лр работа. ЛР2_РЭРС. Исследование амплитудного спектра радиоимпульса с помощью программы spectr получили график прямоугольного импульса длительностью 1 c и его амплитудного спектра

• Название: Исследование амплитудного спектра радиоимпульса с помощью программы spectr получили график прямоугольного импульса длительностью 1 c и его амплитудного спектра
• Анкор: лр работа
• Дата: 15.09.2022
• Размер: 3.78 Mb.
• Имя файла: ЛР2_РЭРС.docx
• Тип: Исследование; #678578

1. Исследование амплитудного спектра радиоимпульса

1.1. С помощью программы SPECTR получили график прямоугольного импульса длительностью = 1 c и его амплитудного спектра.



Рисунок 1.1. График прямоугольного импульса длительностью =1



Рисунок 1.2 График амплитудного спектра прямоугольного импульса длительностью =1

1.2. Получили графики прямоугольного радиоимпульса с несущей частотой

𝑓₀= 1 кГц и его амплитудного спектра.



Рисунок 1.3 график прямоугольного радиоимпульса с несущей частотой 𝑓₀= 1 кГц



Рисунок 1.4 график амплитудного спектра прямоугольного радиоимпульса с несущей частотой 𝑓₀= 1 кГц

1.3

F₀=2000

Рисунок 1.5 график прямоугольного радиоимпульса с несущей частотой 𝑓₀= 2 кГц




Рисунок 1.6 график амплитудного спектра прямоугольного радиоимпульса с несущей частотой 𝑓₀= 2 кГц

F=5000



Рисунок 1.6 график прямоугольного радиоимпульса с несущей частотой 𝑓₀= 5 кГц



Рисунок 1.7 график амплитудного спектра прямоугольного радиоимпульса с несущей частотой 𝑓₀= 5 кГц

1.4. Для любой из указанных выше частот (𝑓0= 2 кГц) получили графики прямоугольного радиоимпульса и его амплитудного спектра для = 2 с и

= 5 с.

Рисунок 1.8 график прямоугольного радиоимпульса 𝑓0= 2 кГц = 2 с




Рисунок 1.9 график амплитудного спектра прямоугольного радиоимпульса 𝑓0= 2 кГц =2 с



Рисунок 1.10 график прямоугольного радиоимпульса 𝑓0= 2 кГц = 5 с



Рисунок 1.11 график амплитудного спектра прямоугольного радиоимпульса 𝑓0= 2 кГц = 5 с

1.5. Вывод: наибольшая по амплитуде гармоника (нулевая) находится на несущей частоте. Длительность радиосигнала влияет на его амплитуду и ширину амплитудного спектра: чем больше длительность, тем больше амплитуда и тем уже ширина спектра.

2. Исследование спектра периодической последовательности радиоимпульсов

2.1. С помощью программы SPECTR получили временную и спектральную диаграммы для периодической последовательности прямоугольных видеоимпульсов длительностью и = 1 с со скважностью Q = 5.



Рисунок 2.1 временная диаграмма периодической последовательности прямоугольных видеоимпульсов = 1 с. и Q= 5



Рисунок 2.2 график амплитудного спектра прямоугольного видеоимпульса =1 с. и Q = 5



Рисунок 2.3 график фазового спектра прямоугольного видеоимпульса =1 с. и Q = 5

2.2. Получили аналогичные диаграммы для периодической последовательности прямоугольных радиоимпульсов с несущей частотой 𝑓₀ =1 кГц



Рисунок 2.3 временная диаграмма периодической последовательности прямоугольных радиоимпульсов 𝑓₀ =1 кГц = 1 с. и Q = 5



Рисунок 2.4 график амплитудного спектра прямоугольного радиоимпульса f₀=1 кГц =1 с. и Q = 5



Рисунок 2.5 график фазового спектра прямоугольного радиоимпульса f₀=1 кГц =1 с. и Q = 5

2.3

F=2000



Рисунок 2.6 временная диаграмма периодической последовательности прямоугольных радиоимпульсов 𝑓₀= 2 кГц = 1с. и Q = 5



Рисунок 2.7 график амплитудного спектра прямоугольного радиоимпульса f₀=2 кГц =1 с. и Q = 5



