background image

- 1 -

PODSTAWY ELEKTROTECHNIKI I ELEKTRONIKI

dr inż. Marek KUCHTA

mkuchta@wel.wat.edu.pl

p. 79 / S     tel. 6 837 – 585

Warunkiem  zaliczenia  przedmiotu  jest  zaliczenie  ćwiczeń 

rachunkowych i ćwiczeń laboratoryjnych.

Warunkiem  zaliczenia  ćwiczeń  rachunkowych  jest  zaliczenie  pracy 
kontrolnej na  ostatnich  zajęciach  oraz  uzyskanie  oceny  średniej  z 
odpowiedzi w czasie zajęć nie mniej niż 3,0. Nieobecności na więcej 
niż  1  ćwiczeniach  rachunkowych  wymaga  zaliczenia  opuszczonych 
zajęć w ramach konsultacji.

Warunkiem  zaliczenia  ćwiczeń  laboratoryjnych  jest  uzyskanie 
wymaganej  liczby  punktów.  Student  otrzymuje  z  każdego  ćwiczenia 
punkty za:

przygotowanie do ćwiczenia 

(w skali 0

4);

praktyczne wykonanie ćwiczenia (w skali 0

2);

sprawozdanie z ćwiczenia

(w skali 0

4);

Ocena końcowa za ćwiczenia laboratoryjne wystawiana jest zgodnie z 
poniższą tabelą.

Liczba punktów

0

10,5

11

12,5 1314,5 1516,5 1718,5 1920

Ocena końcowa

2 (ndst)

3 (dst)

3.5 

(dst+)

4 (db)

4.5 

(db+)

5 (bdb)

Zaliczenie przeprowadzane jest w formie pisemnej i ustnej. 

UWAGA: do  laboratorium  ZOiSE  p.  81/S  należy  dostarczyć  wykaz 

studentów grupy z podziałem na  zespoły.

background image

- 2 -

1. SYGNAŁY ELEKTRYCZNE

1.1. KLASYFIKACJA SYGNAŁÓW

W elektronice

PRZEBIEGI CZASOWE
napięcia lub prądu elektrycznego nazywamy
SYGNAŁAMI ELEKTRYCZNYMI

Sygnały  elektryczne  mogą  być  dowolnymi  funkcjami  rzeczywistymi 
czasu
, a więc zmiennej rzeczywistej t.

Badając zmienności tych funkcji:

SYGNAŁY ELEKTRYCZNE

SYGNAŁY ZDETERMINOWANE

Sygnałem 

zdeterminowanym 

nazywamy 

sygnał, 

którego 

wystąpienie można przewidzieć i 
który daje się opisać analitycznie 

SYGNAŁY STOCHASTYCZNE

Sygnałem  losowym  nazywamy 
sygnał,  którego  wystąpienia  ani 
wartości 

nie 

możemy 

przewidzieć.

background image

- 3 -

STAŁE

f(t) = const. dla



,

t

,

oznaczane: U, I

ZMIENNE

f(t) ≠ const. dla 



,

t

,

oznaczane: u(t), i(t),

Jeżeli warunek okresowości

 

kT

t

f

t

f

t

T

0

T- okres właściwy, – liczba całkowita

jest spełniony

nie jest spełniony

OKRESOWE

NIEOKRESOWE

sinusoidalne

niesinusoidalne

HARMONICZNE

 

t

T

F

t

f

m

2

sin

dla



,

t

,

ODKSZTAŁCONE

Jeżeli warunek:

 

0

0

dt

t

f

T

jest spełniony

nie jest spełniony

PRZEMIENNE

f t

( )

t

T

-

+

TĘTNIĄCE

f t

( )

t

T

-

+

SYGNAŁY ZDETERMINOWANE

background image

- 4 -

1.2. PARAMETRY SYGNAŁÓW OKRESOWYCH

Dla sygnału okresowego x o wartościach x(t):

 Moc średnia

 

dt

t

x

T

P

T

x

0

2

1

(1.1)

