Линейные системы передачи сигнала при несинусоидальных воздействиях

Контрольная работа - Физика

Другие контрольные работы по предмету Физика

Министерство образования Российской Федерации

Пензенский филиал Российского государственного университета ИТП

Кафедра Информационных систем

 

 

 

 

 

 

Индивидуальная работа

По дисциплине: Правила оформления документации

 

 

 

 

Выполнил: ст. гр. 10и1

Тарасов С.Г.

Проверил: Долотин А.И.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пенза 2011 г

Содержание

 

Лист задания

Задание №1

Задание №2

Задание №3

Выводы

Список использованных источников

Приложение А

 

 

Лист задания

 

Вариант 12-7-4г-12

 

Задание 1. Разложить периодическую несинусоидальную функцию (рисунок 1) в ряд Фурье. Построить спектры амплитуд и фаз входного сигнала. Вычислить коэффициент искажения формы сигнала

 

Рисунок 1 - Периодическая несинусоидальная функция

 

Параметры функции:

Еm=24В (максимальное значение ЭДС входного сигнала);

Е0= -5В (значение дополнительной постоянной ЭДС);

w1=18000 рад/с (угловая частота несинусоидального сигнала);

 

Задание 2. Определить характеристические параметры четырехполюсника (рисунок 2) на основной частоте сигнала w1. Построить амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) и фазо-частотные характеристики (ФЧХ) нагруженного четырехполюсника

 

Рисунок 2 - Четырехполюсник

Параметры элементов четырехполюсника:

 

R1 = 50 Ом; ХС1(1) = 210 Ом;

R2 = 140 Ом; ХС2(1) = 150 Ом;

R3 = 60 Ом; ХL1(1) = 20 Ом.

 

Задание 3. Определить коэффициент усиления КУ(w) из условия наименьшего ослабления основной гармоники (w1).

 

 

Задание 1

 

Разложить несинусоидальную периодическую функцию (рисунок 1) в ряд Фурье, построить спектры амплитуд и фаз входного сигнала и вычислить коэффициент искажения.

Период функции T=2p.

Основные параметры входного сигнала:

Максимальное значение ЭДС входного сигнала Em = 24В

Дополнительная постоянная ЭДС E0 = -5В

Основная угловая частота несинусоидального сигнала w1 =18000 рад/с

Чтобы разложить функцию в ряд Фурье (формула (1)) функцию ?(?t):

 

?

?(?t)=A0+?(ancos(n?1t)+bnsin(n?1t)), (1)=1

 

где ? - угловая частота, рад/с;

t - время, с;

A0 - постоянная составляющая ряда;

n - номер гармоники;

an - амплитуда косинусоидального члена;

bn - амплитуда синусоидального члена ряда.

Постоянная составляющая, которая рассчитывается по формуле (2) представляет собой среднее значение функции ?(wt) за период:

 

 

Коэффициенты an и bn ряда Фурье определяются по формулам (3), (4):

 

 

где n - номер гармоники. Ограничимся четырьмя гармониками.

Процесс разложения облегчается, если несинусоидальная функция ?(?t) обладает каким-либо видом симметрии:

- функция ?(?t) симметрична относительно координат оси ординат, то есть

 

?(?t) = ?(-?t);

 

функция ?(?t) симметрична относительно начала оси координат, то есть

 

?(?t) = ?(-?t);

 

функция ?(?t) симметрична относительно оси абсцисс при совмещении двух полупериодов, то есть

 

?(?t) = -?(?t+?);

 

функция ?(?t) симметрична относительно оси ординат и оси абсцисс при совмещении двух полупериодов, то есть

 

?(?t) = ?(-?t) = -?(?t+?);

 

функция ?(?t) симметрична относительно начала координат и оси абсцисс при совмещении двух полупериодов, то есть

 

?(?t) = -?(-?t) = -?(?t+?);

 

Данная функция обладает двумя видами симметрии:

функция ?(?t) симметрична относительно начала оси координат, то есть

 

(?t) = ?(-?t);

 

Тогда A0=an=b2n=0, а b2n+1 можно определить за четверть периода по формуле (5):

 

 

Так как график функции ?(?t) имеет сложную форму, то для разложения в ряд Фурье используем графоаналитический метод: функция ?(?t) разбивается на k равных интервалов и определяются значения функции в точках разбиения. Тогда коэффициент bn найдём по формуле (6):

 

 

где k-число заданных точек за период, возьмём 24 точки;

p - номер точки разбиения;

?p(?t)-значение функции ?(?t) в точке разбиения;

?x=2?/k-интервал между точками разбиения, ?x=15.

Данные по разбиению функции ?(?t) представлены в таблице 1

 

Таблица 1

Данные по разбиению функции ?(?t)

p123456789101112?p(?t)5911141819181411950

Вычислим коэффициент bn на первой гармонике (n=1):

 

b1=4/24•[5sin(1•1•15)+9sin(1•2•15)+11sin(3•15)+14sin(1•4•15)+18sin(5•15)+

sin(6•5)+

+18sin(1•7•15)+14sin(1•8•15)+11sin(1•9•15)+9sin(1•10•15)+5sin(11•5)=4/24•

(1,29+4,5++7,78+12,12+17,39+19+17,39+ +12,12+7,78+4,5+1,29)=17,53

 

Расчёт коэффициента bn по остальным гармоникам выполнен аналогичным способом, результаты представлены в таблице 2

 

Таблица 2

Результат расчёта коэффициента bn

nbn117,533-0,63

Амплитуда n-ой синусоидальной гармоники определяется по формуле (7):

 

(7)

 

где А(n) - амплитуда n-ой синусоидальной гармоники.

Начальные фазы для каждой гармоники определяются по формуле (8)

 

(8)

 

где Y - начальная фаза для гармоники.

Вычислим амплитуду и начальную фазу на первой гармонике:

 

 

Расчёт амплитуд и начальных фаз по остальным гармоникам выполнен аналогичным способом, результаты представлены в таблице 3

 

Таблица 3

Расчёт амплитуд и начальных фаз

n117,53030,630

Запишем функцию f(wt):

 

f(wt)=17,53sin(wt)+0,63sin(3wt)+1,2sin(5wt)+0,057sin(7wt)

 

?/p>