Рисунок 2.8 график фазового спектра прямоугольного радиоимпульса f₀=2 кГц =1 с. и Q = 5

F=5000



Рисунок 2.9 временная диаграмма периодической последовательности прямоугольных радиоимпульсов 𝑓₀ =5 кГц = 1 с. и Q = 5



Рисунок 2.10 график амплитудного спектра прямоугольного радиоимпульса f₀=5 кГц =1 с. и Q = 5



Рисунок 2.11 график фазового спектра прямоугольного радиоимпульса f₀=5 кГц =1 с. и Q = 5

2.4 Вывод: форма видеосигналов на временной диаграмме аналогична

форме, огибающей радиоимпульсов, с той лишь разницей, что в случае радиоимпульса участок с амплитудой в 1 В закрашивается чёрным цветом, так как там происходит большое количество колебаний, а не одно.

3. Исследование спектра экспоненциального радиоимпульса

Повторили п.1 для экспоненциального импульса с параметром t_0,01 =1 с, задавая значения 𝑓₀ = 2; 5; 10 кГц.



Рисунок 3.1 график экспоненциального радиоимпульса t_0,01 = 1 с 𝑓₀ = 2 кГц



Рисунок 3.2 график амплитудного спектра экспоненциального радиоимпульса t_0,01 = 1 с 𝑓₀ =2 кГц



Рисунок 3.3 график фазового спектра экспоненциального радиоимпульса t_0,01 = 1 с 𝑓₀ = 2 кГц

3.2 f-5000



Рисунок 3.4 график экспоненциального радиоимпульса t_0,01 = 1 с 𝑓₀ = 5 кГц



Рисунок 3.5 график амплитудного спектра экспоненциального радиоимпульса t_0,01 = 1 с 𝑓₀ =5 кГц



Рисунок 3.3 график фазового спектра экспоненциального радиоимпульса t_0,01 = 1 с 𝑓₀ = 5 кГц

3.3 f-10000



Рисунок 3.9 график экспоненциального радиоимпульса t_0,01 = 1 с 𝑓₀ = 10 кГц



Рисунок 3.5 график амплитудного спектра экспоненциального радиоимпульса t_0,01 = 1 с 𝑓₀ =10 кГц



Рисунок 3.3 график фазового спектра экспоненциального радиоимпульса t_0,01 = 1 с 𝑓₀ = 10 кГц

4. Исследование спектра периодической последовательности экспоненциальных радиоимпульсов.

Повторить п.2 для экспоненциального импульса с параметром t_0,01 =1 с, задавая значения 𝑓₀= 2; 5; 10 кГц.

4.1 f-2000



Рисунок 4.1 временная диаграмма периодической последовательности экспоненциальных радиоимпульсов t_0,01 = 1 с. Q = 5 𝑓₀ = 2 кГц



Рисунок 4.2 спектральная диаграмма периодической последовательности экспоненциальных радиоимпульсов t_0,01 = 1 с. Q= 5 𝑓₀ = 2 кГц



Рисунок 4.3 временная диаграмма фазового спектра экспоненциальных радиоимпульсов t_0,01 = 1 с. Q= 5 𝑓₀ = 2 кГц

4.2 f-5000



Рисунок 4.4 временная диаграмма периодической последовательности экспоненциальных радиоимпульсов t_0,01 = 1 с. Q = 5 𝑓₀ = 5 кГц



Рисунок 4.5 спектральная диаграмма периодической последовательности экспоненциальных радиоимпульсов t_0,01 = 1 с. Q= 5 𝑓₀ = 5 кГц



Рисунок 4.6 временная диаграмма фазового спектра экспоненциальных радиоимпульсов t_0,01 = 1 с. Q= 5 𝑓₀ = 5 кГц

4.3 f-10000



Рисунок 4.7 временная диаграмма периодической последовательности экспоненциальных радиоимпульсов t_0,01 = 1 с. Q = 5 𝑓₀ = 10 кГц



Рисунок 4.8 спектральная диаграмма периодической последовательности экспоненциальных радиоимпульсов t_0,01 = 1 с. Q= 5 𝑓₀ = 10 кГц



Рисунок 4.9 временная диаграмма фазового спектра экспоненциальных радиоимпульсов t_0,01 = 1 с. Q= 5 𝑓₀ = 10 кГц

Вывод: амплитудные и фазовые спектры для разных частот схожи. Форма видеосигналов на временной диаграмме аналогична форме огибающей радиоимпульсов, с той лишь разницей, что в случае радиоимпульса участок с амплитудой в 1 В закрашивается чёрным цветом, так как там происходит большое количество колебаний, а не одно.

