ЛР1_РЭРС. Лабораторная работа по дисциплине Разработка и эксплуатация радиотелеметрических систем
 Скачать 2.72 Mb.
|
Москва 2022 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРОВ ВИДЕОСИГНАЛОВ Цель работы: практическое знакомство и исследование спектральных характеристик видеосигналов. Описание лабораторной установки Первая часть работы выполняется на ПК с использованием программ SPECTR и MODUL. Порядок выполнения работы 1. Исследование спектра прямоугольного видеоимпульса 1. В программе SPECTR получить и поместить в отчёт графики прямоугольного импульса и его амплитудного и фазового спектров. Для этого в библиотеке сигналов выбрать семейство «степенные чётно- симметричные», k = 0, l = 1, m = 0 длительностью 𝜏и = 1 с и амплитудой 𝑉0 = 1 В.    Рис. 1.1 - при 𝜏и = 1 с, 𝑉0 = 1 В.   Рис. 1.2 - при 𝜏и = 1 с, 𝑉0 = 2 В.   Рис. 1.3 - при 𝜏и = 1 с, 𝑉0 = 3 В.    Рис. 1.4 - при 𝜏и = 2 с, 𝑉0 = 1 В.   Рис. 1.5 - при 𝜏и = 2 с, 𝑉0 = 2 В.   Рис. 1.6 - при 𝜏и = 2 с, 𝑉0 = 3 В.    Рис. 1.7 - при 𝜏и = 3 с, 𝑉0 = 1 В.   Рис. 1.8 - при 𝜏и = 3 с, 𝑉0 = 2 В.   Рис. 1.9 - при 𝜏и = 3 с, 𝑉0 = 3 В. Вывод: При изменении амплитуды сигнала пик графика амплитудного спектра сигнала изменяется пропорционально, а ширина главного лепестка не изменяется, и график фазового спектра сигнала остается неизменным. При увеличении длительности импульса на графике амплитудного спектра сигнала ширина главного лепестка уменьшается, а амплитуда увеличивается пропорционально, а на графике фазового спектра сигнала длительность постоянных значений фазы уменьшается. 2. Исследование спектра трапецеидального видеоимпульса У реальных прямоугольных сигналов длительность восходящего и нисходящего фронтов всегда конечна, «вертикальные» фронты математическая абстракция. 1. Получить и поместить в отчёт графики прямоугольного импульса и его амплитудного и фазового спектров. Для этого в библиотеке сигналов выбрать семейство «степенные чётно-симметричные», k = 0, l =1, m = 0 длительностью 𝜏и = 1 с и амплитудой 𝑉0 = 1 В.    Рис. 2.1. Графики прямоугольного импульса и его амплитудного и фазового спектров. 2. Задать трапецеидальный сигнал с длительностью фронта 𝑟ф = 0,1. Зафиксировать сам сигнал и его спектры, следить за пределами графиков.    Рис. 2.2. Графики трапецеидального сигнала с длительностью фронта 𝑟ф = 0,1 и его амплитудного и фазового спектров. 3. Задать трапецеидальный сигнал с длительностью фронта 𝑟ф = 0,2.    Рис. 2.3. Графики трапецеидального сигнала с длительностью фронта 𝑟ф = 0,2 и его амплитудного и фазового спектров. 4. Вывод: При увеличении длительности фронта затухание на графике амплитудного спектра сигнала увеличивается пропорционально. При увеличении времени запаздывания угол наклон графика изменяется пропорционально. 3. Исследование спектра экспоненциального видеоимпульса Экспоненциально убывающая функция задана на полубесконечном интервале 0 < 𝑡 < ∞ и не имеет конца, так как достигает нуля только на бесконечности. Поэтому длительность сигнала определяют по времени достижения сигналом некоторого уровня его амплитуды, например, 0,01 или 1 %. 1. Получить и поместить в отчёт графики экспоненциального импульса и его амплитудного и фазового спектров. Для этого в библиотеке сигналов выбрать семейство «экспоненциальные», k = 0, l =1, m = 0 длительностью  = 1 с.    Рис. 3.1 - графики экспоненциального импульса и его амплитудного и фазового спектров с длительностью = 1 с.   Рис. 3.2 - графики экспоненциального импульса и его амплитудного и фазового спектров с длительностью = 2 с.   Рис. 3.3 - графики экспоненциального импульса и его амплитудного и фазового спектров с длительностью = 10 с.2. Произвести несколько измерений изменяя в соответствии с таблицей 3.4. Для этого определить эффективную длительность  по условию десятикратного уменьшения уровня сигнала, т.е. по уровню 0,1 или 10%. Аналогично измерить ширину спектра Δ𝑓эф по тому же уровню.Таблица 3.4.
