CN104539270A - 一种傅里叶信号合成装置 - Google Patents
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Abstract
本发明一种傅里叶信号合成装置，具体涉及一种利用电信号的傅里叶合成的方法将一组正弦信号合成方波或者三角波信号的装置；采用的技术方案是：一种傅里叶信号合成装置，包括：调幅移相电路、加法器电路和示波器；所述调幅移相电路包括：第一调幅移相电路、第二调幅移相电路、第三调幅移相电路和第四调幅移相电路，上述四个调幅移相电路的信号输入端依次与频率为1kHZ、3kHZ、5kHZ和7kHZ的四路正弦波信号源相连；上述四个调幅移相电路的信号输出端均与加法器电路的信号输入端相连，所述加法器电路的输出端与示波器相连；本发明适用于电子工程技术领域。
Description
技术领域
本发明一种傅里叶信号合成装置，具体涉及一种利用电信号的傅里叶合成的方法将一组正弦信号合成方波或者三角波信号的装置。
背景技术
随着电子技术的迅速发展，各类波形电信号的应用也随之而来处处可见，那么信号源的产生也就自然成了人们研究的一个必要课题，由于周期性函数可以用傅里叶级数来表示，故傅里叶变换也就成了数字信号处理领域的一种很重要的方法，其在物理学、数论、组合数学、信号处理等等领域都有着广泛的应用。
发明内容
本发明涉及一种利用电信号的傅里叶合成的方法来产生所需方波或三角波的装置。
本发明所采用的技术方案是：一种傅里叶信号合成装置，包括：调幅移相电路、加法器电路和示波器；
所述调幅移相电路包括：第一调幅移相电路、第二调幅移相电路、第三调幅移相电路和第四调幅移相电路，上述四个调幅移相电路的信号输入端依次与频率为1kHZ、3kHZ、5kHZ和7kHZ的四路正弦波信号源相连；上述四个调幅移相电路的信号输出端均与加法器电路的信号输入端相连，所述加法器电路的输出端与示波器相连。
所述第一调幅移相电路的电路结构为：电阻R5的一端并接N沟道增强型场效应管Q1的栅极后与1kHZ正弦波信号输入端1K SIN IN端口相连，电阻R5的另一端接地，所述N沟道增强型场效应管Q1的漏极并接电阻R1的一端后与电容C1的一端相连，N沟道增强型场效应管Q1的源极串接电阻R10后接地；
所述电阻R1的另一端并接电阻R2的一端、电阻R3的一端和N沟道增强型场效应管Q3的漏极后与+15V电源相连，所述电容C1的另一端并接电阻R4的一端后与N沟道增强型场效应管Q2的栅极相连，所述电阻R4的另一端并接电阻R2的另一端后与电阻R6的一端相连，所述电阻R6的另一端接地；
所述N沟道增强型场效应管Q2的漏极并接电阻R3的另一端后与电容C2的一端相连，N沟道增强型场效应管Q2的源极并接电阻R7的一端和电位器W1的一固定端后与电位器W1的活动端相连，所述电容C2的另一端并接电位器W1的另一固定端和电阻R8的一端后与N沟道增强型场效应管Q3的栅极相连，所述电阻R7另一端和电阻R8的另一端均接地；
所述N沟道增强型场效应管Q3的源极并接电阻R9的一端后与电容C3的正极相连，所述电容C3的负极与电位器W2的一固定端相连，所述电阻R9的另一端和电位器W2的另一固定端均接地，所述电位器W2的活动端为第一调幅移相电路的信号输出端1K SIN OUT端口。
所述第二调幅移相电路的电路结构为：电阻R13的一端并接N沟道增强型场效应管Q4的栅极后与3kHZ正弦波信号输入端3K SIN IN端口相连，所述电阻R13的另一端并接电阻R20的一端后与电阻R11的一端相连，所述电阻R20的另一端接地，电阻R11的另一端并接电阻R12的一端后与N沟道增强型场效应管Q5的漏极相连；
所述N沟道增强型场效应管Q4的漏极并接电阻R12的另一端后与电容C4的一端相连，N沟道增强型场效应管Q4的源极并接电阻R21的一端和电位器W3的一固定端后与电位器W3的活动端相连，所述电容C4的另一端并接电位器W3的另一固定端和电阻R22的一端后与N沟道增强型场效应管Q5的栅极相连，所述电阻R21另一端和电阻R22的另一端均接地；
