Технологический институт В Г. Таганроге

Федеральное государственное

автономное образовательное учреждение
 высшего профессионального образования

«Южный федеральный университет»

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ В Г. ТАГАНРОГЕ          

 

Руководство

к лабораторным работам

по курсу

 

 

РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ ЦЕПИ И СИГНАЛЫ

 

 

Часть 1

 

  

 Для студентов радиотехнического факультета ТТИ ЮФУ

 

 

 

 

 

Таганрог 2011

 

 

УДК 621.372.061.5(076,5)+621.391.24(076,5)

 

Составители: Кучерявенко С.В., Лабынцев А.В., Рыжов В.П., Сытенький В.Д., Федосов В.П., Филатов К.В., Цветков Ф.А. Руководство к лабораторным работам по курсу “Радиотехнические цепи и сигналы ”. ч.1. –Таган­рог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2011. – 31 с.

 

 

   Руководство предназначено для выполнения лабораторных работ по курсу “Радиотехнические цепи и сигналы” для студентов радиотехнических специальностей. Может быть использовано для самостоятельной работы.

1-я, 2-я, 3-я, 5-я работы выполняются в программной среде LabVIEW, 4-я лабораторная работа выполняется с помощью радиотехнических приборов.

 

Ил. 8. Библиогр.: 12 назв.

 

 

Рецензент Лобач В.Т., канд. техн. наук, профессор, зав. кафедрой РТС

ТТИ ЮФУ.  

 

СОДЕРЖАНИЕ

1. АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ПЕРИОДИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ ПО ГАРМОНИЧЕСКИМ ФУНКЦИЯМ …………………………………………...4

1.1. Цель работы ………………………………………………………………...4

1.2. Описание средств для проведения исследования ………………………..4

1.3. Домашнее задание ………………………………………………………….6

1.4. Лабораторное задание ……………………………………………………...7

1.5. Содержание отчета ………………………………………………................7

Контрольные вопросы …………………………………………………….…….7

2. Дискретизация и восстановление Аналоговых

сигналов ………………………………..........................................................8

2.1. Цель работы ………………………………………………………………...8

2.2. Описание средств для проведения исследования ………………………..8

2.3. Домашнее задание ……………………………………………….................9

2.4. Лабораторное задание …………………………………………...................9

2.5. Содержание отчета ………………………………………………………..10

Контрольные вопросы ………………………………………………................10

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЕЙ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ….....13

3.1. Цель работы ………………………………………………………….…….13

3.2. Метод и средства исследований ……………………………................13

3.3. Домашнее задание …………………………………………………….…...16

3.4. Лабораторное задание ………………………………………….................16

3.5. Обработка результатов и содержание отчета ……………….…….…….18

Контрольные вопросы …………………………………………………….…...18

4. ПРОХОЖДЕНИЕ РАДИОСИГНАЛОВ ЧЕРЕЗ ИЗБИРАТЕЛЬНЫЕ

ЦЕПИ..…………………………………………………………….…................19

4.1. Цель работы …………………………………………………………….….19

4.2. Описание лабораторной установки ………………………………….…...20

4.3. Домашнее задание ………………………………………………................21

4.4. Лабораторное задание ………………………………………….................22

4.5. Обработка результатов и содержание отчета ……………………............24

Контрольные вопросы ………………………………………………….……...24

5. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЯХ ……………………………………….……………………….…….…..25

5.1. Цель работы ……………………………………………….………….…....25

5.2. Описание лабораторной установки …………………………..…………..25

5.3. Домашнее задание ……………………………………….….......................25

5.4. Лабораторное задание ………………………………………….................26

5.5. Обработка результатов и содержание отчета…………………..………...27

Контрольные вопросы …………………………………………….…...............27

Библиографический список ……………………………………….…..............29

1. АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ПЕРИОДИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ ПО
ГАРМОНИЧЕСКИМ ФУНКЦИЯМ

Цель работы

Изучение основных положений теории гармонического анализа и синтеза периодических колебаний. Экспериментальная проверка теоретических положений путем исследования нескольких наиболее распространенных периодических колебаний.

