MATLAB中将周期方波信号送入二阶低通滤波器系统进行处理,输出信号还是周期信号吗?若是周期信号,周期为多少?求出输出信号基波、1次谐波及3次谐波的幅度和相位,分析比较输入信号和输出信号幅度和相位的变化。
时间: 2023-12-24 20:05:29 浏览: 29
根据信号处理理论,将周期方波信号送入二阶低通滤波器系统进行处理,输出信号仍然是周期信号。
输出信号的周期与输入信号的周期相同,即为输入信号的周期。设输入信号周期为T,则输出信号周期也为T。
对于基波、1次谐波和3次谐波的幅度和相位,需要进行具体计算。这里假设二阶低通滤波器系统的传递函数为H(s),其中s为复变量。
首先,将周期方波信号表示为其傅里叶级数:
f(t) = (4/π) * (sin(2πt/T) + (1/3)sin(6πt/T) + (1/5)sin(10πt/T) + ...)
然后,将傅里叶级数代入传递函数H(s)中,得到输出信号的傅里叶级数:
F(s) = (4/π) * H(s) * (1/(1+sT/2)) * (1 + (1/3)*(e^(-sT/2)) + (1/5)*(e^(-sT)) + ...)
其中,(1/(1+sT/2))为二阶低通滤波器系统的传递函数,e为自然对数的底数。
根据欧拉公式,上式可以表示为:
F(s) = (8/π) * H(s) * (1/(s^2 + (π/T)^2)) * (cos(2πst/T) + (1/3)cos(6πst/T) + (1/5)cos(10πst/T) + ...)
因此,输出信号的基波幅度为(8/π) * H(s) / (s^2 + (π/T)^2),相位为0;1次谐波幅度为(8/3π) * H(s) / (s^2 + (9π/T)^2),相位为0;3次谐波幅度为(8/15π) * H(s) / (s^2 + (25π/T)^2),相位为0。
可以看出,输出信号的幅度与输入信号的幅度相比有所减小,这是由于低通滤波器的作用,它将高频分量滤除了,只保留低频分量。输出信号的相位与输入信号的相位相比没有明显的变化。
综上所述,将周期方波信号送入二阶低通滤波器系统进行处理,输出信号仍然是周期信号,周期与输入信号相同,基波、1次谐波和3次谐波的幅度均有所减小,相位没有明显变化。