所述N沟道增强型场效应管Q5的源极并接电阻R23的一端后与电容C5的正极相连，所述电容C5的负极与电位器W4的一固定端相连，所述电阻R23的另一端和电位器W4的另一固定端均接地，所述电位器W4的活动端为第二调幅移相电路的信号输出端3K SIN OUT端口。
所述第三调幅移相电路的电路结构为：电阻R26的一端并接N沟道增强型场效应管Q6的栅极后与5kHZ正弦波信号输入端5K SIN IN端口相连，所述电阻R26的另一端并接电阻R27的一端后与电阻R24的一端相连，所述电阻R27的另一端接地，电阻R24的另一端并接电阻R25的一端后与N沟道增强型场效应管Q7的漏极相连；
所述N沟道增强型场效应管Q6的漏极并接电阻R25的另一端后与电容C14的一端相连，N沟道增强型场效应管Q6的源极并接电阻R28的一端和电位器W5的一固定端后与电位器W5的活动端相连，所述电容C14的另一端并接电位器W5的另一固定端和电阻R29的一端后与N沟道增强型场效应管Q7的栅极相连，所述电阻R28另一端和电阻R29的另一端均接地；
所述N沟道增强型场效应管Q7的源极并接电阻R30的一端后与电容C15的正极相连，所述电容C15的负极与电位器W6的一固定端相连，所述电阻R30的另一端和电位器W6的另一固定端均接地，所述电位器W6的活动端为第三调幅移相电路的信号输出端5K SIN OUT端口。
所述第四调幅移相电路的电路结构为：电阻R33的一端并接N沟道增强型场效应管Q8的栅极后与7kHZ正弦波信号输入端7K SIN IN端口相连，所述电阻R33的另一端并接电阻R34的一端后与电阻R31的一端相连，所述电阻R34的另一端接地，电阻R31的另一端并接电阻R32的一端后与N沟道增强型场效应管Q9的漏极相连；
所述N沟道增强型场效应管Q8的漏极并接电阻R32的另一端后与电容C16的一端相连，N沟道增强型场效应管Q8的源极并接电阻35的一端和电位器W7的一固定端后与电位器W7的活动端相连，所述电容C16的另一端并接电位器W7的另一固定端和电阻R36的一端后与N沟道增强型场效应管Q9的栅极相连，所述电阻R35另一端和电阻R36的另一端均接地；
所述N沟道增强型场效应管Q9的源极并接电阻R37的一端后与电容C17的正极相连，所述电容C17的负极与电位器W8的一固定端相连，所述电阻R37的另一端和电位器W8的另一固定端均接地，所述电位器W8的活动端为第四调幅移相电路的信号输出端7K SIN OUT端口。
所述加法器电路的电路结构为：运算放大器OP1的正输入端串接电阻R14后接地，所述运算放大器OP1的负输入端并接电阻R15的一端、电阻R16的一端、电阻R17的一端和电阻R18的一端后与电阻R19的一端相连，所述运算放大器OP1的电源端分别与+15V电源和﹣15V电源相连；
所述电阻R15的另一端与第一调幅移相电路的信号输出端1K SIN OUT端口相连，所述电阻R16的另一端与第二调幅移相电路的信号输出端3K SIN OUT端口相连，所述电阻R17的另一端与第三调幅移相电路的信号输出端5K SIN OUT端口相连，所述电阻R18的另一端与第四调幅移相电路的信号输出端7K SIN OUT端口相连，所述电阻R19的另一端与运算放大器OP1的输出端相连，所述运算放大器OP1的输出端为加法器电路的输出端。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：本发明利用4路振幅比为频率分别为1kHZ、3kHZ、5kHZ和7kHZ的正弦波，通过傅里叶分析的方法合成方波或者三角波。可以很直观地展现出一个方波或者三角波信号，以供实验以及工程实践所用，并且还可以验证傅里叶变化。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明的电路结构示意图；
图2是本发明中第一调幅移相电路的电路图；
图3是本发明中第二调幅移相电路的电路图；
图4是本发明中第三调幅移相电路的电路图；
图5是本发明中第四调幅移相电路的电路图；
图6是本发明中加法器电路的电路图；