                                                                                                      

Содержание отчета

1. Результаты расчетов, временные и спектральные диаграммы, полученные при выполнении домашнего задания.

2. Временные и спектральные диаграммы сигналов, наблюдаемых в работе, при выполнении всех пунктов лабораторного исследования.

3. Анализ полученных результатов и выводы по всем пунктам лабораторного исследования.

 

Контрольные вопросы

1. Что называется спектром периодического сигнала? Что подразумевается под понятием «математического» и «физического» спектра?

2. Какая система функций называется ортогональной?

3. Что такое норма функции? Какая система функций называется ортонормированной?

4. Что такое обобщенный ряд Фурье?

5. Запишите различные формы рядов Фурье и объясните смысл входящих в них функций и параметров.

6. Как определить коэффициенты ряда Фурье?

7. Как определить амплитуды и начальные фазы гармонических составляющих периодического колебания?

8. Сформулировать равенство Парсеваля.

9. Сформулировать неравенство Бесселя. Сформулировать условие полноты ортогональной системы.

10. Записать ряд Фурье в базисе гармонических функций.

11. Как связан спектр одиночного импульса со спектром периодического сигнала, полученного периодическим повторением этого же одиночного импульса?

12. Как влияют на спектр периодического колебания величина периода и длительность импульса?

13. Как связаны периодические последовательности прямоугольных и треугольных импульсов? Как отличаются их спектры?

14. Что такое спектральная функция? Как ее использовать при гармоническом анализе периодических колебаний?

15. Как вычислить среднеквадратическую погрешность приближения к исходному сигналу усеченного ряда Фурье?

16. Как влияет длительность импульсов и период их следования на эффективную ширину спектра?

17. Как влияют длительность импульса и период на амплитуды и частоты спектральных составляющих?

18. Изобразить спектры четного и нечетного периодических сигналов? Чем отличаются спектры этих сигналов?

19. Изобразить спектры периодического сигнала с нулевой постоянной составляющей и с постоянной составляющей, равной 2В.

 

Цель работы

Изучение теории и исследование физических явлений при дискретизации и восстановлении аналоговых сигналов.

Содержание отчета

1. Результаты выполнения домашнего задания.

2. Зафиксированные и распечатанные результаты эксперимента.

3. Сопоставление результатов домашнего расчета и эксперимента.

4. Выводы.

Контрольные вопросы

1. В чем заключается постановка задач дискретизации и восстановления аналоговых колебаний?

2. Сформулируйте теорему Котельникова.

3. Для каких сигналов справедлива теорема Котельникова?

4. Что понимают под погрешностью дискретизации аналогового колебания и как ее рассчитать?

5. Из каких соображений выбирается частота дискретизации континуального колебания?

6. В чем состоят отличия и что общего в спектрах дискретного и соответствующего континуального сигналов?

7. Приведите частотные характеристики идеального и реального восстанавливающих фильтров в одной системе координат со спектральной диаграммой дискретного сигнала.

8. Проведите сопоставление результатов восстановления аналогового колебания идеальным и реальным фильтрами и сравните погрешности, возникающие при восстановлении.

9. Какие искажения могут возникнуть при восстановлении аналогового сигнала?

10.Как экспериментально определить среднеквадратическую погрешность восстановления аналогового сигнала?

11. Что такое число степеней свободы сигнала? Приведите примеры.

12. Что такое база сигнала? Приведите примеры сигналов с различными базами.

13. Как определить энергию и среднюю мощность дискретного сигнала?

14. Поясните сущность метода временного уплотнения канала связи, основанного на дискретизации передаваемых сигналов.

15. Какие способы уменьшения искажений используют при восстановлении аналогового сигнала?

16. Как при восстановлении аналогового сигнала уменьшить пульсации с частотой, превышающей максимальную частоту?

17. Как при восстановлении импульсных аналоговых сигналов уменьшить длительность фронтов восстановленных сигналов?

18. Почему у синтезирующих фильтров разного порядка различное запаздывание отклика?

19. Чем отличаются спектры периодического и непериодического дискретных сигналов?

20. С какой целью на входе устройств дискретизации (например, аудиоплат компьютеров) ставят фильтры нижних частот? Чем определяются параметры этих фильтров?

