2.2. Спектральный анализ сигналов

На практике, в подавляющем большинстве случаев, интересуются амплитудными спектрами сигналов и под понятием спектр обычно подразумевают амплитудный спектр. Чтобы провести анализ спектра периодических сигналов, необходимо измерить амплитуды и частоты его гармонических составляющих. Для этой цели разработаны специальные приборы – анализаторы спектров.

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench, предназначенная для моделирования и анализа электрических схем, позволяет проводить Фурье-анализ (спектральный анализ) сигналов. Для его выполнения надо щелкнуть левой кнопкой мыши по меню Analysis, выбрать команду Fourier Analysis и задать параметры моделирования с помощью диалогового окна (рис. 2.2).

О пции диалогового окна имеют следующее назначение:

Output node – номер контрольной точки (узла), в которой анализируется спектр сигнала;

Fundamental frequency – основная частота колебания (частота первой гармоники);

Number of harmonics – число гармоник, подлежащих анализу;

Vertical scale – масштаб по оси Y (линейный, логарифмический);

Advanced – набор опций этого блока предназначен для определения более тонкой структуры анализируемого сигнала путем введения дополнительных выборок (по умолчанию выключены);

Number of points per harmonic – количество отсчетов (выборок) на одну гармонику;

Sampling frequency – частота следования выборок.

Результатом Фурье-анализа является линейчатый спектр исследуемого сигнала. Если в окне установки режима Фурье-анализа установить последние две опции, то результат анализа – распределение амплитуд в логарифмическом масштабе и фаз гармонических составляющих.

Примечание. До выполнения Фурье-анализа нужно пронумеровать узлы исследуемой цепи. Это делается с помощью команды меню Circuit → Schematic Options → Show/Hide. В открывшемся окне с помощью курсора необходимо выбрать окошко Show Nodes и, щелкнув левой кнопкой мыши, поставить в нем птичку.

2.3. Необходимые виртуальные приборы

2.3.1. Генератор испытательных сигналов (Function Generator)

Генератор испытательных сигналов является источником синусоидальных сигналов, прямоугольных импульсов и импульсов треугольной формы. Лицевая панель генератора показана на рис. 2.3.

Управление генератором осуществляется следующими органами управления:

– переключатель выбора синусоидальной (по умолчанию), треугольной или прямоугольной формы выходного сигнала;

– переключатель выбора частоты выходного сигнала;

– окно установки коэффициента заполнения в процентах (для импульсных сигналов это отношение длительности импульса к периоду повторения – величина, обратная скважности; для треугольных сигналов – соотношение между длительностями фронта и спада);

– окно установки амплитуды выходного сигнала;

– окно установки смещения (постоянной составляющей) выходного сигнала;

– выходные зажимы генератора, при заземлении клеммы СОМMON (общий) на клеммах «–» и «+» формируется парафазный сигнал.