图中：1为调幅移相电路、2为加法器电路、3为示波器。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种傅里叶信号合成装置，包括：调幅移相电路1、加法器电路2和示波器3；所述调幅移相电路1包括：第一调幅移相电路、第二调幅移相电路、第三调幅移相电路和第四调幅移相电路，上述四个调幅移相电路的信号输入端依次与频率为1kHZ、3kHZ、5kHZ和7kHZ的四路正弦波信号源相连；上述四个调幅移相电路的信号输出端均与加法器电路2的信号输入端相连，所述加法器电路2的输出端与示波器3相连。
如图2所示，所述第一调幅移相电路的电路结构为：电阻R5的一端并接N沟道增强型场效应管Q1的栅极后与1kHZ正弦波信号输入端1K SIN IN端口相连，电阻R5的另一端接地，所述N沟道增强型场效应管Q1的漏极并接电阻R1的一端后与电容C1的一端相连，N沟道增强型场效应管Q1的源极串接电阻R10后接地；
所述电阻R1的另一端并接电阻R2的一端、电阻R3的一端和N沟道增强型场效应管Q3的漏极后与+15V电源相连，所述电容C1的另一端并接电阻R4的一端后与N沟道增强型场效应管Q2的栅极相连，所述电阻R4的另一端并接电阻R2的另一端后与电阻R6的一端相连，所述电阻R6的另一端接地；
所述N沟道增强型场效应管Q2的漏极并接电阻R3的另一端后与电容C2的一端相连，N沟道增强型场效应管Q2的源极并接电阻R7的一端和电位器W1的一固定端后与电位器W1的活动端相连，所述电容C2的另一端并接电位器W1的另一固定端和电阻R8的一端后与N沟道增强型场效应管Q3的栅极相连，所述电阻R7另一端和电阻R8的另一端均接地；
所述N沟道增强型场效应管Q3的源极并接电阻R9的一端后与电容C3的正极相连，所述电容C3的负极与电位器W2的一固定端相连，所述电阻R9的另一端和电位器W2的另一固定端均接地，所述电位器W2的活动端为第一调幅移相电路的信号输出端1K SIN OUT端口。
如图3所示，所述第二调幅移相电路的电路结构为：电阻R13的一端并接N沟道增强型场效应管Q4的栅极后与3kHZ正弦波信号输入端3K SIN IN端口相连，所述电阻R13的另一端并接电阻R20的一端后与电阻R11的一端相连，所述电阻R20的另一端接地，电阻R11的另一端并接电阻R12的一端后与N沟道增强型场效应管Q5的漏极相连；
所述N沟道增强型场效应管Q4的漏极并接电阻R12的另一端后与电容C4的一端相连，N沟道增强型场效应管Q4的源极并接电阻R21的一端和电位器W3的一固定端后与电位器W3的活动端相连，所述电容C4的另一端并接电位器W3的另一固定端和电阻R22的一端后与N沟道增强型场效应管Q5的栅极相连，所述电阻R21另一端和电阻R22的另一端均接地；
所述N沟道增强型场效应管Q5的源极并接电阻R23的一端后与电容C5的正极相连，所述电容C5的负极与电位器W4的一固定端相连，所述电阻R23的另一端和电位器W4的另一固定端均接地，所述电位器W4的活动端为第二调幅移相电路的信号输出端3K SIN OUT端口。
如图4所示，所述第三调幅移相电路的电路结构为：电阻R26的一端并接N沟道增强型场效应管Q6的栅极后与5kHZ正弦波信号输入端5K SIN IN端口相连，所述电阻R26的另一端并接电阻R27的一端后与电阻R24的一端相连，所述电阻R27的另一端接地，电阻R24的另一端并接电阻R25的一端后与N沟道增强型场效应管Q7的漏极相连；
所述N沟道增强型场效应管Q6的漏极并接电阻R25的另一端后与电容C14的一端相连，N沟道增强型场效应管Q6的源极并接电阻R28的一端和电位器W5的一固定端后与电位器W5的活动端相连，所述电容C14的另一端并接电位器W5的另一固定端和电阻R29的一端后与N沟道增强型场效应管Q7的栅极相连，所述电阻R28另一端和电阻R29的另一端均接地；
所述N沟道增强型场效应管Q7的源极并接电阻R30的一端后与电容C15的正极相连，所述电容C15的负极与电位器W6的一固定端相连，所述电阻R30的另一端和电位器W6的另一固定端均接地，所述电位器W6的活动端为第三调幅移相电路的信号输出端5K SIN OUT端口。