3. Значение базы экспоненциального импульса для третьей строчки таблицы получить с помощью выражения:  (3.5)4. По полученным данным построить график зависимости  от . Рис. 3.6 - График зависимости 𝛥𝑓эф от 𝜏эф. Вывод: В соответствии с полученными данными и построенному графику, эффективная ширина спектра импульса и его эффективная длительность имеют обратную зависимость, а база сигнала примерно равна во всех экспериментах. 4. Исследование спектра Гауссова импульса Гауссов импульс определен на [-∞; +∞]. Важным свойством гауссова импульса является то, что его спектр тоже описывается гауссовой функцией. 1. В программе получить и поместить в отчёт графики Гауссова импульса и его амплитудного и фазового спектров. Для этого в библиотеке сигналов выбрать семейство «Гауссовские», k = 0, l =1, m = 0 длительностью 𝜏0,01 = 1 с и амплитудой 𝑉0 = 1 В.    Рис. 4.1 - графики Гауссова импульса и его амплитудного и фазового спектров с длительностью = 1 с и амплитудой 𝑉0 = 1 В.   Рис. 4.2 - графики Гауссова импульса и его амплитудного и фазового спектров с длительностью = 2 с и амплитудой 𝑉0 = 1 В.  Рис. 4.3 - графики Гауссова импульса и его амплитудного и фазового спектров с длительностью = 3 с и амплитудой 𝑉0 = 1 В.  Рис. 4.4 - графики Гауссова импульса и его амплитудного и фазового спектров с длительностью = 1 с и амплитудой 𝑉0 = 2 В.  Рис. 4.5 - графики Гауссова импульса и его амплитудного и фазового спектров с длительностью = 1 с и амплитудой 𝑉0 = 3 В.  Рис. 4.6 - графики Гауссова импульса и его амплитудного и фазового спектров с длительностью = 2 с и амплитудой 𝑉0 = 3 В.  Рис. 4.7 - графики Гауссова импульса и его амплитудного и фазового спектров с длительностью = 3 с и амплитудой 𝑉0 = 3 В.  Рис. 4.8 - графики Гауссова импульса и его амплитудного и фазового спектров с длительностью = 3 с и амплитудой 𝑉0 = 2 В.  Рис. 4.9 - графики Гауссова импульса и его амплитудного и фазового спектров с длительностью = 2 с и амплитудой 𝑉0 = 2 В.4. Вывод: 5. Исследование периодической последовательности прямоугольных и экспоненциальных импульсов 1. Получить и поместить в отчёт графики периодической последовательности импульсов и её амплитудного и фазового спектров. Для этого в библиотеке сигналов выбрать семейство «степенные чётносимметричные», k = 0, l =1, m = 0 длительностью 𝜏и = 1 с, в окне просмотра графика сигнала выбрать вид сигнала – Периодическая последовательность импульсов и установить Т = 1 с. 2. Получить графики сигнала и спектра для периодов сигнала Т = 3 c, Т = 5 c, 𝑇 = 7 с. Для удобства сравнения спектров поместить их на одну страницу/слайд друг под другом, не забыть подписать периоды.  Рис. 5.1. График периодической последовательности импульсов при Т = 1 с.  Рис. 5.2. График периодической последовательности импульсов при Т = 3 с.  Рис. 5.3. График периодической последовательности импульсов при Т = 5 с.  Рис. 5.4. График периодической последовательности импульсов при Т = 7 с.  Рис. 5.5. График амплитудного спектра при Т = 1 с.  Рис. 5.6. График амплитудного спектра при Т = 3 с.  Рис. 5.7. График амплитудного спектра при Т = 5 с.  Рис. 5.8. График амплитудного спектра при Т = 7 с.  Рис. 5.9. График фазового спектра при Т = 1 с.  Рис. 5.10. График фазового спектра при Т = 3 с.  Рис. 5.11. График фазового спектра при Т = 5 с.  Рис. 5.12. График фазового спектра при Т = 7 с. 3. Вывод: 6. Исследование спектра прямоугольного импульса заданного полигармонически. Полигармонические сигналы описываются суммой гармонических составляющих. Фактически, любой сложный сигнал, имеющий в своем составе более одной частоты, является полигармоническим. В данном случае прямоугольный импульс формируется ограниченным набором элементарных составляющих. 1. Для задания полигармонического сигнала. В появившемся окне нажать кнопу Прямоугольный и «включить» первые три ненулевые гармоники. Поместить в отчёт графики получившегося сигнала и его амплитудного спектра. 2. Повторить п.1 для всех ненулевых гармоник. 3. Вывод: 7. Исследование спектра полигармонического сигнала 1. Для задания полигармонического сигнала. В появившемся окне «включить» первые три гармоники (0, 1 и 2). Задать амплитуды гармоник {0, 1, 0} Задать частоту первой гармоники 5 Гц (в заголовке столбца Частота выбрать Гц). Начальные фазы задать нулем. Поместить в отчёт графики получившегося сигнала и его амплитудного спектра. Получившейся сигнал ограничен по времени [-0,628; 0,628] c.  Рис. 7.1. График полигармонического сигнала при амплитуде гармоник {0, 1, 0}.  Рис. 7.2. График амплитудного спектра при амплитуде гармоник {0, 1, 0}. 2. Повторить п.1 задав амплитуды гармоник {0, 1, 1}.  Рис. 7.3. График полигармонического сигнала при амплитуде гармоник {0, 1, 1}.  Рис. 7.4. График амплитудного спектра при амплитуде гармоник {0, 1, 1}. 3. Повторить п.1 задав амплитуды гармоник {1, 0, 1}.  Рис. 7.5. График полигармонического сигнала при амплитуде гармоник {1, 1, 1}.  Рис. 7.6. График амплитудного спектра при амплитуде гармоник {1, 1, 1}. 4. Вывод: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
