2022年电磁兼容电路课程-EMI信号线滤波器时频域滤波特性测试分析实验报告 .pdf

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1、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、实验仪器信号源示波器滤波器50505050信号源频谱仪滤波器50505050精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 5 页1.信号源产生方波信号2.频谱分

2、析仪在频域范围内分析信号，显示出谱线3.示波器在时域范围内分析信号4.滤波器插入损耗测试夹具5.测试电缆及附件6.RJ45 网线滤波器TF-10C041048 RS232总线滤波器 TF-1018011513 四、实验内容及操作步骤(一)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。(二)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。(三)

3、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、实验结果记录处理精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 5 页系统20lgU/dB 频率直通RJ45 网线滤波器RS232总线滤波器基波： 500kHz - 三次谐波： Hz -21.39 五次谐波： Hz 七次谐波： Hz 九次谐波： Hz 十一次谐波： Hz 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a直通b网线滤波器c总线滤波器图 3 波形图精选学习资料 - - - - - - - -

4、 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 5 页方波信号经过 RJ45网线滤波器的插入损耗为：20lg-20lgILUU直通网线网线，经过 RS232总线滤波器的插入损耗为：20lg-20lgILUU直通总线总线，根据上述二式，做出插入损耗曲线图，如下列图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

5、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( )U t周期为T，基频02=T，将其做傅里叶变换，0001( )(cossin),2nnnaU tantbt0.511.522.533.544.555.51020304050频率 /MHz插入损耗/dBRJ45 （网线）滤波器RS232 总线滤波器精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归

6、纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 5 页其中，2022022( )cos,2( )sin0,1,2,TTnTTnaU tntdtTbU tntdtnT，由上述内容可知， 信号中高频成分 n较大对应的系数,nnab 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。 同时为了答复上面的问题， 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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 5 页