如图5所示，述第四调幅移相电路的电路结构为：电阻R33的一端并接N沟道增强型场效应管Q8的栅极后与7kHZ正弦波信号输入端7K SIN IN端口相连，所述电阻R33的另一端并接电阻R34的一端后与电阻R31的一端相连，所述电阻R34的另一端接地，电阻R31的另一端并接电阻R32的一端后与N沟道增强型场效应管Q9的漏极相连；
所述N沟道增强型场效应管Q8的漏极并接电阻R32的另一端后与电容C16的一端相连，N沟道增强型场效应管Q8的源极并接电阻35的一端和电位器W7的一固定端后与电位器W7的活动端相连，所述电容C16的另一端并接电位器W7的另一固定端和电阻R36的一端后与N沟道增强型场效应管Q9的栅极相连，所述电阻R35另一端和电阻R36的另一端均接地；
所述N沟道增强型场效应管Q9的源极并接电阻R37的一端后与电容C17的正极相连，所述电容C17的负极与电位器W8的一固定端相连，所述电阻R37的另一端和电位器W8的另一固定端均接地，所述电位器W8的活动端为第四调幅移相电路的信号输出端7K SIN OUT端口。
如图6所示，所述加法器电路2的电路结构为：运算放大器OP1的正输入端串接电阻R14后接地，所述运算放大器OP1的负输入端并接电阻R15的一端、电阻R16的一端、电阻R17的一端和电阻R18的一端后与电阻R19的一端相连，所述运算放大器OP1的电源端分别与+15V电源和﹣15V电源相连；
所述电阻R15的另一端与第一调幅移相电路的信号输出端1K SIN OUT端口相连，所述电阻R16的另一端与第二调幅移相电路的信号输出端3K SIN OUT端口相连，所述电阻R17的另一端与第三调幅移相电路的信号输出端5K SIN OUT端口相连，所述电阻R18的另一端与第四调幅移相电路的信号输出端7K SIN OUT端口相连，所述电阻R19的另一端与运算放大器OP1的输出端相连，所述运算放大器OP1的输出端为加法器电路2的输出端。
本发明中第一调幅移相电路、第二调幅移相电路、第三调幅移相电路和第四调幅移相电路为4路正弦波信号调幅移相电路，首先把4路振幅比为频率分别为1kHZ、3kHZ、5kHZ和7kHZ的正弦波输入上述四个调幅移相电路中，具体调节电位器W2、电位器W4、电位器W6和电位器W8分别可以调整此四路信号的振幅，通过调节电位器W1、电位器W3、电位器W5和电位器W7分别可以调整此四路信号的相位，使其成为幅度与相位均可调的正弦波，通过调节它的相位，使它们的初相位相同。
如图2所示，第一调幅移相电路中把频率为1kHZ的正弦波接入1k SIN IN端口，因为从信号发生器得到的1kHZ的正弦波电流太过微弱，故经由N沟道增强型场效应管Q1、N沟道增强型场效应管Q2和N沟道增强型场效应管Q3组成的三级放大电路来放大其电流，然后由1k SIN OUT端口输出，其中的电容C1、电容C2为级间耦合电容，电位器W1可调波形相位，电位器W2可调波形幅度；同理，第二调幅移相电路、第三调幅移相电路和第四调幅移相电路的原理与第一调幅移相电路相似，只不过它们都为两级场效应管放大。
加法器电路2为利用加法器合成方波或者三角波，通过把经过调整后的初相位相同的1kHZ、3kHZ、5kHZ和7kHZ的正弦波的4路信号输入到加法器电路2的反相端，经过加法器叠加后即可合成所需的方波，然后通过示波器3可观看到所得波形，合成三角波的原理也如此。
本发明利用4路振幅比为频率分别为1kHZ、3kHZ、5kHZ和7kHZ的正弦波，通过傅里叶分析的方法合成方波或者三角波。可以很直观地展现出一个方波或者三角波信号，以供实验以及工程实践所用，并且还可以验证傅里叶变化，应用范围广。
Claims (6)
1.一种傅里叶信号合成装置，其特征在于：包括：调幅移相电路(1)、加法器电路(2)和示波器(3)；
所述调幅移相电路(1)包括：第一调幅移相电路、第二调幅移相电路、第三调幅移相电路和第四调幅移相电路，上述四个调幅移相电路的信号输入端依次与频率为1kHZ、3kHZ、5kHZ和7kHZ的四路正弦波信号源相连；上述四个调幅移相电路的信号输出端均与加法器电路(2)的信号输入端相连，所述加法器电路(2)的输出端与示波器(3)相连。