 

Приложение 2.1

В лабораторной работе каждая бригада исследует один из четырех сигналов, тип и параметры которых для каждой бригады в соответствии с номером варианта представлены в табл. 2.1:

                      

 

 

 

 

Таблица 2.1

Вариант №	1	2	3	4	5	6	7	8
Вид сигнала
Длительность сигнала, t и [мс]	100	200	120	40	20	10	50	150
Размах сигнала, Up [мВ]	20	60	100	10	150	200	80	120

 

Приложение 2.2

Под погрешностью дискретизации понимается погрешность, возникающая из-за вынужденного ограничения теоретически бесконечного спектра аналогового сигнала с «максимальной» частотой . Квадрат абсолютной погрешности дискретизации определяется выражением:

 ,

где – максимальная частота в спектре аналогового сигнала, S (f) – модуль спектральной плотности аналогового сигнала.

Относительная погрешность дискретизации (для сигналов с ограниченной энергией) определяется выражением:

 , где – энергия сигнала.

При выполнении домашнего задания для вычисления максимальной частоты в спектре аналогового сигнала  используется программа ДИС0_Максимальная частота в ДЗ. exe,  разработанная на языке LabVIEW и позволяющая ориентировочно оценить  при заданной погрешности дискретизации .

Цель работы

Исследование устойчивости и характеристик усилителей с обратной связью, работающих в линейном режиме.

 

Цель работы

  Исследование влияния избирательных цепей на амплитудно-модулированные и импульсные радиосигналы.

 

К онтрольны е вопр ос ы

1. Сформулируйте основные условия неискаженной передачи сигналов через линейные цепи. Как эти условия видоизменяются применительно к радиосигналам и радиоцепям.

2. Объяснить сущность спектрального метода расчета отклика в линейны­x цепях.

3. В чем сущность спектрального метода анализа прохождения радиосигналов через избирательные цепи?

4. Можно ли оценить искажения амплитудно-модулированных сигналов с помощью векторных диаграмм?

5. Какие искажения возникают в модулированном по амлитуде чистым тоном колебании пpи прохождедении его через избирательные цепи?

6. Как выглядят векторные диаграммы воздействия и отклика в колебательных цепях, если воздействие – амплитудно-модулированное колебание?

7. В каких случаях возможно возникнование перемодуляции?

8. Объяснить искажение формы радиосигналов при их прохождении через  избирательные цепи, с точки зрения переходных процессов.

9. Дайте рекомендации по выбору параметров избирательной однокон­турной цепи, предназначенной для неискаженного воспроизведения радио­импульсов.

10. Поясните наблюдаемые искажения радиоимпульсов в избирательных цепях на основе спектральных представлений.

11. Как искажения зависят от добротности контура при совпадении несущей и резонансной частот?

12. Как расстройка контура относительно несущей частоты влияет на искажения?

13. Какая характеристика избирательной цепи и как используется при анализе прохождения радиосигналов методом огибающей?

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЯХ

Цель работы

Изучение методов анализа прохождения случайных процессов через линейные цепи. Определение изменений вероятностных характеристик случайных процессов при прохождении их через линейные цепи с различными параметрами. Исследование эффекта нормализации случайных процессов.

Содержание отчета

1. Результаты расчетов и графики, полученные при выполнении домашнего задания.

2. Оценить среднеквадратические значения процессов на выходе линейных цепей.

3. Оценить ширину спектра исследуемых процессов.

4. Сделать выводы об основных закономерностях преобразования случайных процессов в линейных цепях.

Контрольные вопросы

1. Какие преобразования процессов называют линейными?

2. В чем состоит принцип суперпозиции? В каких системах он выполняется?

3. Каковы закономерности преобразования моментных функций при линейных преобразованиях случайных процессов?

4. Какими методами производится анализ прохождения случайных процессов через линейные цепи?

5. В каких случаях плотность вероятности не меняет вида при линейных преобразованиях?

6. Почему при использовании спектрального метода требуется знать квадрат коэффициента передачи цепи?

7. При использовании каких методов расчета учитывается процесс установления стационарного режима?

