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# 实验 19 连续系统的频域分析 - PowerPoint PPT Presentation

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## 实验 19 连续系统的频域分析

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Presentation Transcript

### 实验19 连续系统的频域分析

• 学习用Matlab编程分析简单连续系统（如RC低通滤波器、RLC串联电路等）频率特性（包括幅频特性和相频特性）的方法。
• 学习用实际电路测试RC低通滤波器的频率特性，掌握其滤波特点，并与采用Matlab分析所得的结果相比较。观察周期矩形波通过该滤波器的响应。
• 学习用实际电路测试RLC串联电路的频率特性，掌握其谐振特点，并与采用Matlab分析所得的结果相比较。

• RC低通滤波器的频率特性

• 周期矩形波通过RC低通滤波器的响应

% 画RC电路的频谱 exp19_1.m

f0=0;f1=10000;f=f0:20:f1;

R=1e4;C=0.1e-6;

fc1=round(1./(R*C*2*pi));

H=1./(1+j*2*pi*f*R*C);

Hw1=abs(H);

P1=angle(H);

R=1000;C=0.1e-6;

fc2=round(1./(R*C*2*pi));

H=1./(1+j*2*pi*f*R*C);

Hw2=abs(H);

P2=angle(H);

R=200;C=0.1e-6;

fc3=round(1./(R*C*2*pi));

H=1./(1+j*2*pi*f*R*C);

Hw3=abs(H);

P3=angle(H);

subplot(1,2,1),plot(f,Hw1,'r--',f,Hw2,'k:',f,Hw3,'linewidth',2);

xlabel('f(Hz)');title('幅频特性'),grid

set(gca,'Xtick',[fc1,fc2,fc3,f1],'Ytick',[0,0.707,1])

legend('R=10k','R=1k','R=200',1)

subplot(1,2,2),

plot(f,P1*180/pi,'r--',f,P2*180/pi,'k:',f,P3*180/pi,'linewidth',2)

xlabel('f(Hz)');title('相频特性'),grid

%axis([f0,f1,-90,0]);text(1000,-10,fc_str)

set(gca,'Xtick',[fc1,fc2,fc3,f1],'Ytick',[-90,-45,0])

legend('R=10k','R=1k','R=200',1)

RC电路的频率响应为：

%画RC滤波器的幅度频谱. exp19_2.m

tau_T=1/2;

n0=-20;n1=20;

n=n0:n1;

RC_n=[1e4 1000 200]*0.1e-6; % R=10k,1k,200,C=0.1uF

N=length(RC_n);

fc=round(1./(RC_n*2*pi)) % 计算截止频率

F_n=tau_T*Sa(tau_T*pi*n); % 计算Fn

subplot(4,1,1),stem(n,abs(F_n),'.');

Yn_max=max(abs(F_n));

Yn_min=min(abs(F_n));

axis([n0 n1 Yn_min-0.1 Yn_max+0.1]);

line([n0 n1],[0 0],'color','r');

ylabel('输入幅度谱')

for k=1:N

RC=RC_n(k); % RC赋值

%B=num2str(1/RC_n(k))

H=(1/RC)./(j*n*1000*2*pi+1/RC); % 计算系统函数H(jnw)

Y_n=H.*F_n; % 计算Yn

Yn_max=max(abs(Y_n));

Yn_min=min(abs(Y_n));

subplot(N+1,1,k+1),stem(n,abs(Y_n),'.');

axis([n0 n1 Yn_min-0.1 Yn_max+0.1]);

text(-15,0.4,strcat('fc=',num2str(fc(k)),'Hz'));

line([n0 n1],[0 0],'color','r');

ylabel('输出幅度谱')

end

%画RC滤波器的输出信号y(t). exp19_3.m

tau_T=1/2;t0=1.5e-3

t=-t0:.002e-3:t0;

f=rectpuls(t,0.5e-3)+rectpuls(t+1e-3,0.5e-3)+rectpuls(t-1e-3,0.5e-3)

subplot(4,1,1),plot(t,f,'linewidth',2);

axis([-t0 t0 -0.5 1.5]);

ylabel('f(t)')

omega_0=1000*2*pi; % 基波频率f=1000Hz

RC_n=[1e4 1000 200]*0.1e-6; % R=10k,1k,200,C=0.1uF

fc=round(1./(RC_n*2*pi)) % 计算截止频率

N=length(RC_n);

n=[-20:20]; % 计算谐波次数20

F_n=tau_T*Sa(tau_T*pi*n); % 计算Fn

for k=1:N

RC=RC_n(k); % RC赋值

H=(1/RC)./(j*n*omega_0+1/RC); % 计算系统函数H(jnw)

Y_n=H.*F_n; % 计算Yn

y=Y_n*exp(j*omega_0*n'*t); % 计算前20项的部分和

subplot(N+1,1,k+1),plot(t,real(y),'linewidth',2);

axis([-t0 t0 -0.5 1.5]);

text(-t0+0.3e-3,-0.2,strcat('fc=',num2str(fc(k)),'Hz'));

ylabel('y(t)'),xlabel('t(sec)')

end

• RLC串联电路的频率特性

• 研究RC低通滤波器的频率特性

、1k、200时，记下

MATLAB画出

• 研究RLC串联电路的频率特性

• 画出实验电路，说明实验步骤。
• 绘出仿真和实验的波形，并加以比较。
• 根据实验观测结果，归纳、总结RC低通滤波器频率特性以及当输入为周期矩形波时，RC电路的截止频率（即频带宽度）对输出波形的影响。
• 总结RLC串联电路谐振频率测量的方法。
• 总结RLC串联电路Q值对频带宽度的影响。

• 1、计算机 1台
• 2、信号发生器 1台
• 3、双踪示波器 1台
• 4、电阻箱、电容箱各1个 ，L＝约10mH
• 5、交流毫伏表 1台