2.根据权利要求1所述的一种傅里叶信号合成装置，其特征在于：所述第一调幅移相电路的电路结构为：电阻R5的一端并接N沟道增强型场效应管Q1的栅极后与1kHZ正弦波信号输入端1K SIN IN端口相连，电阻R5的另一端接地，所述N沟道增强型场效应管Q1的漏极并接电阻R1的一端后与电容C1的一端相连，N沟道增强型场效应管Q1的源极串接电阻R10后接地；
所述电阻R1的另一端并接电阻R2的一端、电阻R3的一端和N沟道增强型场效应管Q3的漏极后与+15V电源相连，所述电容C1的另一端并接电阻R4的一端后与N沟道增强型场效应管Q2的栅极相连，所述电阻R4的另一端并接电阻R2的另一端后与电阻R6的一端相连，所述电阻R6的另一端接地；
所述N沟道增强型场效应管Q2的漏极并接电阻R3的另一端后与电容C2的一端相连，N沟道增强型场效应管Q2的源极并接电阻R7的一端和电位器W1的一固定端后与电位器W1的活动端相连，所述电容C2的另一端并接电位器W1的另一固定端和电阻R8的一端后与N沟道增强型场效应管Q3的栅极相连，所述电阻R7另一端和电阻R8的另一端均接地；
所述N沟道增强型场效应管Q3的源极并接电阻R9的一端后与电容C3的正极相连，所述电容C3的负极与电位器W2的一固定端相连，所述电阻R9的另一端和电位器W2的另一固定端均接地，所述电位器W2的活动端为第一调幅移相电路的信号输出端1K SIN OUT端口。
3.根据权利要求1所述的一种傅里叶信号合成装置，其特征在于：所述第二调幅移相电路的电路结构为：电阻R13的一端并接N沟道增强型场效应管Q4的栅极后与3kHZ正弦波信号输入端3K SIN IN端口相连，所述电阻R13的另一端并接电阻R20的一端后与电阻R11的一端相连，所述电阻R20的另一端接地，电阻R11的另一端并接电阻R12的一端后与N沟道增强型场效应管Q5的漏极相连；
所述N沟道增强型场效应管Q4的漏极并接电阻R12的另一端后与电容C4的一端相连，N沟道增强型场效应管Q4的源极并接电阻R21的一端和电位器W3的一固定端后与电位器W3的活动端相连，所述电容C4的另一端并接电位器W3的另一固定端和电阻R22的一端后与N沟道增强型场效应管Q5的栅极相连，所述电阻R21另一端和电阻R22的另一端均接地；
所述N沟道增强型场效应管Q5的源极并接电阻R23的一端后与电容C5的正极相连，所述电容C5的负极与电位器W4的一固定端相连，所述电阻R23的另一端和电位器W4的另一固定端均接地，所述电位器W4的活动端为第二调幅移相电路的信号输出端3K SIN OUT端口。
4.根据权利要求1所述的一种傅里叶信号合成装置，其特征在于：所述第三调幅移相电路的电路结构为：电阻R26的一端并接N沟道增强型场效应管Q6的栅极后与5kHZ正弦波信号输入端5K SIN IN端口相连，所述电阻R26的另一端并接电阻R27的一端后与电阻R24的一端相连，所述电阻R27的另一端接地，电阻R24的另一端并接电阻R25的一端后与N沟道增强型场效应管Q7的漏极相连；
所述N沟道增强型场效应管Q6的漏极并接电阻R25的另一端后与电容C14的一端相连，N沟道增强型场效应管Q6的源极并接电阻R28的一端和电位器W5的一固定端后与电位器W5的活动端相连，所述电容C14的另一端并接电位器W5的另一固定端和电阻R29的一端后与N沟道增强型场效应管Q7的栅极相连，所述电阻R28另一端和电阻R29的另一端均接地；
所述N沟道增强型场效应管Q7的源极并接电阻R30的一端后与电容C15的正极相连，所述电容C15的负极与电位器W6的一固定端相连，所述电阻R30的另一端和电位器W6的另一固定端均接地，所述电位器W6的活动端为第三调幅移相电路的信号输出端5K SIN OUT端口。
5.根据权利要求1所述的一种傅里叶信号合成装置，其特征在于：所述第四调幅移相电路的电路结构为：电阻R33的一端并接N沟道增强型场效应管Q8的栅极后与7kHZ正弦波信号输入端7K SIN IN端口相连，所述电阻R33的另一端并接电阻R34的一端后与电阻R31的一端相连，所述电阻R34的另一端接地，电阻R31的另一端并接电阻R32的一端后与N沟道增强型场效应管Q9的漏极相连；