 Wartość maksymalna – największa  wartość  chwilowa  jaką 

sygnał osiąga – oznaczamy ją jako X

m

 Wartość średnia całookresowa

(jest  to  średnia  arytmetyczna  tego 
sygnału obliczona za jeden okres)

 

 

dt

t

x

T

t

x

X

T

C

śr

0

1

(1.2)

 Wartość średnia półokresowa

(jest  to  średnia  arytmetyczna  tego 
sygnału obliczona za połowę okresu)

 

dt

t

x

T

X

T

śr

2

/

0

2

(1.3)

 WARTOŚĆ SKUTECZNA

(jest  to  pierwiastek  kwadratowy  z 
wartości  średniej  kwadratu  sygnału 
obliczonej  za  jeden  okres,  inaczej  -
pierwiastek kwadratowy ze średniej mocy 
sygnału)

 

 

x

T

sk

P

t

x

dt

t

x

T

X

X

2

0

2

1

(1.4)

background image

- 5 -

1.3. SYGNAŁY HARMONICZNE

W grupie przebiegów okresowych szczególne znaczenie mają sygnały 

harmoniczne, tzn. cosinusoidalne i sinusoidalne. Ponieważ jednak

t

t

cos

2

sin

,

nazwiemy je ogólnie sinusoidalnymi (sinusoidalnie-zmiennymi).

Sygnałami harmonicznymi nazywamy sygnały, których przebieg 

jest sinusoidalną funkcją czasu

Załóżmy, że rozpatrujemy sygnał sinusoidalny w postaci napięcia:

 

u

m

t

U

t

u

sin

(1.5)

0

u

u t

( )

U

m

T/2

T



t

t

W czasie 
odpowiadającym 
jednemu okresowi 
faza napięcia 
zmienia się o 2

tzn. 

2

T

. Na 

rys. na osi 
odciętych 
oznaczono skalę 
czasu i skalę 
kątową.

gdzie: u(t)

- wartość chwilowa napięcia;

U

m

- wartość maksymalna napięcia (nazywana amplitudą);

u

- początkowy  kąt  fazowy,  faza  początkowa  napięcia  w 

chwili t = 0;

u

t

- kąt fazowy, faza napięcia w chwili t;

 =2

 f pulsacja (częstotliwość kątowa) mierzona w rad/s;

f =1/T

częstotliwość  mierzona  w  Hz,  będąca  odwrotnością 

okresu.

background image

- 6 -

Wartość  średnia  (półokresowa)  napięcia  sinusoidalnego  wynosi  wg 

wzoru (1.3)

 

m

m

T

m

T

śr

U

U

dt

t

U

T

dt

t

u

T

U

637

,

0

2

sin

2

2

2

/

0

2

/

0

(1.6)

Wartość skuteczna napięcia sinusoidalnego zgodnie ze wzorem (1.4) 

wynosi

 

m

m

T

m

T

U

U

dt

t

U

T

dt

t

u

T

U

707

,

0

2

sin

1

1

0

2

2

0

2

(1.7)

Oznacza  to,  że  równanie  opisujące  napięcie  harmoniczne  możemy 
przedstawić jako

 

u

u

m

t

U

t

U

t

u

sin

2

sin

(1.8)

background image

- 7 -

1.4. SYGNAŁ WYKŁADNICZY

Funkcja  wykładnicza  jest  traktowana  niemal  jako  funkcja  magiczna. 

Wynika to stąd, że

 każdy sygnał występujący w praktyce może być zawsze wyrażony 

w postaci sumy funkcji wykładniczych;

 w przypadku układów liniowych odpowiedź układu na wymuszenie 

wykładnicze jest także wykładnicza.

Przyjmijmy, że sygnał wykładniczy ma postać:



,

)

(

t

e

A

t

x

t

s

dla

(1.9)

Współczynnik s występujący w wykładniku jest zespolony

j

s

(1.10)

a zatem

t

j

t

t

j

e

e

A

e

A

t

x

)

(

(1.12)

Rozpatrzmy szczególne przypadki w zależności od tego jakie wartości 

przyjmuje s.

