Спектрограммы сигналов, фиксируемые цифровым спектроанализатором, приведены на рисунках 1-12. Рисунки 1-4 построены для несущей частоты первой гармонической составляющей f1=FВ/2=2 кГц и частоты второй гармонической составляющей f2=2,5; 2,3; 2,1 и 2,05 кГц. Рисунки 5-8 построены для несущей частоты первой гармонической составляющей f1=4 кГц и частоты второй гармонической составляющей f2=3,5; 3,7; 3,9 и 3,95 кГц. Различие амплитуд первой и второй гармонических составляющих принималось равным предельному значению 78 дБ. На рисунках 9-12 приведены спектрограммы для случая f1=2 кГц, f2=2,1 кГц при разности начальных фаз сигналов 0°; 90°; 180° и 270°.
Анализ полученных спектров позволяет сделать следующие выводы:
при различии амплитуд гармонических составляющих входного сигнала 78 дБ цифровой спектроанализатор обеспечивает реальную разрешающую способность 100 Гц; об этом свидетельствует возможность надежного выявления локального максимума в спектре, соответствующего меньшей по амплитуде гармонической составляющей, на фоне боковых лепестков интенсивной гармонической составляющей вплоть до величины разности несущих частот 100 Гц;
при уменьшении разности частот до 50 Гц выделение локального максимума оказывается невозможным;
начальные фазы гармонических составляющих входного сигнала не оказывают заметного влияния на вид спектра и не приводят к изменению величины реальной разрешающей способности; так, при изменении фазы одного (меньшего по амплитуде) колебаний в широких пределах возможность выделения двух спектральных составляющих сохраняется.
Полученные численные результаты подтверждают результаты теоретического обоснования параметров цифрового спектроанализатора и позволяют утверждать, что при различии амплитуд гармонических составляющих 78 дБ его реальная разрешающая способность составит не менее 100 Гц.
|
| Рисунок 1 – Спектр сигнала при f1=2 кГц; f2=2,5 кГц и различии амплитуд гармонических составляющих 78 дБ |
|
| Рисунок 2 – Спектр сигнала при f1=2 кГц; f2=2,3 кГц и различии амплитуд гармонических составляющих 78 дБ |
|
| Рисунок 3 – Спектр сигнала при f1=2 кГц; f2=2,1 кГц и различии амплитуд гармонических составляющих 78 дБ |
|
| Рисунок 4 – Спектр сигнала при f1=2 кГц; f2=2,05 кГц и различии амплитуд гармонических составляющих 78 дБ |
|
| Рисунок 5 – Спектр сигнала при f1=3,9 кГц; f2=3,5 кГц и различии амплитуд гармонических составляющих 78 дБ |
|
| Рисунок 6 – Спектр сигнала при f1=3,9 кГц; f2=3,7 кГц и различии амплитуд гармонических составляющих 78 дБ |
|
| Рисунок 7 – Спектр сигнала при f1=3,9 кГц; f2=3,8 кГц и различии амплитуд гармонических составляющих 78 дБ |
|
| Рисунок 8 – Спектр сигнала при f1=3,9 кГц; f2=3,85 кГц и различии амплитуд гармонических составляющих 78 дБ |
|
| Рисунок 9 – Спектр сигнала при f1=2 кГц; f2=2,1 кГц, различии амплитуд гармонических составляющих 78 дБ и разности фаз 0 градусов |
|
| Рисунок 10 – Спектр сигнала при f1=2 кГц; f2=2,1 кГц, различии амплитуд гармонических составляющих 78 дБ и разности фаз 90 градусов |
|
| Рисунок 11 – Спектр сигнала при f1=2 кГц; f2=2,1 кГц, различии амплитуд гармонических составляющих 78 дБ и разности фаз 180 градусов |
|
| Рисунок 12 – Спектр сигнала при f1=2 кГц; f2=2,1 кГц, различии амплитуд гармонических составляющих 78 дБ и разности фаз 270 градусов |
Заключение
1. При курсовом проектировании определены основные технические характеристики и особенности построения цифрового спектроанализатора со следующими параметрами: сигнальный процессор: 
; время анализа 
=28 мс; различие амплитуд регистрируемых сигналов 
=78 дБ; верхняя частота регистрируемых сигналов 
=4 кГц; разрешающая способность по частоте 
=100 Гц.
Для достижения заданных требований цифровой спектроанализатор должен иметь следующие характеристики:
время накопления - 64 мс;
число отсчетов при периоде дискретизации 125 мкс – 512;
тип оконной функции – Кайзера-Бесселя при коэффициенте a=3,5.
Требуемое время анализа может быть достигнуто при записи поступающих после аналого-цифрового преобразования данных в четыре последовательных блока памяти.
2. Разработана программа для моделирования функционирования цифрового спектроанализатора. Программа выполнена с использованием среды визуального математического программирования MathCad. Встроенные в среду MathCad функции Бесселя и вычисления дискретного преобразования Фурье позволяют вычислять оконные функции и спектральные компоненты сигнала.
3. Проведено численное моделирование функционирования цифрового спектроанализатора и построены графики. С их использованием определена реальная разрешающая способность цифрового спектроанализатора.
Таким образом, задание на курсовое проектирование выполнено в полном объеме.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гоноровский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Радио и связь, 1986. 512 с.
2. Харкевич А.А. Спектры и анализ. М.: Физматгиз, 1962. 236 с
3. Блейхут Р. Быстрые алгоритмы цифровой обработки сигналов. М.: Мир, 1989. 448 с.
4. СТП ВГТУ 005-2007. Стандарт предприятия по оформлению курсовых и дипломных проектов.