2 Спектры периодических сигналов Периодическим сигналом (током или напряжением) называют такой вид воздействия, когда форма сигнала повторяется через




Скачать 48.19 Kb.
Название 2 Спектры периодических сигналов Периодическим сигналом (током или напряжением) называют такой вид воздействия, когда форма сигнала повторяется через
Дата публикации 15.06.2015
Размер 48.19 Kb.
Тип Документы
edushk.ru > Астрономия > Документы
2.1. Спектры периодических сигналов

Периодическим сигналом (током или напряжением) называют такой вид воздействия, когда форма сигнала повторяется через некоторый интервал времени T, который называется периодом. Простейшей формой периодического сигнала является гармонический сигнал или синусоида, которая характеризуется амплитудой, периодом и начальной фазой. Все остальные сигналы будут негармоническими или несинусоидальными. Можно показать, и практика это доказывает, что, если входной сигнал источника питания является периодическим, то и все остальные токи и напряжения в каждой ветви (выходные сигналы) также будут периодическими. При этом формы сигналов в разных ветвях будут отличаться друг от друга.

Существует общая методика исследования периодических негармонических сигналов (входных воздействий и их реакций) в электрической цепи, которая основана на разложении сигналов в ряд Фурье. Данная методика состоит в том, что всегда можно подобрать ряд гармонических (т.е. синусоидальных) сигналов с такими амплитудами, частотами и начальными фазами, алгебраическая сумма ординат которых в любой момент времени равна ординате исследуемого несинусоидального сигнала. Так, например, напряжение u на рис. 2.1. можно заменить суммой напряжений и , поскольку в любой момент времени имеет место тождественное равенство:. Каждое из слагаемых представляет собой синусоиду, частота колебания которой связана с периодом T целочисленными соотношениями.

Для рассматриваемого примера имеем период первой гармоники совпадающим с периодом негармонического сигнала T1=T, а период второй гармоники в два раза меньшим T2=T/2, т.е. мгновенные значения гармоник должны быть записаны в виде:





Здесь амплитуды колебаний гармоник равны между собой (), а начальные фазы равны нулю.



Рис. 2.1. Пример сложения первой и второй гармоникинегармонического сигнала

В электротехнике гармоническая составляющая, период которой равен периоду негармонического сигнала, называется первой или основной гармоникой сигнала. Все остальные составляющие называются высшими гармоническими составляющими. Гармоника, частота которой в k раз больше первой гармоники (а период, соответственно, в k раз меньше), называется

k - ой гармоникой. Выделяют также среднее значение функции за период, которое называют нулевой гармоникой. В общем случае ряд Фурье записывают в виде суммы бесконечного числа гармонических составляющих разных частот:



(2.1)

где k - номер гармоники; - угловая частота k - ой гармоники;

ω1=ω=2π/T- угловая частота первой гармоники; - нулевая гармоника.

Для сигналов часто встречающихся форм разложение в ряд Фурье можно найти в специальной литературе. В таблице 2 приведены разложения для восьми форм периодических сигналов. Следует отметить, что приведенные в таблице 2 разложения будут иметь место, если начало системы координат выбраны так, как это указано на рисунках слева; при изменении начала отсчета времени t будут изменяться начальные фазы гармоник, амплитуды гармоник при этом останутся такими же. В зависимости от типа исследуемого сигнала под V следует понимать либо величину, измеряемую в вольтах, если это сигнал напряжения, либо величину, измеряемую в амперах, если это сигнал тока.

Разложение в ряд Фурье периодических функций

Таблица 2



Сигналы 7 и 8 формируются из синусоиды посредством схем, использующих вентильные элементы.

Совокупность гармонических составляющих, образующих сигнал несинусоидальной формы, называется спектром этого негармонического сигнала. Из этого набора гармоник выделяют и различают амплитудный и фазовый спектр. Амплитудным спектром называют набор амплитуд всех гармоник, который обычно представляют диаграммой в виде набора вертикальных линий, длины которых пропорциональны (в выбранном масштабе) амплитудным значениям гармонических составляющих, а место на горизонтальной оси определяется частотой (номером гармоники) данной составляющей. Аналогично рассматривают фазовые спектры как совокупность начальных фаз всех гармоник; их также изображают в масштабе в виде набора вертикальных линий.

Следует заметить, что начальные фазы в электротехнике принято измерять в пределах от –1800 до +1800 . Спектры, состоящие из отдельных линий, называют линейчатыми или дискретными. Спектральные линии находятся на расстоянии f друг от друга, где f - частотный интервал, равный частоте первой гармоники f .Таким образом, дискретные спектры периодических сигналов имеют спектральные составляющие с кратными частотами - f, 2f, 3f, 4f, 5f и т.д.

Пример 2.1. Найти амплитудный и фазовый спектр для сигнала прямоугольной формы, когда длительности положительного и отрицательного сигнала равны, а среднее значение функции за период равно нулю

u(t) = V при 0

u(t) = -V при T/2

Для сигналов простых часто используемых форм решение целесообразно находить с помощью таблиц.