1.

Jeżeli s jest liczbą rzeczywistą (tzn. 

= 0) wtedy

t

e

A

t

x

)

(

i ma charakter zależny od wartości 

a) gdy 

< 0

, sygnał x(t) ma charakter 

monotonicznie  malejącej  funkcji 
czasu;

b) gdy

= 0

, sygnał x(t) jest sygnałem 

stałym o wartości A;

c) gdy 

> 0

, sygnał x(t) ma charakter 

monotonicznie  rosnącej  funkcji 
czasu.

0

x t

( )

t

A

   0

>

   0

<

 = 0

background image

- 8 -

2. Jeżeli s jest liczbą urojoną (tzn. 

=0) wtedy

t

j

e

A

t

x

)

(

sygnał  x(t)  może  być  interpretowany  na  płaszczyźnie  zmiennej 
zespolonej za pomocą tzw. wektora wirującego

obracającego  się  z  prędkością kątową 

w  kierunku  przeciwnym  do  ruchu 
wskazówek  zegara.  Położenie  tego 
wektora na płaszczyźnie w danej chwili t
określone jest za pomocą kąta 

t.

Czynnik 

t

j

e

spełnia rolę operatora 
obrotu
,

natomiast 

A

 jest modułem wektora.

0

= 0

A

t

Ae

j

t

Re

Im

Uwzględniając wzór Eulera

t

j

t

e

j

sin

cos

(1.13)

można wektor wirujący wyrazić za pomocą dwóch składowych

 

t

A

j

t

A

e

A

t

x

j

sin

cos

(1.14)

Część  rzeczywista  wektora  wirującego  przedstawia  sygnał  o  charakterze 
cosinusoidalnym 

t

A

e

A

t

j

cos

Re

(1.15)

Część  urojona  wektora  wirującego  przedstawia  sygnał  o  charakterze 
sinusoidalnym

t

A

e

A

t

j

sin

Im

(1.16)

Wynika  stąd,  że  najczęściej spotykane  przebiegi  wielkości  elektrycznych 
stanowią szczególne przypadki sygnału o charakterze wykładniczym.

background image

- 9 -

1.5. OPIS SYMBOLICZNY SYGNAŁU HARMONICZNEGO

Rozpatrzmy ponownie sygnał sinusoidalny w postaci napięcia:

 

u

m

t

U

t

u

sin

(1.17)

Związek  pomiędzy  wektorem  wirującym  na  płaszczyźnie  zmiennej 

zespolonej a rozpatrywanym sygnałem sinusoidalnym przedstawia rys.

0

Re

Im

0

u

u t

( )

U

m

T

t

t

U

m

u

u(0)

u(0)

Wartość chwilowa napięcia w chwili = 0 wynosi

 

u

m

U

u

sin

0

(1.18)

W chwili tej wektor wirujący o amplitudzie U

m

 jest nachylony względem 

osi  liczb  rzeczywistych  pod  kątem 

u

.  Rzut  tego  wektora  na  oś  liczb 

urojonych wynosi u(0), czyli wartość chwilowa sygnału sinusoidalnego 
jest równa rzutowi wektora wirującego na oś liczb urojonych.

Analitycznie można to ująć, zgodnie z zależnością (1.16), następująco: 

dla każdej chwili t

 

 

 

t

u

e

U

t

U

t

u

u

t

j

m

u

m

Im

Im

sin

(1.19)

background image

- 10 -

Sygnał sinusoidalny:

   

 

u

u

m

t

U

t

U

t

u

sin

2

sin

posiada następującą

POSTAĆ SYMBOLICZNĄ (symboliczną wartość chwilową):

   

t

j

j

t

j

j

m

t

j

m

e

e

U

e

e

U

e

U

t

u

u

u

u



2

)

(

(1.20)

Czyli:

t

j

t

j

m

t

j

m

e

U

e

U

e

U

t

u

u

2

)

(

(1.21)

UWAGI:

   

   

t

u

t

u

t

u

t

u

ˆ

ć

odpowiedni

tylko

ć

równoś

zachodzi

nie

 natomiast:

   

 

 

 

t

u

j

t

u

t

u

t

u

Im

2

*

(1.22)

 Metoda symboliczna zapisu przebiegów sinusoidalnych pozwala 

traktować je jako przebiegi wykładnicze.

