2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки


Правила форума


Посмотреть правила форума



Начать новую тему Ответить на тему
 
 Вывод спектра выходного сигнала ЦАП аналитически
Сообщение05.11.2024, 18:56 


19/11/20
307
Москва
Пусть мы хотим выдать синус на ЦАП, он будет выглядеть примерно так (красный сигнал):
Изображение
Я нашёл в интернете кучу картинок, где изображается спектр такого сигнала. Но вот вывода этого спектра я найти не могу. Решил вывести. Вот так можно записать это сигнал (если сдвинуть ось ординат на половину периода дискретизации вправо):
$\sum\limits_{k=0}^{a}s_1(t-kT_s)\sin{(\omega kT_s)}$
Тут $s_1(t)=1$ при $-\frac{T_s}{2}\leq t\leq \frac{T_s}{2}$ и $s_1(t)=0$ в остальных случаях.
Реальный сигнал конечен, да и период синуса не всегда будет равен периоду дискретизации, так что $a$ это произвольное, достаточно больше натуральное число.
Как посчитать спектр такого сигнала? Применим преобразование Фурье:
$S(j\omega)=\int\limits_{-\infty}^{\infty}$\sum\limits_{k=0}^{a}s_1(t-kT_s)\sin{(\omega kT_s)}e^{-j\omega t}dt$
Если переставлять местами знаки суммирования и интегрирования можно (в чём я сомневаюсь), то спектр будет равен
$S(j\omega)=\sum\limits_{k=0}^{a}\sin{(\omega kT_s)}S_1(j\omega)e^{-jkT_s}$, где $S_1(j\omega)=T_s \frac{\sin{\frac{\omega T_s}{2}}}{\frac{\omega T_s}{2}}$
То есть по сути (если смотреть только на амплитудный спектр) мы получаем сумму модулей sinc-функции, каждый из которых умножен на отсчёт синуса... чушь какая-то. Где я ошибаюсь?

 Профиль  
                  
 
 Re: Вывод спектра выходного сигнала ЦАП аналитически
Сообщение12.11.2024, 13:52 


19/11/20
307
Москва
Вот, что в итоге у меня получилось:
1) Я немного ошибся и забыл добавить в степень экспоненты $\omega$.
2) Итоговое преобразование можно записать так:
$S(j\omega)=\sum\limits_{n=0}^{N-1}\sin{(\omega nT_s)}S_1(j\omega)e^{-j\omega nT_s} = S_1(j\omega)\sum\limits_{n=0}^{N-1}\sin{(\omega nT_s)}e^{-j\omega nT_s}$, где $S_1(j\omega)=T_s \frac{\sin{\frac{\omega T_s}{2}}}{\frac{\omega T_s}{2}}$
То есть получаем произведение спектра прямоугольного импульса и по большому счёту дискретного спектра синуса. Рассмотрим подробнее дискретный спектр:
$\sum\limits_{n=0}^{N-1}\sin{(\omega nT_s)}e^{-j\omega nT_s}=\sum\limits_{n=0}^{N-1}\sin{(\omega nT_s)}e^{-j\frac{2\pi}{T_N}kT_sn}=\sum\limits_{n=0}^{N-1}\sin{(\omega nT_s)}e^{-j\frac{2\pi}{N}kn}$, при $T_N=T_sN$
НО:
это при условии, что $k\geq 0$ и $k$ НЕ натуральное. Вот если бы оно было натуральным, мы бы получили по сути в чистом виде дискретный спектр. То есть при выполнении дискретного преобразования Фурье мы сначала берём гармонику, период которой равен $N$ дискретных отсчётов, потом гармоники с периодами $N/2$, $N/3$ и так далее до $N/(N-1)$. В нашем же случае мы берём не только эти частоты, но и те, что между ними.
В итоге у нас получается дискретный спектр того, что мы подаём на ЦАП (в данном случае это синус), умноженный на спектр прямоугольного импульса шириной $T_s$.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 2 ] 

Модераторы: Модераторы Математики, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group