3.3. Описание лабораторного устройства
Анализатор
спектра (рис. 3.6). Это стандартный
виртуальный прибор XSA1 в
среде NI Multisim
10. В палитре «Управление полосой» (Span
Control) установите «Ширину
полосы» (Set Span).
В палитре «Частота» (Frequency)
введите диапазон сканирования (Span),
начальную (Start), центральную
(Center) и конечную (End)
частоту. В палитре «Амплитуда» (Amplitude)
выберите линейный масштаб (Лин) и
соответствующую чувствительность
(шкала – Range, Вольт на
деление). «Разрешение» (Resclution
Freq.) – разрешение по
частоте. Для измерения уровня спектральной
составляющей следует воспользоваться
маркером, который обозначен красной
линией с треугольником на верхней части
экрана. В исходном состоянии он находится
в левом верхнем углу. Маркер передвигается
либо «мышкой», либо «прокруткой» –
клавишами
(влево) и
(вправо),
которые расположены под экраном
анализатора. Между клавишами находятся
два окна, в левом окне выводится частота
измеряемой гармоники, в правом –
амплитуда.
|
|
Рис. 3.6
Синтезатор сигнала (рис. 3.7). Виртуальный прибор выполнен в среде LabVIEW 8. Он содержит генератор пятнадцати гармоник и постоянную составляющую. В левых окнах вводятся амплитуды напря-
Рис. 3.7
жения гармоник, в правых –
их начальные фазы. Затем осуществляется
запуск синтезатора, для чего нажимается
кнопка
,
расположенная слева на панели
инструментов.
3.4. Предварительное задание
1. Изучите основные вопросы темы по конспекту лекций и литературе [1, с. 20–27; 2, с. 30–34].
2. Рассчитайте амплитудный и фазовый спектр (первые десять составляющих) сигнала, приведенного в табл. 3.1. Вид указывается преподавателем.
Постройте
амплитудную (нормированную
)
и фазовую спектральные диаграммы.
Таблица 3.1
|
|
|
|
|
|
3. Представьте колебания, заданные в п. 2, в виде суммы первых десяти членов ряда Фурье. Определите получающуюся при этом среднеквадратическую ошибку аппроксимации (ошибку решения задачи синтеза).
3.5. Практическое задание
1. Откройте файл «Анализатор спектра по Фурье». На экране монитора будет схема, показанная на рис. 3.8.
Установите на генераторе заданный в предварительном задании сигнал с частотой повторения примерно 10 кГц и амплитудой 2 В. Пронаблюдайте этот сигнал на осциллографе.
PS. Лицевая панель прибора «вызывается» на экран компьютера двойным нажатием левой клавиши мышки на прямоугольнике изображения прибора на приведенной схеме.
Рис. 3.8
2. Включите анализатор спектра (вызовите на экран его лицевую панель) и измерьте (с помощью маркера) амплитуды первых десяти гармоник сигнала. Постройте спектральную диаграмму нормированных амплитуд ( ). Сопоставьте с предварительным заданием.
3. Исследуйте спектр еще одного сигнала из табл. 3.1. Вид сигнала указывается преподавателем.
4. По результатам пп. 2 и 3 осуществите синтез сигналов. Исследуйте, как влияет число суммируемых гармоник на форму синтезируе-мого сигнала.