(rzeczywista)

wartość chwilowa

amplituda

(wartość max.)

wartość skuteczna

U

m

U

symboliczna amplituda

/postać zespolona amplitudy/

/wskaz amplitudy/

symboliczna wartość skuteczna 

/wskaz wartości skutecznej/

background image

- 11 -

1.6. OPIS WIDMOWY SYGNAŁÓW ODKSZTAŁCONYCH

A)  TRYGONOMETRYCZNY SZEREG FOURIERA

Dowolną  funkcję  okresową  x(t)  o  okresie  T,  spełniającą  warunki 

Dirichleta,  można  przedstawić  w  postaci  szeregu  harmonicznego 
nieskończonego zwanego szeregiem trygonometrycznym Fouriera:

 

1

1

0

sin

k

k

k

m

t

k

F

F

t

x

(1.23)

Interpretacja:

0

T

t

x t

( )

x(t)

 = 

F

0

 + 

F

m1

 sin(

1

t+

1

)

 + 

F

m2

 sin(2

1

t+

2

)

+ .........

0

F

m1

T

1

=T

t

t

1

2

F

m2

F

0

T

2

=T/2

k-ta harmoniczna rozwinięcia Fouriera

gdzie:

1

 =2

/– pulsacja podstawowa

– rząd harmonicznej
F

mk

– amplituda k-tej harmonicznej

k

– faza początkowa k-tej harmonicznej

składowa stała

background image

- 12 -

Wiadomo jednak, że

k

k

k

m

k

k

m

t

k

t

k

F

t

k

F

sin

cos

cos

sin

sin

1

1

1

(1.24)

Jeśli oznaczymy



k

k

k

m

k

k

k

m

B

F

A

F

cos

sin

(1.25)

to

t

k

B

t

k

A

t

k

F

k

k

k

k

m

1

1

1

sin

cos

sin

(1.26)

Gdy  amplitudę  k-tej  harmonicznej  przedstawimy  jako  wektor 

wirujący, to z zależności trygonometrycznych wynikają wzory

Re

Im

F

mk

k

A

k

B

k

2

2

k

k

k

m

B

A

F

(1.27)

mk

k

k

mk

k

k

F

B

F

A

cos

,

sin

(1.28)

Uwzględniając powyższe zależności możemy szereg (1.23) przedstawić

 

1

1

1

0

sin

cos

k

k

k

t

k

B

t

k

A

A

t

x

(1.29)

Współczynniki A

0

 , A

k

 , B

k

 wyznacza się ze wzorów:

wartość średnia

 

dt

t

x

T

A

T

t

t

0

0

1

0

(1.30)

skład. kosinusoidalna

 

,

2

,

1

cos

2

1

0

0

k

dla

dt

t

k

t

x

T

A

T

t

t

k

(1.31)

skład. sinusoidalna

 

,

2

,

1

sin

2

1

0

0

k

dla

dt

t

k

t

x

T

B

T

t

t

k

(1.32)

k-ta harmoniczna rozwinięcia Fouriera

składowa stała

background image

- 13 -

B)  WYKŁADNICZY (ZESPOLONY) SZEREG FOURIERA

Jeśli  w  rozwinięciu  w  szereg  Fouriera  danym  wyrażeniem  (1.29) 

zastosujemy podstawienie wynikające z wzorów Eulera

2

cos

1

1

1

t

jk

t

jk

e

e

t

k

 ,   

j

e

e

t

k

t

jk

t

jk

2

sin

1

1

1

(1.33)

to otrzymamy

 

1

0

2

2

1

1

1

1

k

t

jk

t

jk

k

t

jk

t

jk

k

j

e

e

B

e

e

A

A

t

x

(1.34)

Wprowadzając oznaczenia

2

,

2

,

0

0

k

k

k

k

k

k

jB

A

C

jB

A

C

A

C

(1.35)

stąd

 

1

0

1

1

k

t

jk

k

t

jk

k

e

C

e

C

C

t

x

(1.36)

i ostatecznie

 



k

t

jk

k

e

C

t

x

1

(1.37)

którą to postać nazywamy postacią 
zespoloną szeregu Fouriera.

