周期信号和连续信号的分析

10－11学年第二学期《电工电子实验二》

Multisim2001软件仿真实验

实验二十五 周期信号的频谱分析P142 实验目的

1．复习周期信号的频谱分析的基本概念

2．掌握Multisim软件用于频谱分析的基本方法

3．加深理解周期信号时域参数变化对其频域分量的影响及变化趋势

一．基本概念

1．一个非正弦周期信号，运用傅氏级数总可以分解为直流分量和许多正弦分量之线性叠加. 基波：对应原周期信号频率f0的正弦分量，也称一次谐波 谐波分量：基波分量的整数倍分量,角频率为nf0

各谐波分量的振幅和相位不尽相同，这取决于原周期信号的波形。 周期为T的信号f(t)，可用傅氏级数表示为离散谱 f(t)Cnejnw0t2jnt1T2，CnTf(t)eTdt

T22．非周期信号f(t),其傅氏级数为连续谱，即其傅氏变换 F() f(t)f(t)ejtdt

F()ejtd

处的冲激函数组成，强度为相应谐波

123．周期信号的傅氏变换，是位于信号各谐波频率0，0,20频率处的离散谱Cn的2倍

即F()2Cn(n0)

 功率谱为 P()2|Cn|2(n0)

4．门函数

1

周期信号和连续信号的分析

F()ASa() Sa函数零节点在2n上.

2周期矩形脉冲：

C0nATSa(n2) F()2ATSa(n02)(n0) 三角函数：

F()ASa2(2)

周期三角波：

F()2ATSa2(n02)(n0)二：实验步骤即数据

1．电路



2

周期信号和连续信号的分析

2．Simulate\\Analysis\\Fourier Analysis… 设定参数

3．仿真结果

3

周期信号和连续信号的分析

谱线

kHz 矩形波10％ 矩形波30％ 矩形波50％ 正弦波50％ 三角波50% 三角波70% 三角波90％ 0 10 20 30 40 50 -4。0 1.96 1.86 1。71 1。51 1。27 —5.12 3。04 0。69 2.02 0 6.36 0 -2.12 0 0 0 0 0 5 4。05 3。90 0 0 0 0.45 —0.89 0 0 0 60 1.01 70 0.74 80 0.47 90 0.23 —-0.65 0。24 0。74 0。59 1.27 1。27 0 —0 0.705 0.91 0 0 0 0 0 0.16 0 0。083 0 0.05 100 0。0078 0 0 0 0 0 0 10 1。0.166 0.177 0。193 0。078 0.03 0.072 0。048 147 3。48 1。65 1.01 0。67 0.45 0.297 0.186 0.10 0.043 1 2 3 4 5 6 7 8 9 n

1矩形波10%：10s，零结点在＝100kHz

矩形波30％:30s，零结点在33kHz、67kHz、100kHz

矩形波50％:50s，第一个零结点在20kHz,其它偶数次谐波分量为0，相位为－90° 4．讨论题

①非正弦周期信号（周期为T0)的谱线是离散的，其角频率间隔为

22,且只存在于基波角频率的整数T0T04

周期信号和连续信号的分析

倍上。

②大多数周期信号的幅度谱包含无数条谱线,但其主要能量集中在谱线幅度包络的第一个零点以内，这段包络线称为主峰，其频率范围称为有效频带宽度。

③从实验数据可以看出,有效频带宽度与矩形周期信号的占空比成反比,与三角形周期信号的占空比成正比。

④矩形周期信号的直流、基波和各谐波分量的幅值与矩形脉冲幅度成正比，直流和基波分量的幅值与占空比成正比，各谐波分量的幅值与占空比成反比。

⑤在有效频带宽度内，矩形周期信号的谐波幅度按Sa()函数规律收敛，三角形周期信号谐波幅度按Sa2()函数规律收敛。

⑥矩形周期信号的幅度和周期保持不变，随着占空比的增加（即脉宽加大）,主峰高度增高，主峰宽度减小，各谱线间隔不变，主峰内所包含的谱线数量减少，有效频带宽度减小,主峰内高次谐波分量减少。 ⑦理想的正弦波只有基波，而无谐波分量，如果能测出谐波分量，说明该正弦波已有失真。

实验二十六 连续时间系统的模拟P146 实验目的

1．学习如何根据给定的连续系统的传输函数，用基本运算单元组成模拟装置 2．掌握Multisim软件用于系统模拟的基本方法

一．基本概念

根据系统写出传输函数的表达式的标准形式（重点)。考试时可能要根据仿真电路写出表达式。

1Y(s)a0a1s1ansn 电容C用表示,电感L用SL表示即可. H(s)1nCSF(s)1b1sbns则系统模拟框图为

例题：

5

周期信号和连续信号的分析

RSCR1H(s)V2(s)SC103S1V(s)1R13103S1106S2

R1SCSCR1SC6

二．实验内容P147 1．RC低通电路

图中，R2和C2串联后与C1并联，再与R1串联.V2由R2和C2串联分压H(s)1106s213sCR(sCR)213103s1106s2 系统模拟框图为:

半功率点60Hz左右

2．二阶带通电路

周期信号和连续信号的分析

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H(s)R3.57103s1sL113192 sCR3.5710s1.78610s

半功率点 7.01～7.02kHz之间和6.44kHz左右 谐振点 6.7kHz周期信号和连续信号的分析

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