8. Как объяснить действие центральной предельной теоремы теории вероятностей при нормализации случайных процессов в инерционных цепях?

9. В чем отличие выходных случайных процессов для различных параметров линейной цепи (для ФНЧ и ПФ)?

10. Если граничная частота ФНЧ равна половине полосы пропускания колебательного контура, то в чем заключается общность выходных реализаций СП?

11. В чем состоят особенности анализа линейных цепей при воздействии белого шума? В каких случаях реальный процесс можно заменить моделью белого шума?

12. Как определяется шумовая (эффективная) полоса пропускания цепи?

13. Как влияет на спектральную плотность мощности и корреляционную функцию выходного процесса изменение постоянной времени интегрирующей цепи?

14. Чем отличается идеальное интегрирование случайного процесса от его прохождения через интегрирующую цепь?

15. Каковы особенности прохождения широкополосного шума через колебательные цепи? Как влияет на величину дисперсии и на вид корреляционной функции и спектральной плотности мощности изменение добротности колебательного контура?

16. Каковы условия нормализации случайного процесса?

17. Как степень нормализации зависит от постоянной времени линейной инерционной цепи?

18. Как степень нормализации зависит от полосы пропускания линейной инерционной цепи?

 

Библиографический список

      1. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы: Учеб. пособие для вузов.– М.: Дрофа, 2006. – 719 с.

2. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. – М.: Высшая шко­ла, 1988. –535 с.       

3. Гоноровский И.С., Демин М.П. Радиотехнические цепи и сигналы. – М.: Радио и связь, 1994. – 480 с.

4. Васильев Д.В., Витоль М.P., Горшенков Ю.М. и др. Радиотехнические цепи и сигналы. – М.: Радио и связь, 1982. – 528 с.

5. Карташев В.Г. Основы теории дискретнытх сигналов и цифровых фильтров. – М.: Высшая школа, 1982. – 109 с.

6. Бесараб М.А., Зелкин Е.Г., Кравченко В.Ф., Яковлев В.П. Цифровая обработка сигналов на основе теоремы Уиттекера – Котельникова – Шеннона. – М.: Радиотехника, 2004. – 72 с.

7. Дьяконов B.H. MathCAD 2001: Учебный курс. – СПб.: Питер, 2001. – 624 с.

8. Тревис Дж. LabVIEW для всех / Джеффри Тревис: Пер. с англ. Клу­шин Н.А. М.: ДМК Пресс; ПриборКомплект, 2004. – 544 с.: ил.

9. Суранов А.Я. Lab VIEW 7: справочник по функциям. – М.: ДМК Пресс, 2005. – 512 с.

10. Федосов В.П. Радиотехнические цепи и сигналы. Для самостоятельно­го изучения: Учебное пособие. – Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2004. – 208 с.

11. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов; Учеб. пособие для вузов. – СПб.: Питер, 2002. – 608 с.

12. Смирнов Н.Н., Федосов В.П., Цветков Ф.А. Измерение характеристик случайных процессов / Под ред. В.П. Федосова: Учеб. пособие для вузов. – М.: САЙНС-ПРЕСС, 2004. – 64 с.  

 

Лабынцев Алексей Викторович

Рыжов Владимир Петрович

Федосов Валентин Петрович

Цветков Федор Алексеевич

 

Руководство к лабораторным работам

по курсу

Радиотехнические цепи и сигналы

 

Часть 1

 

                   Ответственный за выпуск Сытенький В.Д.

                   Редактор Кочергина Т.Ф.

                   Корректор Чиканенко Л.В.

 

 

ЛР №020565 от 23.06.1997 г.                       Подписано к печати

Формат 60 х 84 ¹/₁₆.                                     Бумага офсетная.

Офсетная печать.                                             

Усл. п. л. – 2,0.                                           Уч.-изд. л. – 1,8.

Заказ №                                                       Тираж 200 экз.

