電磁兼容電路課程-EMI信號線濾波器時頻域濾波特性測試分析實驗報告

1、信號線濾波器時頻域濾波特性測試分析實驗報告一、實驗目的首先從原理上掌握信號線濾波器的網(wǎng)絡特性響應，其次了解信號源、示波 器、頻譜儀和網(wǎng)絡分析儀等實驗儀器的工作原理，并熟練掌握儀器的基本操作 流程，通過示波器觀察方波信號經(jīng)過網(wǎng)線濾波器和 RS232總線濾波器后的波形 變化特征，并通過頻譜儀觀察接入濾波器前后，方波頻譜的變化特點。二、實驗原理Q信號源圖1時域測試原理圖圖2頻域測試原理圖三、實驗儀器1. 信號源（產(chǎn)生方波信號）2. 頻譜分析儀（在頻域范圍內(nèi)分析信號，顯示出譜線）3. 示波器（在時域范圍內(nèi)分析信號）4. 濾波器插入損耗測試夾具5. 測試電纜及附件6. RJ45（網(wǎng)線）濾波器 TF-10

2、C041048RS232總線濾波器 TF-1018011513四、實驗內(nèi)容及操作步驟（一 ） 時 域濾波特性測試通過信號源發(fā)出重復頻率F,幅值為A,占空比50%的方波信號，通過示波器觀察接入濾波器前后的波形特征，并記錄波形上升沿時間，分析產(chǎn)生變化的原因。（二 ） 頻 域濾波特性測試通過信號源發(fā)出重復頻率F,幅值為A,占空比50%的方波信號，通過頻譜 儀觀察接入濾波器前后方波信號的頻譜特征，保存頻譜曲線圖，記錄各諧波分量的幅值，并計算其插入損耗。（三 ） 實 驗注意事項（ 1）將線路全部收進屏蔽金屬盒內(nèi)；（ 2）查看波形時，將屏幕調(diào)整至可清晰查看2-3 個波形。五、實驗結(jié)果記錄處理*統(tǒng)20lgU

3、/dB 頻率直通RJ45 （網(wǎng)線）濾波器RS232總線濾波器基波：500kHz-0.67-10.47-6.16三次諧波：1.5MHz-10.21-21.39-39.22五次諧波：2.5MHz-14.67-26.16-53.60七次諧波：3.5MHz-17.61-29.13-62.35九次諧波：4.5MHz-19.83-31.40-69.17一次諧波：5.5MHz-21.59-33.14-76.07系統(tǒng)直通RJ45（網(wǎng)線）濾波器RS232總線濾波器波形方形類似方形鋸齒形上升沿時間4.7ns51.0ns263.2ns（a）直通（b）網(wǎng)線濾波器（c）總線濾波器圖3波形圖方波信號經(jīng)過RJ45（網(wǎng)線）濾

4、波器的插入損耗為:IL網(wǎng)線201g U直通-20lg U網(wǎng)線,經(jīng)過RS232總線濾波器的插入損耗為:IL總線 201g U 直通 -201g U 總線,根據(jù)上述二式，做出插入損耗曲線圖，如下圖 4100.511.522.533.544.555.5頻率/MHzRS232總線濾波器RJ45 （網(wǎng)線）濾波器o o o O 5 4 3 2 旦耗損入插圖4插入損耗曲線圖六、實驗結(jié)果分析1、方波信號頻譜有何特征？答：方波信號頻譜具有以下三個特征：（1）離散性。方波信號頻譜為非周 期性離散的線狀頻譜，非周期性離散的線狀頻譜，連接各個譜線頂點的曲線為 頻譜的包絡線，它反映了各頻率分量的幅度隨頻率的變化情況；（

5、2）諧波性。方波信號譜線為等距離分布，任意兩諧波的頻率之比都是整數(shù)或整數(shù)比，各次 諧波的頻率都是基頻的整數(shù)倍；（3）收斂性。隨著頻率增加，幅值減小，最終 趨于零，另外幅值越小意味著該頻率成分在整個信號中所占比重越小。2、方波信號經(jīng)過濾波器后其波形有什么變化？結(jié)合頻域分析結(jié)果根據(jù)傅里葉變 換分析產(chǎn)生變化的原因。答：方波信號經(jīng)過（總線）濾波器，波形由方形變?yōu)殇忼X形。不妨設方波信 2號U（t）周期為T,基頻0=（，將其做傅里葉變換，a0U （t） （an cosn 0t bn sin °t）,2 n 1其中,bnT2 T2T2 T2U(t)cosn 0tdt,U (t)sin n 0tdt, n 0,1,2,由上述內(nèi)容可知，信號中高頻成分（n較大）對應的系數(shù)an，bn較小,占整個信號的比重較小。方波信號經(jīng)過過濾器后，高頻成分被濾除, 幅值較大的低頻信號，可看做低次諧波的疊加，波形與正弦波類似, 形、上升沿時間變長。即高頻成分 信號中僅存 故呈現(xiàn)鋸齒七、實驗感想與體會記得老師上課講過方波信號可看做諧波疊加，當時只記得這樣一句話“上升沿越陡，高頻成分越多&q