РП
КАФЕДРА
ществует в течении ровно половины пе-
риода Т = 271, т.е. в течение 71. Половину
углового (временного) интервала, в те-
чение которого существует ток, приня-
то называть углом отсечки и обозначать
буквой 0. В данном случае 0 =
п/2
или
90°. Такие колебания часто также назы-
вают колебаниями с отсечкой или коле-
баниями второго рода.
Также очень часто применяются ко-
лебания прямоугольной формы (преж-
де всего в различных импульсных, клю-
чевых и цифровых устройствах). При-
мер такого колебания представлен на
рис. 8.
Для любых негармонических ко-
лебаний вводят понятие “размах”, ха-
рактеризующее максимальное измене-
ние напряжения, тока или иного процес-
са от минимального до максимального
значения. На
рис.
8 в качестве приме-
ра показана однополярная (т.е. распо-
ложенные по одну сторону от горизон-
тальной оси) прямоугольная последо-
вательность импульсов, причем дли-
тельность импульса равна длительно-
сти паузы между импульсами. В этом
случае говорят, что скважность им-
пульсной последовательности равна
двум. Вообще под скважностью пони-
мается отношение периода импульс-
ной последовательности Т к длитель-
ности импульса г. Величину обратную
скважности называют коэффициентом
заполнения.
Кроме гармонических колебаний и
колебаний прямоугольной формы, час-
то применяются колебания и более слож-
ных форм.
К
примеру, на
рис. 9
показа-
ны колебания треугольной (так называе-
мой пилообразной) формы, формируе-
мые генераторами разверток и подводи-
мыми к отклоняющим катушкам кинес-
копа телевизора или монитора.
На
рис. 10
представлена времен-
ная диаграмма напряжения в радиоча-
стотном тракте радиоприемника диапа-
зонов длинных, средних или коротких
волн для случая передачи одного гар-
монического тона (к примеру, сигналов
точного врем ени). Это напряжение
представляет собой гармоническое ко-
лебание радиочастоты, амплитуда ко-
торого изменяется также по гармоничес-
кому закону звуковой частоты. В этом
случае говорят, что колебание модули-
ровано по амплитуде. Такой процесс
назы ваю т амплитудной модуляцией
(АМ). Кроме амплитудной модуляции, в
радиоэлектронике применяют и другие
виды управления колебаниями (напри-
мер, частотную модуляцию).
Теперь обратимся к спектрам рас-
смотренных выше колебаний. В отли-
чие от синусоидальных или косинусои-
дальных колебаний, имеющих в спект-
ре только одну составляющую на час-
тоте Т = 1/Т, любые колебания негармо-
нической формы имеют более сложный
спектр, состоящий из последователь-
ности составляющих на кратных час-
тотах, т.е. Т 21', ЗТ 4Ти т.д. теоретичес-
ки до бесконечности. В качестве при-
мера на
рис. 11
показан спектр одно-
полупериодного колебания
(рис. 7),
а
на
рис. 12
- спектр последовательно-
сти прямоугольных импульсов
(рис. 8).
Поскольку оба эти колебания являют-
ся однополярными, в их спектре име-
ется постоянная составляющая на ну-
левой частоте. Спектральная составля-
ющая на частоте Г= 1/Т называется пер-
вой гармоникой. Таким образом, спектр
гармонического колебания
(рис. 4)
со-
стоит лиш ь из одной гармоники. Со-
ставляющие на частотах 2£ ЗТ
4 f
и так
далее называют высшими гармоника-
ми (второй, третьей четвертой и т.д.).
Каждая гармоника представляет собой
гармоническое колебание соответству-
ющей частоты и амплитуды. Как видно
из рисунков, некоторые гармоники мо-
гут отсутствовать. Так, например, у од-
нополупериодного колебания отсут-
ствуют все нечетные гармоники начи-
ная с третьей, а у прямоугольного ко-
лебания со скважностью равной двум
(такое колебание часто называют ме-
а н д ро м ) - все четны е гарм оники.
Спектр сигнала с амплитудной модуля-
цией (соответствует
рис. 10)
несколь-
ко проще и приведен на
рис. 13.
Он
состоит из составляющей с радиочас-
тотой ю, а также из двух комбинацион-
ных частот со + П и со - П (где П - звуко-
вая частота), называемых боковыми
частотами. Кроме рассмотренных ам-
плитудных спектров, часто также стро-
ят фазовые спектры - по вертикальной
оси откладывают начальные фазы каж-
дой гармоники.
Для того, чтобы рассчитать спектр
любого негармонического периодичес-
кого колебания, необходимо выполнить
математическую процедуру разложе-
ния в ряд Фурье. Такое разложение
представляет собой достаточно слож-
ную математическую операцию (свя-
занную с интегрированием). Однако,
каждый раз раскладывать колебания в
ряд не имеет смысла, поскольку для
наиболее часто встречающихся форм
колебаний коэффициенты разложения
приводятся в специальных справочных
таблицах. Более того, современные
программы схемотехнического модели-
рования радиоэлектронных устройств
на ЭВМ в обязательном порядке содер-
жат модули так называемого быстрого
преобразования разложения Фурье. Те-
оретически спектр любого негармони-
ческого колебания бесконечен, однако
на практике считается, что полоса час-
тот, занимаемая электрическим про-
цессом, ограничена той областью, в
которой укладывается 95% энергии это-
го процесса.
Итак, как можно видеть из представ-
ленных выше рисунков, спектр любого
детерм инированного (неслучайного)
периодического колебания представля-
ет собой дискретную последователь-
ность гармонических составляющ их
разной амплитуды. В случае же непе-
риодических (неповторяющихся) сигна-
11/2003
предыдущая страница 19 Радиолюбитель 2003-11 читать онлайн следующая страница 21 Радиолюбитель 2003-11 читать онлайн Домой Выключить/включить текст