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1、云南师范大学通信原理实验-03(频谱分析)云南师范高校通信原理试验-03(频谱分析) 本文关键词：频谱，云南，师范高校，原理，试验云南师范高校通信原理试验-03(频谱分析) 本文简介：本科学生试验报告云南师范高校教务处编印一、试验设计方案试验序号试验3试验名称频谱分析试验试验时间2022-3-28试验室云南师范高校同析3栋通信原理试验室1、试验目的1.1通过对输入模拟信号频谱的视察和分析，加深对傅里叶变换的信号频率特性的理解。1.2驾驭频谱分析模块的试验方法。2、试验内容2.1将云南师范高校通信原理试验-03(频谱分析) 本文内容：本科学生试验报告云南师范高校教务处编印一、试验设计方案试验序号
2、试验3试验名称频谱分析试验试验时间2022-3-28试验室云南师范高校同析3栋通信原理试验室1、试验目的1.1通过对输入模拟信号频谱的视察和分析，加深对傅里叶变换的信号频率特性的理解。1.2驾驭频谱分析模块的试验方法。2、试验内容2.1将信号源输出的模拟信号输入本模块，视察其频谱。2.2将其他模块输出的模拟信号输入本模块，视察期频谱。3、试验仪器及实物图3.1信号源模块（一块），如下图；图一信号源实物图其中信号源中的主要器件有：CPLD：ALTERMAXEPM3256ATC144-10，该器件是Altera公司的MAX3000系列CPID，其特点如下：l高性能，低功耗CMOSEEPOM技术l遵
3、循IEEESTD.1149.1JOINTTESTACTIONGROUP(JTAG)增加的ISP功能l高密度可编程逻辑器件，5000可用门l4.5-nspintopin延时，最高频率227.3MhzlI/O接口支持5V、3.3V和2.5V等多种电平，实物图如下：存储器：ATMELAT28C64BlATMEL(爱特梅尔)AT28C64是一种采纳NMOS、CMOS工艺制成的8K8位28引脚的可用碘擦除可编程只读存储器。l其读写像SRAM操作一样，不须要外加任何元器件，读访问速度可为45ns-450ns,在写入之前自动擦除，有部分芯片具有两种写入方式，一种像28（C）17一样的字节写入方式，还有另一种
4、页写入方式，AT28C64的也寄存器为64B。lATMEL并行节后EEPROM程序储存器芯片AT28C64采纳单一电源+5V0,1V，低功耗工作电流30mA,备用状态时只有100pA出，与TTL电平兼容。l一般商业品工作温度范围为0-70，工业品为-40-+85。实物图如下：MCU:ATMELAT89S51AT89S51-24PC单片机，最高工作频率24M，供电电压范围4.0-5.5V，40脚DIP封装，片内4K字节的FLASH程序存储器，128字节的片内ram，2个定时器、计数器，6个中断源等。实物图如上.3.220M双综示波器（一台），如下图：3.3连接线（若干），如下图：3.3频谱分析模
5、块，如下图：频谱分析中的主要元件：（1）可编程逻辑器件CPLD：ALTERAMAXEPM7128SLC84-15可编程逻辑器件CPLD，同试验2.（2）数字信号处理芯片DSP：TMS32VC5402TMS32VC5402芯片是C5000系列中性价比较高的一颗芯片，独特的6总线哈佛结构，使其能够6调流水线同时工作，工作频率达到100Mhz，VC5402除了运用VC54x系列中常用的通用I/O口，还为用户供应了多个可选的GPIO，HPI-8和McBSP。TMS32VC5402是IT公司近年推出的性价比比较高的定点数字信号处理器，器主要特点有：操作速率达100MHz；具有先进的多总线结构（1条程序总
6、线，3条数据总线和4条地址总线）；40位算术逻辑运算单元（ALU），包括1个40位桶形移位寄存器和个独立的40为累加器。17位并行乘法器与40位专用加法器相连，用于非流水线式单周期乘法、累加（MAC）运算；双地址生成器，包括8个协助寄存器和2个协助寄存器算术运算单元（ARAU）。数据、程序寻址空间1M16bit，内存4k16bit和16K16bit双存取RAM；内置可编程等待状态发生器，锁相环（PLL）时钟发生器，2个多通道缓冲串行口；1个8位并行为外部处理器通信的HPI口，2个16位定时器及6通道DMA限制器。低功耗，工作电源3,3V和1,8V。（3）29LE01029LE010是12K8B
7、itEEProm存储器。4、试验原理、试验流程或装置示意图试验原理：在本试验箱中，模拟信号从S-IN输入，进过低通滤波器以后，通过用拨码开关SW01进行选择的通道对经预处理后的模拟信号进行AD转换，然后数字信号传送到U01进行处理，最终把处理后的信号经两片8位DA转换器进行DA转换以后分成X轴和Y轴信号输出到示波器上进行频谱视察。信号处理款图如下：一、低通滤波器低通滤波器的作用是抗混叠，所谓混叠是指信号的最高频率超过1/2倍的采样频率时，部分频率成分相互交叠起来的现象，这是混叠的那部分频率成分的幅值就与原来状况不同，采纳就造成了信息的损失，因此在采样前须要对输入信号做滤波，以去除输入信号中高于