Рис. 2.2. Линейчатый амплитудный спектр прямоугольного сигнала

Из разложения в ряд Фурье сигнала прямоугольной формы (см. табл.2 - 1) следует, что гармонический ряд содержит только нечетные гармоники, при этом амплитуды гармоник убывают пропорционально номеру гармоники. Амплитудный линейчатый спектр гармоник представлен на рис. 2.2. При построении принято, что амплитуда первой гармоники (здесь напряжения) равна одному вольту: B; тогда амплитуда третьей гармоники будет равна B, пятой - B и т.д. Начальные фазы всех гармоник сигнала равны нулю, следовательно, фазовый спектр имеет только нулевые значения ординат.

Задача решена

Пример 2.2. Найти амплитудный и фазовый спектр для напряжения, изменяющегося по закону: при -T/4



а) б)

Рис. 2.3. Линейчатый спектр сигнала однополупериодного выпрямления: а)амплитудный; б)фазовый

Для сигнала однополупериодного выпрямления синусоидального напряжения (см. табл.2 - 8) ряд Фурье содержит постоянную составляющую (нулевую гармонику), первую гармонику и далее набор только четных гармоник, амплитуды которых быстро убывают с ростом номера гармоники. Если, например, положить величину V = 100 B, то, умножив каждое слагаемое на общий множитель 2V/π , найдем



Приведем полученное выражение к принятой в данном пособии синусоидальной форме записи слагаемых, используя известные из математики формулы: cos(x) = sin(x+90˚) и -cos(x) = sin(x-90˚).

Окончательно получим:

(2.2)

Амплитудный и фазовый спектры этого сигнала изображены на рис.2.3а,б.

Задача решена.

В соответствии с теорией рядов Фурье точное равенство негармонического сигнала сумме гармоник имеет место только при бесконечно большом числе гармоник. Расчет гармонических составляющих на ЭВМ позволяет анализировать любое число гармоник, которое определяется целью расчета, точностью и формой негармонического воздействия. Если длительность сигнала t независимо от его формы много меньше периода T, то амплитуды гармоник будут убывать медленно, и для более полного описания сигнала приходится учитывать большое число членов ряда. Эту особенность можно проследить для сигналов, представленных в таблице 2 - 5 и 6, при выполнении условия τ <

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

2 Спектры периодических сигналов Периодическим сигналом (током или напряжением) называют такой вид воздействия, когда форма сигнала повторяется через icon Решение проблем, возникающих при передаче сигнала 32
Аналоговый сигнал – это непрерывная форма сигнала, которая изменяется в соответствии со свойствами передаваемой информации. 28
2 Спектры периодических сигналов Периодическим сигналом (током или напряжением) называют такой вид воздействия, когда форма сигнала повторяется через icon 4. Моделирование прохождения сигналов через рэу 2 > Методы анализа...
Простейшая rc-цепь для анализа переходных процессов описывается дифференциальным уравнением
2 Спектры периодических сигналов Периодическим сигналом (током или напряжением) называют такой вид воздействия, когда форма сигнала повторяется через icon Система мт-20/25 состоит из следующих основных функциональных частей
Кп можно построить по схеме в-в или в-п-в в зависимости от числа включенных цифровых трактов: 512 икм линий (480 для передачи разговорных...
2 Спектры периодических сигналов Периодическим сигналом (током или напряжением) называют такой вид воздействия, когда форма сигнала повторяется через icon Сигналы импульсных и цифровых устройств
Сигналом называют физический процесс, несущий информа­цию. Сигналы могут быть звуковыми, световыми, электричес­кими
2 Спектры периодических сигналов Периодическим сигналом (током или напряжением) называют такой вид воздействия, когда форма сигнала повторяется через icon Автоматический стенд для контроля параметров акселерометра adxl202AE....
Схемы переключения соединён с выходом сигнала шим процессора, а выход схемы переключения соединён со вторым входом н моста, при этом...
2 Спектры периодических сигналов Периодическим сигналом (током или напряжением) называют такой вид воздействия, когда форма сигнала повторяется через icon Вычислительная сеть, сеть передачи данных) система связи компьютеров...
Для передачи информации могут быть использованы различные физические явления, как правило — различные виды электрических сигналов,...
2 Спектры периодических сигналов Периодическим сигналом (током или напряжением) называют такой вид воздействия, когда форма сигнала повторяется через icon У меня не работает локальная сеть что делать?
Выключить концентратор (hub, switch, маршрутизатор) и через 5 секунд включить снова. Если ошибка повторяется читать дальше
2 Спектры периодических сигналов Периодическим сигналом (током или напряжением) называют такой вид воздействия, когда форма сигнала повторяется через icon Что такое маркетинг-микс или рычаги маркетингового воздействия на рынок?
Какой вид конкуренции в настоящее время играет решающую роль на рынках готовой продукции развитых стран?
2 Спектры периодических сигналов Периодическим сигналом (током или напряжением) называют такой вид воздействия, когда форма сигнала повторяется через icon Упрощенная схема стабилизатора
Оу управляет регулирующим транзистором vт1, включенным по схеме эмиттерного повторителя. Питание операционного усилителя осуществляется...
2 Спектры периодических сигналов Периодическим сигналом (током или напряжением) называют такой вид воздействия, когда форма сигнала повторяется через icon Памятка упавшего
Упа собственная форма, природный вид или состояние, в котором видны все аспекты и свойства. Больше о значении этого слова в разделе...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
edushk.ru
Главная страница

Разработка сайта — Веб студия Адаманов