 

T

t

t

t

k

j

k

dt

e

t

x

T

C

0

0

1

1

  

,

2

,

1

,

0

k

dla

e

C

k

j

k

(1.38)

Uwaga:

*

k

k

C

C

k

k

k

k

i

C

C

k-ty współczynnik wykładniczego 
szeregu Fouriera

moduł k-tego  współczynnika 
wykładniczego szeregu Fouriera

argument k-tego  współczynnika 
wykładniczego szeregu Fouriera

background image

- 14 -

C)  WIDMO AMPLITUDOWE I FAZOWE

Wprowadzenie:

0

F

m1

t

t

1

2

3

F

m2

F

m3

F

0

x(t) =

F

0

F

m1

 sin(

1

t+

1

)

F

m2

 sin(2

1

t+

2

)

F

m3

 sin(3

1

t+

3

)

k

F

mk

F

m1

F

m2

F

m3

F

0

1 2 3

+ ....

k

1 2 3

1

2

3

k

/2



background image

- 15 -

Wykres, w układzie współrzędnych prostokątnych, stanowiący

 zbiór 

modułów C

k

 współczynników zespolonego szeregu Fouriera

lub

 zbiór amplitud F

mk

 poszczególnych harmonicznych

określony dla odpowiednich pulsacji 

=k

1

(bądź częstotliwości f=kf

1

nazywamy dyskretnym

WIDMEM AMPLITUDOWYM

 sygnału x(t).

ozbiór 

argumentów 

k

  współczynników  zespolonego  szeregu 

Fouriera

lub

ozbiór faz początkowych 

k

 poszczególnych harmonicznych

określony dla odpowiednich pulsacji 

=k

1

(bądź częstotliwości f=kf

1

nazywamy dyskretnym

WIDMEM FAZOWYM

 sygnału x(t).

Pomiędzy  współczynnikami  rozwinięcia  w  trygonometryczny  i  w 

zespolony szereg Fouriera zachodzą następujące związki:

,

2

,

1

2

2

2

2

k

dla

B

A

F

C

C

k

k

k

m

k

k

(1.39)

,

2

,

1

2

k

dla

k

k

(1.40)

Znajomość  obydwu  widm,  amplitudowego  i  fazowego 
jednoznacznie określa  sumę częściową szeregu Fouriera czyli 
z  założoną  dokładnością  opisuje  analizowany  sygnał  x
(t). 
Widma  (częstotliwościowe)  są  równoważnym  opisem  do 
analitycznego zapisu w dziedzinie czasu tego sygnału - jest to 
jego 

reprezentacja widmowa

.

background image

- 16 -

Wyjaśnienie:

WIDMO AMPLITUDOWE

SPORZĄDZONE W OPARCIU O POSTAĆ:

TRYGONOMETRYCZNĄ

ZESPOLONĄ

F

mk

k

1

0

1

2

3

4

C

k

k

1

0

1

2

3

4

-1

-2

-3

-4

WIDMO FAZOWE

SPORZĄDZONE W OPARCIU O POSTAĆ:

TRYGONOMETRYCZNĄ

ZESPOLONĄ

k

k

1

1

2

3

4

/2



/2

/2



k

1

1

2

3

4

-1

-2

-3

-4

k

/2

Widmo amplitudowe  sygnału  okresowego  jest  funkcją  parzystą  a  widmo 
fazowe  funkcją  nieparzystą.  Prawostronne  widma  amplitudowe  i  fazowe 
stanowią reprezentację sygnału okresowego w dziedzinie częstotliwości.