8、1/2倍采纳频率的那部分频率成分，这种以防混叠的模拟滤波器有称为“抗混叠滤波器”。低通滤波器如下图：二、增益调整电路该电路又叫信号调理电路，没在AD转换器都有其输入的满肚电压，假如输入信号的幅度超过了这个范围，就会因为限幅而照成失真，而在满度电压的范围内，大信号转换精度高，小信号的转换精度低，因此，在AD转换前应先将信号输入至一个信号调理电路，使得输入AD转换器信号既不超过满度电压，又尽可能接近满度，提高转换精度。增益调整图如下:三、AD转换器电路本电路采纳的是低功耗10位20MSPS模数转换器TLC876，在本模块中，将进过低通滤波器和信号增益电路的模信号转换成数字信号，电路原理图如下：四、
9、DA转换器电路原理图如下（X增益调整）：Y增益调整：转换电路是由7524和运放TLE2084构成双极性输出的转换电路，通过此电路将计算得到的数字信号转换为模拟信号，从计算处理得到的数据，其中高8位数据通过DA转换为X轴的信号从X-out输出，地8位的从Y-out输出。5、试验方法步骤及留意事项5.1将信号源模块、终端模块当心地同定在主机箱中，确保电源接触良好。5.2插上电源线，扣开主机箱右侧的沟通开关，再分别按F两个模块中的开关POWERI、POWER2，对应的发光二极管LED01、LED02发光，按一下信号源模块的复位键，两个模块均起先工作。（留意，此处只足验证通电是否胜利，在试验中均是先连
10、线，后扣升电源做试验，不要带电连线）。5.3用连接线连接信号源模块中信号输出点“32KHZ正弦波”及频谱分析模块中“信号输入点”，调整输入增益调整点位器P02调整输入增益，使输入信号的“峰峰值测试点”为3V左右。5.4设置拨码开关SW01进行选择低通滤波器的通道，可拨为0010。5.5设置拨码开关SW02进行采样频率设置，这里可以设为0110.5.6示波器选择为X-Y模式，分别调整电位器“X增益调整”，“Y增益调整”，变更信号输出增益，使示波器上显示的波形清楚且幅度适中，即可进行视察。5.7关闭沟通电源电源开关，取出选用随意可输出模拟信号的模块固定在主机箱上，将其输出的模拟信号送如频谱分析模块
11、，选择正确的通道，视察输出波形。留意事项：输入单频率成分的模拟信号时，应选择大于输入信号频率的最低采样频率的通道，即输入频率为32Khz时，应选用112kHz通道，选择其他的试验结构可能不精确。输入多频率成分的模拟信号时。应依据输入信号所包含的频率中的最高频率选择通道，即输入信号中包含2kHz，16kHz，32kHz等频率成分，则应选择大于最高采纳频率成分中的最低频率的通道112kHz。输入信号峰峰值不得超过4V。当没有信号显示或显示明显不正常时，按下复位键K01进行复位。输入信号的最高频率不能高于1Mhz。二试验过程1、试验现象及结果根据步骤一的连接好试验实物，从信号源模块输出一个32K的正
12、弦波峰峰值在3-4V左右。图如下：拨码开关如下置：波形如下：示波器运用YT模式检测X-out测试点的波形如下：示波器运用YT模式视察Y-out测试点的波形如下：XY模式实物连接和测试波形：课后总结及思索：通过本试验对模拟信号频谱的视察和分析。加深了对傅里叶变换和信号频率特性的理解。并且驾驭了频谱分析模块的运用方法。熟识了增益调整电路，AD转换电路，DA转换电路的一些工作原理。老师评语及评分：签名：*年*月*日17篇2：典型周期信号的频谱表示典型周期信号的频谱表示 本文关键词：频谱，周期，信号，典型典型周期信号的频谱表示 本文简介：试验四典型周期信号的频谱表示一、试验目的：1、驾驭用MATLAB
13、分析周期矩形脉冲、三角波脉冲频谱的方法。2、驾驭非周期信号（方波）的频谱分析方法。题目一：周期信号频谱的分析设计要求：周期电流、电压（统称其为信号）f(t)可绽开为直流与各次谐波之和，即式中W=2p/T是基波角频率，T为周期。4.1周期典型周期信号的频谱表示 本文内容：试验四典型周期信号的频谱表示一、试验目的：1、驾驭用MATLAB分析周期矩形脉冲、三角波脉冲频谱的方法。2、驾驭非周期信号（方波）的频谱分析方法。题目一：周期信号频谱的分析设计要求：周期电流、电压（统称其为信号）f(t)可绽开为直流与各次谐波之和，即式中W=2p/T是基波角频率，T为周期。4.1周期信号的有效值定义为4.2若用各
14、谐波有效值则表示为全波整流电压Us(t)的波形如图13所示，用傅立叶级数可求得可写出其绽开式为（它只含直流和偶次谐波，令k=2n）若Um=100V,频率f=50Hz,(相应的T=0.02S,w1=100prad/s),分别用式（4.1）和式（4.2）计算其有效值Us1和Us2（取至六次谐波），并求Us2的误差。参考程序：clear,formatcompactUm=100;T=0.02;w=2*pi*5方法一：按傅立叶分析定义计算N=input(取的谐波次数N=);t=linspace(-T/2,T/2);dt=T/99;u=Um*abs(sin(w*t);fork=0:Na(k+1)=trap
