоидальной, треугольной, прямоугольной и пилообразной формы.
Рис. 2.6
Органы
управления анализатором весьма просты:
справа имеются клавиши выбора исследуемого
сигнала, снизу под ними две ручки
«Амплитуда, В» и «Фаза, град.» для
установки амплитуды и начальной фазы
(временного сдвига) сигналов, а внизу
слева – клавиши для установки
соответствующей функции Уолша (в двоичной
системе). Запуск анализатора на измерение
осуществляется кнопкой
(вверху слева) на инструментальной
панели. Значения коэффициента
выводятся в окнах «integral
x(t)»
(с точностью до второго знака после
запятой) и «Array
3»
(с точностью до пятого знака). Сам
сигнал, ФУ и произведение его на ФУ можно
наблюдать на экране прибора. На рис. 2.6
на экране представлены: 1
– период синусоидального сигнала, 2
– первая ФУ, 3
– их произведение. Масштаб по осям
устанавливается автоматически или его
можно выставить по желанию.
Рис. 2.7
Синтезатор сигналов (рис. 2.7) осуществляет алгоритм (2.13). Правая часть окна содержит клавиши набора коэффициентов ФУ. Слева сверху – экран прибора, снизу – клавиши установки ФУ (в двоичной системе). Можно вывести на экран любую из 16 ФУ.
На рис. 2.7 показан пример синтеза пилообразного (нарастающего) напряжения.
2.4. Предварительное задание
1. Изучите основные вопросы темы по конспекту лекций и литературе [1, с. 17–20, 429–440; 3, с. 13–18].
2.
Постройте временные диаграммы результата
перемножения заданного сигнала с
амплитудой
(или размахом
)
с каждой из 16 ФУ, упорядоченных по Уолшу.
Вид сигнала приведен в табл. 2.1 и указывается преподавателем.
Таблица 2.1
3.
Для заданного (в п. 2) сигнала рассчитайте
спектр в базисе 16 ФУ. Постройте график
нормированного спектра (т. е.
).
4. Восстановите (синтезируйте) исходный сигнал в соответствии с полученным в п. 3 спектром. Постройте график.
5. Рассчитайте относительную ошибку синтеза.
2.5. Практическое задание
Включите анализатор спектра и пронаблюдайте все 16 ФУ. Сравните их с изображенными на рис. 2.4.
Для заданного сигнала введите его параметры.
Пронаблюдайте осциллограммы на выходе перемножителя для всех ФУ. Сравните их с диаграммами предварительного задания.
Измерьте 16 спектральных коэффициентов ( ,
)
и определите их нормированные
значения, т. е.
.
Постройте нормированный спектр, сравнив
его с рассчитанным в предварительном
задании.Включите синтезатор спектра. Синтезируйте сигнал по полученным в п. 4 коэффициентам. Зарисуйте осциллограмму синтезированного сигнала.
Повторите п. 4 и п. 5 для смещенного во времени сигнала
.