background image

- 17 -

D)  RODZAJE SYMETRII SYGNAŁÓW

1)

SYMETRIA WZGLĘDEM POCZĄTKU UKŁADU WSPÓŁRZĘDNYCH

Funkcję  nazywamy  symetryczną  względem  początku  układu 

współrzędnych lub  

funkcją nieparzystą

  jeśli spełnia ona zależność

 

 

t

x

t

x

(1.41)

x(t)

t

0

,

0

0

k

A

A

0

lub

k

k

 

1

1

sin

k

k

t

k

B

t

x

(1.42)

2)

SYMETRIA WZGLĘDEM OSI RZĘDNYCH

Funkcję nazywamy symetryczną względem osi rzędnych, lub  

funkcją 

parzystą

  jeśli spełnia ona zależność

   

t

x

t

x

(1.43)

x(t)

t

0

k

B

2

lub

2

k

k

 

1

1

0

cos

k

k

t

k

A

A

t

x

(1.44)

3)

SYMETRIA WZGLĘDEM OSI ODCIĘTYCH

Funkcję nazywamy  

antysymetryczną

  (symetryczną względem osi 

odciętych), jeśli rzędne funkcji okresowej powtarzają się co pół okresu ze 
zmienionym znakiem, tzn.

 

 

2

T

t

x

t

x

(1.45)

x(t)

t

0

0

A

     i     

,

2

,

1

0

2

2

n

dla

B

A

n

n

background image

- 18 -

1.7. OPIS WIDMOWY SYGNAŁÓW NIEOKRESOWYCH

A)  PRZEKSZTAŁCENIE FOURIERA

Dla  sygnałów  nieokresowych  f(t)  można  wyznaczyć  transformatę 

Fouriera (

F

- transformatę) określoną wzorem

 

 

 

 

t

f

dt

e

t

f

j

F

t

j

F

,

(1.46)

będącą funkcją zespoloną zmiennej rzeczywistej 

 określoną w przedziale 

(-,+).

Zależność  (1.46)  -  nazywana 

PROSTYM

  PRZEKSZTAŁCENIEM 

FOURIERA 

-  pozwala  przyporządkować  opisowi  sygnału  w  dziedzinie 

czasu, opis w dziedzinie częstotliwości.

B)  WIDMA SYGNAŁU

Funkcja F(j

nazywana jest funkcją gęstości widmowej sygnału

f(t). W ogólnym przypadku jest to funkcja zespolona, czyli:

 

 

 

 

 

X

R

j

F

j

F

e

F

j

F

(7.35)

gdzie:

 

 

j

F

F

 

 

2

2

X

R

F

F

 

 

j

F

arg

 

 

 

 

 

 

F

F

arc

F

F

arc

F

F

tg

arc

R

X

R

X

cos

sin

 

 

dt

t

t

f

F

R

cos

 

 

dt

t

t

f

F

X

sin

UWAGA:

Ww. widma są funkcjami CIĄGŁYMI zmiennej 

.

 

 

j

F

j

F

F

-

funkcja parzysta

 

 

-

funkcja nieparzysta

gęstość widmowa

widmo gęstości fazy

widmo gęstości amplitud

background image

- 19 -

PRZYKŁAD 1:

Dany  jest  sygnał  u(t)  będący  ciągiem  impulsów 
prostokątnych  o  okresie  T=1ms,  czasie  trwania 
t

i

=0,25ms  oraz  amplitudzie  U

m

=10V.  Wyznaczyć 

widmo amplitudowe i fazowe sygnału.

1)

Opisujemy 

sygnał 

u(t) 

analitycznie 

przedziale 

czasu 

odpowiadającym okresowi:

 

2

2

0

2

2

i

i

i

i

m

t

T

t

t

dla

t

t

t

dla

U

t

u

2)

Wybieramy  postać  szeregu  Fouriera,  dla  której  będziemy  rozwijali 
sygnał

 

1

1

1

0

sin

cos

k

k

k

t

k

B

t

k

A

A

t

u

3)

Sprawdzamy rodzaj symetrii sygnał u(t)

Występuje symetria względem osi rzędnych (

 

 

t

f

t

f

). Ponieważ 

jest to funkcja parzysta znikają wyrazy z sinusami (

0

k

B

).

