电磁兼容电路课程_EMI信号线滤波器时频域滤波特性测试分析实验报告.docxVIP

信号线滤波器时频域滤波特性测试分析实验报告一、实验目的首先从原理上掌握信号线滤波器的网络特性响应，其次了解信号源、示波器、频谱仪和网络分析仪等实验仪器的工作原理，并熟练掌握仪器的基本操作流程，通过示波器观察方波信号经过网线滤波器和RS232总线滤波器后的波形变化特征，并通过频谱仪观察接入滤波器前后，方波频谱的变化特点。二、实验原理图1时域测试原理图图2 频域测试原理图三、实验仪器信号源（产生方波信号）频谱分析仪（在频域范围内分析信号，显示出谱线）示波器（在时域范围内分析信号）滤波器插入损耗测试夹具测试电缆及附件RJ45（网线）滤波器TF-10C041048RS232总线滤波器TF-1018011513四、实验内容及操作步骤时域滤波特性测试通过信号源发出重复频率F，幅值为A，占空比50%的方波信号，通过示波器观察接入滤波器前后的波形特征，并记录波形上升沿时间，分析产生变化的原因。频域滤波特性测试通过信号源发出重复频率F，幅值为A，占空比50%的方波信号，通过频谱仪观察接入滤波器前后方波信号的频谱特征，保存频谱曲线图，记录各谐波分量的幅值，并计算其插入损耗。实验注意事项（1）将线路全部收进屏蔽金属盒内；（2）查看波形时，将屏幕调整至可清晰查看2-3个波形。五、实验结果记录处理系统20lgU/dB频率直通RJ45（网线）滤波器RS232总线滤波器基波：500kHz-0.67-10.47-6.16三次谐波：1.5MHz-10.21-21.39-39.22五次谐波：2.5MHz-14.67-26.16-53.60七次谐波：3.5MHz-17.61-29.13-62.35九次谐波：4.5MHz-19.83-31.40-69.17十一次谐波：5.5MHz-21.59-33.14-76.07系统直通　RJ45(网线)滤波器RS232总线滤波器波形方形类似方形锯齿形上升沿时间4.7ns51.0ns263.2ns（a）直通 （b）网线滤波器 （c）总线滤波器图3 波形图方波信号经过RJ45（网线）滤波器的插入损耗为：，经过RS232总线滤波器的插入损耗为：，根据上述二式，做出插入损耗曲线图，如下图4。图4 插入损耗曲线图六、实验结果分析1、方波信号频谱有何特征？答：方波信号频谱具有以下三个特征：（1）离散性。方波信号频谱为非周期性离散的线状频谱，非周期性离散的线状频谱，连接各个谱线顶点的曲线为频谱的包络线，它反映了各频率分量的幅度随频率的变化情况；（2）谐波性。方波信号谱线为等距离分布，任意两谐波的频率之比都是整数或整数比，各次谐波的频率都是基频的整数倍；（3）收敛性。随着频率增加，幅值减小，最终趋于零，另外幅值越小意味着该频率成分在整个信号中所占比重越小。2、方波信号经过滤波器后其波形有什么变化？结合频域分析结果根据傅里叶变换分析产生变化的原因。答：方波信号经过（总线）滤波器，波形由方形变为锯齿形。不妨设方波信号周期为，基频，将其做傅里叶变换，其中，由上述内容可知，信号中高频成分（较大）对应的系数较小，即高频成分占整个信号的比重较小。方波信号经过过滤器后，高频成分被滤除，信号中仅存幅值较大的低频信号，可看做低次谐波的叠加，波形与正弦波类似，故呈现锯齿形、上升沿时间变长。七、实验感想与体会记得老师上课讲过方波信号可看做谐波叠加，当时只记得这样一句话“上升沿越陡，高频成分越多”，印象比较深刻。这次轮到真的动手做实验，与之前记忆的内容完全吻合，有很大的满足感。同时为了回答上面的问题，又重新翻开高数书，复习了傅里叶级数，感觉这个公式真的很伟大。