周期信号的频谱测试

1、实验一实验一 周期信号的频谱测试周期信号的频谱测试一、实验目的：一、实验目的：1 1、掌握周期信号频谱的测试方法；、掌握周期信号频谱的测试方法；2 2、了解典型信号频谱的特点，建立典型信号的波、了解典型信号频谱的特点，建立典型信号的波形形与频与频谱之间的关系。谱之间的关系。二、实验原理及方法：二、实验原理及方法：1 1、信号的频谱可分为幅度谱、相位谱和功率谱，分别是、信号的频谱可分为幅度谱、相位谱和功率谱，分别是 将信号的基波和各次谐波的振幅、相位和功率按频率的高低将信号的基波和各次谐波的振幅、相位和功率按频率的高低依次排列而成的图形。依次排列而成的图形。 2 2、连续时间信号的频谱具有离散性

2、、连续时间信号的频谱具有离散性、谐波性谐波性、收敛性收敛性。例如正弦波、周期矩形脉冲、三角波的幅度谱分别如图例如正弦波、周期矩形脉冲、三角波的幅度谱分别如图1-11-1，1-21-2，1-31-3所示：所示：A A、正弦波的幅度谱如图、正弦波的幅度谱如图1-11-1所示所示B B、周期矩形脉冲的幅度谱如图、周期矩形脉冲的幅度谱如图1-21-2所示所示图图1-11-1图图1-2(1)1-2(1)T/T/=5=5时时f(tf(t) )TA A0 0/ /2 20tT1/2f(tf(t) )A11212131314141c(nc(n) )0 05 51c(nc(n) )0C C、三角波的幅度谱如图、

3、三角波的幅度谱如图1-31-3所示所示图图1-31-3T T不变不变 增加增加 T=2T=2时时t tf(tf(t) )T1T1AT1/2T1/2T T增加增加 不变不变 T=10T=10c(nc(n) )1 1991 1010101 121图图1-2(2)1-2(2)412 21 1c(nc(n) )0 01 1331 1551 1771 1611 1c(nc(n) )71513102 21 14161 因此，频谱的测试方法可用频谱分析仪直接测量亦可用因此，频谱的测试方法可用频谱分析仪直接测量亦可用逐点测量法进行测量。本实验中使用逐点测量法进行测量。本实验中使用逐点测量法测量幅度逐点测量法测

4、量幅度谱。谱。所谓逐点测量法就是按频率由低到高将输入信号的各谐所谓逐点测量法就是按频率由低到高将输入信号的各谐波分量一个一个地测量出来。测量中使用的仪器为选频电平波分量一个一个地测量出来。测量中使用的仪器为选频电平表，选频电平表有两种型号，分别为表，选频电平表有两种型号，分别为HX-D21HX-D21型和型和YX5014YX5014型，型，其使用方法见后面介绍。其使用方法见后面介绍。 三、实验前预习内容：三、实验前预习内容： 1 1、计算重复频率为、计算重复频率为500HZ500HZ的方波，三角波的频谱，并画出的方波，三角波的频谱，并画出频谱图；频谱图； 2 2、计算重复频率为、计算重复频率为

5、500HZ500HZ，脉冲宽度分别为，脉冲宽度分别为0.4ms0.4ms和和1ms1ms的的对称矩形脉冲的频谱，并画出频谱图。对称矩形脉冲的频谱，并画出频谱图。图图1-4 1-4 实验原理图实验原理图四、实验原理图：四、实验原理图：函数发生器函数发生器选平电频表选平电频表示波器示波器五、实验内容及步骤：五、实验内容及步骤： 1 1、测试对称方波的频谱、测试对称方波的频谱 将信号源、示波器、选频电平表按图将信号源、示波器、选频电平表按图2 2连接好；信号连接好；信号源源CH1CH1的输出波形调为的输出波形调为方波方波(P)(P)，输出频率调为输出频率调为500500HZHZ，输出信号幅度调为输出

6、信号幅度调为VppVpp=10V=10V ，按前面介绍的选频电平按前面介绍的选频电平表的使用方法将选频电平表的频率从表的使用方法将选频电平表的频率从200Hz200Hz逐渐提高逐渐提高测出方波的测出方波的前九次前九次谐谐波分量波分量。测量数据填入表一。测量数据填入表一 表一表一 对称方波的幅度谱对称方波的幅度谱f(nf(n)c(n)2 2、测试三角波的频谱、测试三角波的频谱在实验步骤在实验步骤1 1的基础上将信号源的基础上将信号源CH1CH1的输出波形调为的输出波形调为三角波三角波(T)(T) ，频率为，频率为10001000HZHZ, ,幅度为幅度为VppVpp=10V=10V；用选平电频表

7、测出；用选平电频表测出前九次谐波分量前九次谐波分量。将测量数据填入表二。将测量数据填入表二。3 3、测试周期矩形脉冲的频谱、测试周期矩形脉冲的频谱(1)(1)、将信号源的输出线接、将信号源的输出线接“脉冲脉冲”输出端输出端 ，信号，信号周期周期( (PPPP) )调为调为2ms2ms ，脉宽脉宽(PW)(PW)调为调为0.4ms0.4ms，用选频电平表测出信号，用选频电平表测出信号的前九次谐波分量，填入表三的前九次谐波分量，填入表三c(nc(n) )表二表二 三角波三角波前九次谐波的前九次谐波的幅度幅度f(nf(n)f(nf(n) )c(nc(n) )表三表三 周期矩形脉冲前九次谐波的幅度周期

8、矩形脉冲前九次谐波的幅度（2)2)、将信号的、将信号的脉宽脉宽(PW)(PW)调为调为1ms1ms，周周期期保持不变保持不变，测出其，测出其前九次谐波分量，填入表四并与内容前九次谐波分量，填入表四并与内容1 1进行比较。进行比较。4 4、观测两正弦信号叠加后的波形及频谱、观测两正弦信号叠加后的波形及频谱 将信号源按图将信号源按图3 3所示连接好，并将输出波形均调为所示连接好，并将输出波形均调为正弦正弦波波(S)(S)；(1)(1)、将信号源两路输出将信号源两路输出(CH1,CH2)(CH1,CH2)的频率分别调为的频率分别调为10KHZ10KHZ和和12KHZ12KHZ，信号幅度均调为，信号幅

9、度均调为VppVpp=5=5V V，观测示波器上的，观测示波器上的输出波形输出波形并定性记录，然后并定性记录，然后测出其频谱测出其频谱，记录测量数据。，记录测量数据。(2)(2)、再将信号源两路、再将信号源两路(CH1,CH2)(CH1,CH2)的频率差距加大，即分别为的频率差距加大，即分别为500500HZHZ和和1010KHZKHZ，幅度仍为幅度仍为VppVpp=5v=5v，观，观测测示波器上示波器上的的输出波形输出波形并记录并记录，然后然后测出其频谱，测出其频谱，记录测量数据记录测量数据。表四表四 周期矩形脉冲前九次谐波的幅度周期矩形脉冲前九次谐波的幅度c(nc(n) )f(n)图图1-51-5示波器示波器选频表选频表R RR RR RINPUTINPUTGNDGNDINPUTINPUTGNDGNDCH1 OUTCH1 OUT GNDGNDCH2 OUTCH2 OUT GNDGND信号源信号源IN1IN1IN2IN2OUTOUTGNDGNDGNDGND六、实验报告要求：六、实验报告要求：1 1、叙述实验内容及实验步骤、叙述实验内容及实验