Zatem:

 

1

1

0

cos

k

k

t

k

A

A

t

u

4)

Obliczamy składową stałą   

 

dt

t

u

T

A

U

T

t

t

0

0

1

0

0

 

V

T

t

U

t

t

T

U

t

U

T

dt

U

T

U

i

m

i

i

m

t

t

m

t

t

m

i

i

i

i

5

,

2

4

1

10

2

2

1

1

1

2

2

2

2

0

 

background image

- 20 -

5)

Obliczamy współczynniki   

 

,

2

,

1

cos

2

1

0

0

k

dt

t

k

t

u

T

A

T

t

t

k

2

2

1

1

1

2

2

sin

1

2

cos

2

i

i

i

i

t

t

m

t

t

m

k

t

k

k

T

U

dt

t

k

U

T

A

T

t

k

t

k

k

T

U

A

i

i

m

k

2

2

sin

2

sin

1

2

1

1

1

1



 





 

4

sin

4

sin

4

sin

4

sin

k

k

k

k

k

U

m





4

sin

37

,

6

4

sin

2

4

sin

4

sin

k

k

k

k

U

k

k

k

U

m

m

6)

Obliczamy wartości amplitud i faz początkowych N-harmonicznych

k

k

A

2

k

k

m

A

F

k

m

k

k

F

A

arcsin

1.

4,502

4,502

90

o

2.

3,183

3,183

90

o

3.

1,501

1,501

90

o

4.

0

0

-

5.

-0,9

0,9

-90

o

6.

-1,061

1,061

-90

o

7.

-0,643

0,643

-90

o

8.

0

0

-

9.

0,5

0,5

90

o

background image

- 21 -

7)

Przedstawiamy widmo amplitudowe i fazowe sygnału

F

mk

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

5

2,5

f [kHz]

k

1

2

3

4

5

6

7

8

9

90

o

-90

o

f [kHz]

background image

- 22 -

PRZYKŁAD 2:

Dany  jest  sygnał  f(t)  będący  impulsem  prostokątnym 
(tzw.  funkcja  bramkowa)  przedstawiony  na  rysunku. 
Wyznaczyć widmo gęstości amplitud i fazy sygnału.

t

f(t)

A

2

2

1)

Opisujemy sygnał f(t) analitycznie

 



2

0

2

2

2

0

t

dla

t

dla

A

t

dla

t

f

2)

Wyznaczamy funkcję gęstości widmowej  

F

- transformatę)

 

 

dt

e

t

f

j

F

t

j

 

j

F

2

2

2

2

2

2

1

t

j

t

j

t

j

e

j

A

dt

e

A

dt

Ae





2

2

2

2

2

2

j

j

j

j

t

j

e

e

j

A

e

e

j

A

e

j

A

j

e

e

że

wiemy

j

j

2

sin

,

background image

- 23 -





2

sin

2

2

2

2

2

A

j

e

e

j

j

A

j

j

2

2

sin

2

2

A

Zatem

 

2

Sa

A

j

F

Czyli  funkcja  gęstości  widmowej  F(j

)  funkcji  bramkowej  jest  funkcją 

rzeczywistą a zatem F

X

(

) = 0.

3)

Wyznaczamy widmo gęstości amplitud

 

 

2



Sa

A

j

F

F

Uwaga:

 

A

F

0

 

0

F

    gdy   

n



2

   czyli dla   

n

2

background image

- 24 -

4)

Wyznaczamy widmo gęstości fazy

 

 

j

F

arg

Ponieważ  funkcja  gęstości  widmowej  rozpatrywanego  sygnału  jest
wielkością  rzeczywistą, zatem widmo gęstości  fazy jest przedziałami 
stałe i przybiera wartości 0 lub 



0

2





-2

-4

-6

 

( )

180

o

-180

o