Линейчатый спектр гармонического сигнала.

Задача исследования: Провести Фурье-анализ гармонического сигнала, используя схему его моделирования, представленную на рис. 1.

Рис. 1.

1. Запустите при помощи ярлыка на рабочем столе Windows программу Electronics Workbench. Соберите схему рис. 1, задайте параметры генератора источника переменного напряжения: на вкладке Value установите действующее значение напряжения - 15 В, частоту – 5 Гц, фазу – 45 град и нажмите на кнопку ОК.

2. Задайте параметры осциллографа согласно рис. 2

Рис. 2.

3. Запустите процесс моделирования, просмотрите осциллограмму. Убедитесь в том, что осциллограмма несимметрична относительно начала координат.

4. Зададим на схеме рис. 1 режим отображения контрольных точек, в которых анализируется спектр сигнала. В строке меню программы выберите Circuit,а в раскрывающемся подменю команду Schematic Options… В диалоговом окнеSchematic Optionsна вкладкеShow/Hide в поле Show nodesпоставьте галочку и нажмите на кнопку ОК. Убедитесь в появлении индикации номера контрольной точки на схеме.

5. Для проведения анализа в строке меню программы выберите Analysis,а в раскрывающемся подменю команду Fourier… В окне настройкиФурье-анализа выбирается основная частота колебаний (частота первой гармоники) , количество гармоник, используемое для разложения исходного сигнала (в данном случае гармонического), в ряд Фурье. Поскольку частота исходного сигнала равна 5 Гц, то примем =5 Гц, а количество гармоник, используемое для разложения исходного сигнала, зададим, например равным 2. Для отображения значений фаз гармоник Фурье преобразования в поле Display phaseпоставьте галочку. В результате окно настройки Фурье-анализа примет вид, представленный на рис. 2

Рис.2.

Нажмите на кнопку Simulate. Результаты вычислений появятся в отдельном окнеAnalysis Graphs. На вкладке Oscilloscopeпросмотрите осциллограмму сигнала и перейдите на вкладку Fourier. Результаты вычислений должны иметь вид, показанный на рис. 3.

Рис.3.

6. В поле графика распределения амплитуд гармоник щелкните мышкой, а затем нажмите на кнопку на панели окна Analysis Graphs. На графике распределения амплитуд гармоник появятся две визирные линейки и отдельно окно Magnitude со значениями частот х1, х2 в точках установки первой и второй визирной линейки, амплитуд гармоник у1 и у2 (см. рис.4).

Рис.4.

Совместите первую визирную линейку с линейчатым спектром гармонического сигнала, снимите показания частоты и амплитуды.

7. В поле графика распределения фаз гармоник щелкните мышкой, а затем нажмите на кнопку . Совместите первую визирную линейку с частотой линейчатого спектра гармонического сигнала – 5 Гц (значение частоты, соответствующее положению визирной линейки, наблюдайте в окне Phase) и снимите показания фазы. Закройте окно Фурье-анализа. Сравните полученные результаты с исходными данными.