4. Лабораторное задание
Часть 1. Спектральный анализ и синтез периодических и непериодических импульсных сигналов
4.1. Исследование спектров периодических
ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ
4.1.1. В главном меню выбрать режим «Спектральный анализ периодических импульсных сигналов». Внимательно прочитать теоретический материал.
4.1.2. Для продолжения работы нажать зеленый треугольник внизу справа (при нажатии аналогичного треугольника внизу слева происходит возврат к началу). В открывшемся окне формируются поля с соответствующей системой координат для отображения графика сигнала и двух графиков спектральных характеристик. Изучить и записать назначение значков в пиктограммном меню, пользуясь рис.1 и информацией на дисплее. Функции значков, т.е. объекты, вызываемые с их помощью, высвечиваются при установке указателя мыши на значок. Ознакомиться с остальной информацией, отображаемой на экране.
Рис. 1. Графический интерфейс
4.1.3. Запустить функцию «Загрузить из файла». Выбрать файл PP_01_Rect_Pulse_10_50. spp.
Определить вид сигнала, проанализировать и зарисовать его график. Отметить на графике величины амплитуды, периода и длительности.
4.1.4.
Установить состояния «Режим [A,
B]» и «Частоты [0…f]».
Нажать кнопку «Расчет». Компьютер
рассчитывает спектр сигнала и отображает
на экране графики
и
коэффициентов
и
ряда Фурье в установленном диапазоне
частот. Спектр отображается в виде
совокупности отрезков прямых линий,
величины которых равны значениям
коэффициентов
и
,
а местоположение на оси частот – частотам
-х
составляющих, то есть частотам
,
где
– частота следования видеоимпульсов.
Зарисовать
графики спектра (установив необходимый
масштаб по оси
)
с обозначением цифровых данных на осях
,
и
.
Определить ширину основного лепестка
спектра.
Объяснить связь параметров спектра с параметрами сигнала.
4.1.5.
Установить состояния «Режим [A,
B]» и «Частоты [−f…f]».
Нажать кнопку «Расчет». При этом на
экране отображаются графики
и
коэффициентов ряда Фурье, представленного
в комплексной форме.
Зарисовать
графики спектра. Определить и записать
значения амплитуд составляющих
и
,
при
= –1 и 1, определить их частоты. Объяснить,
почему на графике появились составляющие
в области
и почему амплитуды полученных составляющих
в два раза меньше амплитуд соответствующих
составляющих, полученных при выполнении
предыдущего пункта.
Получить
выражения для A(f) и B(f) в комплексной
форме путем преобразования формулы
и привести их в отчете.
4.1.6.
Установить состояния «Режим [Mod.,
Ph]»
и «Частоты [0…f]».
Нажать кнопку «Расчет». При этом на
экране отображаются графики амплитудного
и фазового
спектров сигнала. Графики отображаются
в виде отрезков прямых линий, величины
которых равны значениям амплитуд
и начальных фаз
-ых
гармонических составляющих ряда Фурье.
Зарисовать графики спектра. Определить ширину основного лепестка амплитудного спектра. Сравнить отображаемый на экране спектр со спектром, полученным в п. 4.1.4.
4.1.7.
Установить состояния «Режим [Mod.,
Ph]»
и «Частоты [−f…f]».
Нажать кнопку «Расчет». При этом на
экране отображаются графики
и
,
соответствующие ряду Фурье в комплексной
форме. Сравнить их с графиками, полученными
в п. 4.1.5.
Графики спектров не рисовать.
4.1.8. Запустить функцию «Загрузить из файла». Выбрать файл PP_04_Rect_Moved_Pulse_20_100. spp.
Определить вид сигнала, проанализировать и зарисовать его график. Отметить на графике величины амплитуды, периода и длительности. Обратить внимание на отличие данного сигнала от сигнала, рассмотренного при выполнении предыдущих пунктов работы.
Выполнить пункты 4.1.4, 4.1.5, 4.1.6 и 4.1.7.
Объяснить отличия формы и параметров спектров данного сигнала от спектров предыдущих сигналов, связав эти отличия с параметрами сигналов.
4.1.9*. Выполнить (при наличии времени) пункты 4.1.4 и 4.1.6 для сигнала PP_07_Odd_Pulse_20_100. spp.
Нажать кнопку «Очистка».