 

 

<< C >>

__________________________________________________________________

 

Издательство Технологического института

Южного федерального университета

ГСП 17А, Таганрог, 28, Некрасовский, 44

 

Типография Технологического института

Южного федерального университета

ГСП 17А, Таганрог, 28, Энгельса, 1

Федеральное государственное

автономное образовательное учреждение
 высшего профессионального образования

«Южный федеральный университет»

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ В Г. ТАГАНРОГЕ          

 

Руководство

к лабораторным работам

по курсу

 

 

РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ ЦЕПИ И СИГНАЛЫ

 

 

Часть 1

 

  

 Для студентов радиотехнического факультета ТТИ ЮФУ

 

 

 

 

 

Таганрог 2011

 

 

УДК 621.372.061.5(076,5)+621.391.24(076,5)

 

Составители: Кучерявенко С.В., Лабынцев А.В., Рыжов В.П., Сытенький В.Д., Федосов В.П., Филатов К.В., Цветков Ф.А. Руководство к лабораторным работам по курсу “Радиотехнические цепи и сигналы ”. ч.1. –Таган­рог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2011. – 31 с.

 

 

   Руководство предназначено для выполнения лабораторных работ по курсу “Радиотехнические цепи и сигналы” для студентов радиотехнических специальностей. Может быть использовано для самостоятельной работы.

1-я, 2-я, 3-я, 5-я работы выполняются в программной среде LabVIEW, 4-я лабораторная работа выполняется с помощью радиотехнических приборов.

 

Ил. 8. Библиогр.: 12 назв.

 

 

Рецензент Лобач В.Т., канд. техн. наук, профессор, зав. кафедрой РТС

ТТИ ЮФУ.  

 

СОДЕРЖАНИЕ

1. АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ПЕРИОДИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ ПО ГАРМОНИЧЕСКИМ ФУНКЦИЯМ …………………………………………...4

1.1. Цель работы ………………………………………………………………...4

1.2. Описание средств для проведения исследования ………………………..4

1.3. Домашнее задание ………………………………………………………….6

1.4. Лабораторное задание ……………………………………………………...7

1.5. Содержание отчета ………………………………………………................7

Контрольные вопросы …………………………………………………….…….7

2. Дискретизация и восстановление Аналоговых

сигналов ………………………………..........................................................8

2.1. Цель работы ………………………………………………………………...8

2.2. Описание средств для проведения исследования ………………………..8

2.3. Домашнее задание ……………………………………………….................9

2.4. Лабораторное задание …………………………………………...................9

2.5. Содержание отчета ………………………………………………………..10

Контрольные вопросы ………………………………………………................10

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЕЙ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ….....13

3.1. Цель работы ………………………………………………………….…….13

3.2. Метод и средства исследований ……………………………................13

3.3. Домашнее задание …………………………………………………….…...16

3.4. Лабораторное задание ………………………………………….................16

3.5. Обработка результатов и содержание отчета ……………….…….…….18

Контрольные вопросы …………………………………………………….…...18

4. ПРОХОЖДЕНИЕ РАДИОСИГНАЛОВ ЧЕРЕЗ ИЗБИРАТЕЛЬНЫЕ

ЦЕПИ..…………………………………………………………….…................19

4.1. Цель работы …………………………………………………………….….19

4.2. Описание лабораторной установки ………………………………….…...20

4.3. Домашнее задание ………………………………………………................21

4.4. Лабораторное задание ………………………………………….................22

4.5. Обработка результатов и содержание отчета ……………………............24

Контрольные вопросы ………………………………………………….……...24

5. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЯХ ……………………………………….……………………….…….…..25

5.1. Цель работы ……………………………………………….………….…....25

5.2. Описание лабораторной установки …………………………..…………..25

5.3. Домашнее задание ……………………………………….….......................25

5.4. Лабораторное задание ………………………………………….................26

5.5. Обработка результатов и содержание отчета…………………..………...27

Контрольные вопросы …………………………………………….…...............27

Библиографический список ……………………………………….…..............29

1. АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ПЕРИОДИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ ПО
ГАРМОНИЧЕСКИМ ФУНКЦИЯМ

Цель работы

Изучение основных положений теории гармонического анализа и синтеза периодических колебаний. Экспериментальная проверка теоретических положений путем исследования нескольких наиболее распространенных периодических колебаний.