5. Исследование спектра сигнала с однотональной амплитудной модуляцией (АМ)

5.1. С помощью программы MODUL получили временную и спектральную диаграммы однотонального АМ сигнала с частотой модуляции F = 25 кГц, амплитудой первой гармоники А1 = 0,3 В, устанавливая пределы сетки графика амплитудного спектра 850 < 𝑓 < 1150 кГц.

5.1 Modul F=25 A=0.3

Рисунок 5.1 временная диаграмма однотонального АМ сигнала F = 25 кГц А1 = 0,3 В



Рисунок 5.2 амплитудный спектр однотонального АМ сигнала F = 25 кГц А1 = 0,3 В



Рисунок 5.3 фазовый спектр однотонального АМ сигнала F = 25 кГц А1 = 0,3 В

5.2 A=0.5

Рисунок 5.4 временная диаграмма однотонального АМ сигнала F = 25 кГц А1 = 0,5 В



Рисунок 5.5 амплитудный спектр однотонального АМ сигнала F = 25 кГц А1 = 0,5 В



Рисунок 5.6 фазовый спектр однотонального АМ сигнала F = 25 кГц А1 = 0,5 В

5.2 A=0.7

Рисунок 5.7 временная диаграмма однотонального АМ сигнала F = 25 кГц А1 = 0,7 В



Рисунок 5.8 амплитудный спектр однотонального АМ сигнала F = 25 кГц А1 = 0,7 В



Рисунок 5.9 фазовый спектр однотонального АМ сигнала F = 25 кГц А1 = 0,7 В

5.2 A=1.0

Рисунок 5.10 временная диаграмма однотонального АМ сигнала F = 25 кГц А1 = 1 В



Рисунок 5.11 амплитудный спектр однотонального АМ сигнала F = 25 кГц А1 = 1 В



Рисунок 5.12 фазовый спектр однотонального АМ сигнала F = 25 кГц А1 = 1 В

5.3 Повторить п.5.1-5.2, устанавливая F = 50 кГц.

Рисунок 5.13 временная диаграмма однотонального АМ сигнала F = 50 кГц А1 = 0,3 В



Рисунок 5.14 амплитудный спектр однотонального АМ сигнала F = 50 кГц А1 = 0,3 В



Рисунок 5.14 фазовый спектр однотонального АМ сигнала F = 50 кГц А1 = 0,3 В

5.3 F=50 A=0.5

Рисунок 5.15 временная диаграмма однотонального АМ сигнала F = 50 кГц А1 = 0,5 В



Рисунок 5.16 амплитудный спектр однотонального АМ сигнала F = 50 кГц А1 = 0,5 В



Рисунок 5.17 фазовый спектр однотонального АМ сигнала F = 50 кГц А1 = 0,5 В

5.3 F=50 A=0.7

Рисунок 5.18 временная диаграмма однотонального АМ сигнала F = 50 кГц А1 = 0,7 В



Рисунок 5.19 амплитудный спектр однотонального АМ сигнала F = 50 кГц А1 = 0,7 В



Рисунок 5.20 фазовый спектр однотонального АМ сигнала F = 50 кГц А1 = 0,7 В

5.3 F=50 A=1.0

Рисунок 5.21 временная диаграмма однотонального АМ сигнала F = 50 кГц А1 = 1 В



Рисунок 5.22 амплитудный спектр однотонального АМ сигнала F = 50 кГц А1 = 1 В



Рисунок 5.23 фазовый спектр однотонального АМ сигнала F = 50 кГц А1 = 1 В

5.4. Вывод: чем больше значение коэффициента модуляции, тем больше амплитуда боковых гармоник и тем больше разница между максимальным и минимальным отклонением огибающей от нуля. Чем выше частота модуляции, тем шире амплитудный спектр сигналов.