所述N沟道增强型场效应管Q8的漏极并接电阻R32的另一端后与电容C16的一端相连，N沟道增强型场效应管Q8的源极并接电阻35的一端和电位器W7的一固定端后与电位器W7的活动端相连，所述电容C16的另一端并接电位器W7的另一固定端和电阻R36的一端后与N沟道增强型场效应管Q9的栅极相连，所述电阻R35另一端和电阻R36的另一端均接地；
所述N沟道增强型场效应管Q9的源极并接电阻R37的一端后与电容C17的正极相连，所述电容C17的负极与电位器W8的一固定端相连，所述电阻R37的另一端和电位器W8的另一固定端均接地，所述电位器W8的活动端为第四调幅移相电路的信号输出端7K SIN OUT端口。
6.根据权利要求2至5任一权利要求所述的一种傅里叶信号合成装置，其特征在于：所述加法器电路(2)的电路结构为：运算放大器OP1的正输入端串接电阻R14后接地，所述运算放大器OP1的负输入端并接电阻R15的一端、电阻R16的一端、电阻R17的一端和电阻R18的一端后与电阻R19的一端相连，所述运算放大器OP1的电源端分别与+15V电源和﹣15V电源相连；
所述电阻R15的另一端与第一调幅移相电路的信号输出端1K SIN OUT端口相连，所述电阻R16的另一端与第二调幅移相电路的信号输出端3K SIN OUT端口相连，所述电阻R17的另一端与第三调幅移相电路的信号输出端5K SIN OUT端口相连，所述电阻R18的另一端与第四调幅移相电路的信号输出端7K SIN OUT端口相连，所述电阻R19的另一端与运算放大器OP1的输出端相连，所述运算放大器OP1的输出端为加法器电路(2)的输出端。
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| CN201510010005.7A CN104539270A (zh) | 2015-01-08 | 2015-01-08 | 一种傅里叶信号合成装置 |
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|---|---|
| CN104539270A true CN104539270A (zh) | 2015-04-22 |
Family
ID=52854757
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|---|
| US20040046524A1 (en) * | 2001-01-16 | 2004-03-11 | Willmut Zschunke | Signal processing of an amplitude-modulated and/or phase-modulated high frequency signal |
| CN1687763A (zh) * | 2005-05-12 | 2005-10-26 | 复旦大学 | 特高频双晶振混频式气体传感单元 |
| CN201499133U (zh) * | 2009-09-27 | 2010-06-02 | 上海大学 | 增益可调放大器与函数变换器及其非线性校正器 |
| CN101833886A (zh) * | 2010-01-15 | 2010-09-15 | 兰州大学 | 傅里叶分解与合成实验仪 |
-
2015
- 2015-01-08 CN CN201510010005.7A patent/CN104539270A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040046524A1 (en) * | 2001-01-16 | 2004-03-11 | Willmut Zschunke | Signal processing of an amplitude-modulated and/or phase-modulated high frequency signal |
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