15、z(u.*cos(k*w*t)*dt/T*2;b(k+1)=trapz(u.*sin(k*w*t)*dt/T*2;A(k+1)=sqrt(a(k+1)2+b(k+1)2);end0:N,A(1)/2,A(2:end)stem(0:N,a(1)/2,A(2:end)Usll=sqrt(trapz(u.2)*dt/T)Us12=sqrt(A(1)2/4+sum(A(2:end).2/2)方法二：按推导出的全波傅立叶重量公式计算clear,formatcompactUm=100;T=0.02;w=2*pi*5N=input(取的谐波次数N=);t=linspace(-T/2,T/2);dt=T/99
16、;u=Um*abs(sin(w*t);Us21=Um*sqrt(trapz(sin(w*t).2)*dt/T)Us22=4*Um/pi*sqrt(0.52+0.5*sum(1./(4*1:3.2-1).2)e=(Us21-Us22)/Us21运行程序，按提示输入，取的谐波次数N=10Us21=17.9615Us22=70.6833e=-2.9353半波信号的波形图如图4-1所示，半波信号的各谐波重量如图4-2所示图4-1半波信号的波形图图4-2半波信号的各谐波重量题目二：非周期信号（方波）的频谱分析设计要求：如图4-3a的矩形脉冲信号，求其在w=-40rad/s40rad/s区间的频谱。参考程
17、序：cleartf=10;N=input(N=);dt=10/N;t=1:N*dt;f=ones(1,N/2),zeros(1,N/2);wf=input(wf=);Nf=input(Nf=);w1=linspace(0,wf,Nf);dw=wf/(Nf-1);F1=f*exp(-j*tw1)dt;w=-fliplr(w1),w1(2:Nf);F=fliplr(F1),F1(2:Nf);subplot(1,2,1),plot(t,f,linewidth,1.5),gridsubplot(1,2,2),plot(w,abs(F),linewidth,1.5),grid程序运行结果：取时间分隔的点
18、数N=256，需求的频谱宽度wf=40，需求的频谱点数Nf=64,得出图4-3b图4-3a时域信号图4-3b频谱图（采样密）若取时间分隔的点数N=64，需求的频谱宽度wf=40，需求的频谱点数Nf=256,得出图4-4图4-4时域信号及其频谱图（采样稀，有频率泄漏）三、思索题：1、总结MATLAB在信号与系统中的常用函数。2、周期信号与非周期信号的频谱分析方法是什么？四、试验报告：试验名称班级姓名学号1.试验目的。2.试验内容。3.各题的建模、设计过程。4.各题的执行参数和运行结果。5.思索题。篇3：北理工_数据分析_试验6_信号频谱分析与信号滤波北理工_数据分析_试验6_信号频谱分析与信号滤
19、波 本文关键词：信号，分析，滤波，频谱，试验北理工_数据分析_试验6_信号频谱分析与信号滤波 本文简介：(封皮页)北京理工高校现代数据分析试验6试验报告主讲：李明学生：李经2022/11/143(书目页)试验6数据拟合16.1试验目的16.2试验内容16.2.1信号的频谱分析16.2.2滤波16.3试验代码及结果16.3.1信号的频谱分析t=0:1/fs:1;x=sin(2*pi*10*t)+sin(北理工_数据分析_试验6_信号频谱分析与信号滤波 本文内容：(封皮页)北京理工高校现代数据分析试验6试验报告主讲：李明学生：李经2022/11/143(书目页)试验6数据拟合16.1试验目的16.
20、2试验内容16.2.1信号的频谱分析16.2.2滤波16.3试验代码及结果16.3.1信号的频谱分析t=0:1/fs:1;x=sin(2*pi*10*t)+sin(2*pi*100*t);y=x+randn(size(t);plot(y(1:50);Y=fft(y,256);Pyy=Y.*conj(Y)/256;f=fs/256*(0:127);figure(2);plot(f,Pyy(1:128);xlabel(Frequency(Hz)figure(3);plot(t,y);b,a=ellip(4,0.1,40,515*2/fs);sf=filter(b,a,y);figure(4);plot(t,sf);axis(01-11);结果：图1.噪声信号图2.功率谱图3.显示信号图4.滤波结果本文来源：网络收集与整理，如有侵权，请联系作者删除，谢谢！第26页 共26页第 26 页 共 26 页第 26 页 共 26 页第 26 页 共 26 页第 26 页 共 26 页第 26 页 共 26 页第 26 页 共 26 页第 26 页 共 26 页第 26 页 共 26 页第 26 页 共 26 页第 26 页 共 26 页