6. Исследование спектра сигнала с двухтональной амплитудной модуляцией

6.1. С помощью программы MODUL получить и поместить в отчёт временную и спектральную диаграммы двухтонального АМ сигнала с частотами модуляции F1 = 25 кГц, F2 = 50 кГц и амплитудами гармоник модулирующего колебания А1 = 0,5, А2 = 0,3. Частоты гармоник кратны частоте первой гармоники как nF1, где n – номер гармоники.



Рисунок 6.1 временная диаграмма двухтонального АМ сигнала F1 = 25 кГц, F2 = 50 кГц, А1 = 0,5, А2 = 0,3



Рисунок 6.2 спектральная диаграмма двухтонального АМ сигнала F1 = 25 кГц, F2 = 50 кГц, А1 = 0,5, А2 = 0,3

6.2. Повторить п.6.1, устанавливая F1 = 25 кГц, F2 = 50 кГц, А1 = 0,3, А2 = 0,5.



Рисунок 6.3. временная диаграмма двухтонального АМ сигнала F1 = 25 кГц, F2 = 50 кГц, А1 = 0,3, А2 = 0,5



Рисунок 6.4 спектральная диаграмма двухтонального АМ сигнала F1 = 25 кГц, F2 = 50 кГц, А1 = 0,3, А2 = 0,5

6.3. Повторить п.6.1, устанавливая F1 = 25 кГц, F3 = 75 кГц, А1 = 0,5, А3 = 0,3.



Рисунок 6.5 временная диаграмма двухтонального АМ сигнала F1 = 25 кГц, F3 = 75 кГц, А1 = 0,5, А2 = 0,3



Рисунок 6.6 спектральная диаграмма двухтонального АМ сигнала F1 = 25 кГц, F3 = 75 кГц, А1 = 0,5, А2 = 0,3

6.3. Повторить п. 6.1-6.2 установив для 2-ой гармоники начальную фазу 45°. Получить фазовый спектр сигнала, поместить в отчёт.

F₁ = 25 кГц, F₂ = 50 кГц А₁ = 0,5, А₂ = 0,3 45°(0.7854 рад)

Рисунок 6.7 временная диаграмма двухтонального АМ сигнала F1 = 25 кГц, F2 = 50 кГц, 𝜑2=45°,

А1 = 0,5, А2 = 0,3



Рисунок 6.8 спектральная диаграмма двухтонального АМ сигнала F1 = 25 кГц, F2 = 50 кГц, 𝜑2=45°, А1 = 0,5, А2 = 0,3



Рисунок 6.9 фазовый спектр АМ сигнала F1 = 25 кГц, F2 = 50 кГц, 𝜑2=45°, А1 = 0,5, А2 = 0,3



Рисунок 6.10 временная диаграмма двухтонального АМ сигнала F1 = 25 кГц, F2 = 50 кГц, 𝜑2=45°, А1 = 0,3,

А2 = 0,5



Рисунок 6.11 спектральная диаграмма двухтонального АМ сигнала F1 = 25 кГц, F2 = 50 кГц, 𝜑2=45°, А1 = 0,3, А2 = 0,5



Рисунок 6.12 фазовый спектр АМ сигнала F1 = 25 кГц, F2 = 50 кГц,𝜑2=45°, А1 = 0,3, А2 = 0,5

6.3 F₁ = 25 кГц, F₃ = 75 кГц, А₁ = 0,5, А₃ = 0,3 45°(0.7854 рад)

Рисунок 6.13 временная диаграмма двухтонального АМ сигнала F1 = 25 кГц, F3 = 75 кГц, 𝜑2=45°, А1 = 0,5, А3 = 0,3



Рисунок 6.14 спектральная диаграмма двухтонального АМ сигнала F1 = 25 кГц, F3 = 75 кГц, 𝜑2=45°, А1 = 0,5, А2 = 0,3



Рисунок 6.15 фазовый спектр АМ сигнала F1 = 25 кГц, F3 = 75 кГц,𝜑2=45°, А1 = 0,5, А2 = 0,3

