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周期矩形信号的频谱分析

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周期矩形信号的频谱分析_第1页
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1.周期信号的频谱周期信号在满足一定条件时,可以分解为无数三角信号或指数之和这就是周期信号的傅里叶级数展开在三角形式傅里叶级数中,各谐波分量的形式为;在指数形式傅里叶级数中,分量的形式必定为 与 成对出现为了把周期信号所具有的各次谐波分量以及各谐波分量的特征(如模、相角等)形象地表示出来,通常直接画出各次谐波的组成情况,因而它属于信号的频域描述以周期矩形脉冲信号为lifenxi周期信号频谱的特点周期矩形信号在一个周期(-T/2,T/2)内的时域表达式为 (2-6)其傅里叶复数系数为 (2-7)由于傅里叶复系数为实数,因而各谐波分量的相位为零(为正)或为(为负),因此不需要分别画出幅度频谱与相位频谱可以直接画出傅里叶系数的分布图如图所示该图显示了周期性矩形脉冲信号频谱的一些性质,实际上那个也是周期性信号频谱的普遍特性:① 离散状频谱即谱线只画出现在的整数倍频率上,两条谱线的间隔为(等于2/t)② 谱线宽度的包络线按采样函数的规律变化如图所示但为 时,即(m=1,2,……)时,包络线经过零点在两相邻 零点之间,包络线有极值点,极值的大小分别为-0.212,0.127,……01wtp2-tp4tp2nFw1TAt③ 谱线幅度变化趋势呈收敛状,它的主要能量集中在第一个零点以内,因而把w=0- 2 / 这段频率范围称为信号的有效带宽, 或 图 周期性矩形脉冲信号频谱0.637100.127-0.212t 频谱包络线由上两式可见,信号频带宽度只与脉宽 有关,且成反比关系,这时信号分析中最基本的特性。

信号的有效宽度(简称宽度)是信号频率特性中重要指标当信号通过系统时,信号与系统的带宽必须匹配若信号的有效带宽大于系统的有效带宽,则信号通过次系统时,就会损失许多重要的成分而产生较大失真;若信号的有效带宽远小于系统的带宽,信号可以顺利通过,但对系统资源是巨大浪费④ 和T值的变化对频谱的影响可以用图和图2.4.4表示出来由图可见,T值不变,基波频率不变,谱线的疏密间隔不变值减少,是各个分量的幅值减少,同时也使包络线的第一零点右移,即信号占有频带宽度增大由图2.4.4可见,值不变,包络线第一零点的位置不变;T值增大,使各个分量的幅度减少,同时使基波频率减少,谱线变密2.EWB分析及傅里叶分析EWB在波形分析方面,其SPICE的谱线分析功能可代替选频点平表实现对周期信号的频谱分析,t)(tftUTtp2tp452UnA0w2Tt)(tftU1T12TnAtp25Uw0t=52UnA0tp2tp4wt)(tftUT=5t)(tftUnA5Utp2tp4w02TT=10图 不同的T值下周期矩形脉冲的频谱。

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