Вывод: чем больше амплитуда второй и/или третьей гармоники, тем больше становится амплитуда боковых полос, тем больше разница между максимальным и минимальным отклонениями огибающей от нуля. Появление у второй гармоники ненулевой начальной фазы сдвигает на временной диаграмме колебания с меньшей амплитудой и изменяет форму огибающей

7. Исследование спектра сигнала с однотональной частотной модуляцией

7.1. С помощью программы MODUL получили амплитудного спектра сигнала с тональной частотной модуляцией (ЧМ) с частотой модуляции F = 1 кГц и амплитудами первой гармоники модулирующего колебания, приведёнными в первой строке таблице 1.



Рисунок 7.1. Амплитудный спектр при U = 0 В



Рисунок 7.2. Амплитудный спектр при U = 0,1 В



Рисунок 7.3. Амплитудный спектр при U = 0,5 В



Рисунок 7.4. Амплитудный спектр при U = 0,7 В



Рисунок 7.5. Амплитудный спектр при U = 1,0 В



Рисунок 7.6. Амплитудный спектр при U = 3,0 В



Рисунок 7.7. Амплитудный спектр при U = 5,0 В



Рисунок 7.8. Амплитудный спектр при U = 7,0 В



Рисунок 7.9. Амплитудный спектр при U = 10,0 В



Рисунок 7.10. Амплитудный спектр при U = 15,0 В



Рисунок 7.11. Амплитудный спектр при U = 20,0 В



Рисунок 7.12. Амплитудный спектр при U = 25,0 В

7.2. По спектральным диаграммам определили ширину спектра ЧМ сигнала , занесли полученные значения в соответствующие ячейки таблицы 1.

Таблица 1. Зависимость ширины спектра от амплитуды модулирующего колебания.

A	0,0	0,1	0,5	0,7	1,0	3,0	5,0	7,0	10,0	15,0	20,0	25,0
кГц	0	6	8	8	10	16	22	26	34	48	60	70
/ F	0	6	8	8	10	16	22	26	34	48	60	70
/F, расч	2	2,832	4,414	5,073	6	11,464	16,472	21,29	28,325	39,746	50,944	62

7.3. Рассчитали отношение /F для третьей строчки таблицы 1 и построили график зависимости относительной ширины спектра от индекса модуляции /F = (А)/F.



7.4. Вывод: ширина спектра ЧМ сигнала увеличивается с увеличением индекса модуляции.

8. Исследование спектра сигнала с двухтональной частотной модуляцией

8.1. С помощью программы MODUL получить и поместить в отчёт графики мгновенной частоты и амплитудного спектра сигнала с двухтональной частотной модуляцией с частотами модуляции F1 = 15 кГц , F2 = 30 кГц и парциальными индексами модуляции m1 = 5 , m2 = 3.



Рисунок 8.1 график мгновенной частоты сигнала F1=15 кГц, F2 = 30 кГц, m1 = 5, m2 = 3



Рисунок 8.2 график амплитудного спектра сигнала F1=15 кГц, F2 = 30 кГц, m1 = 5, m2 = 3

8.2. Повторить п.9.1, устанавливая F1 =15 кГц, F2 = 30 кГц, m1 = 3 , m2 = 5.



Рисунок 8.3 график мгновенной частоты сигнала F1=15 кГц, F2 = 30 кГц, m1 = 3, m2 = 5



Рисунок 8.4 график амплитудного спектра сигнала F1=15 кГц, F2 =30 кГц, m1 = 3, m2 = 5

8.3. Повторить п.9.1, устанавливая F1 = 15 Гц , F2 =45 кГц , m1 = 5 , m2 = 3.



Рисунок 8.5 график мгновенной частоты сигнала F1=15 кГц, F2 = 45 кГц, m1 = 5, m2 = 3



Рисунок 8.6 график амплитудного спектра сигнала F1=15 кГц, F2 = 45 кГц, m1 = 5, m2 = 3

8.4. Вывод: амплитудный спектр ЧМ сигнала зависит от парциальных индексов модуляции.

Вывод: в данной лабораторной работе мы изучили спектры радиосигналов, однотональную и двухтональную амплитудную и частотную модуляции.