Вузькосмугові сигнали і їх властивості.

 

Мета роботи: Вивчити вузькосмугові сигнали, їх властивості, отримання і застосування в системах зв'язку.

Завдання роботи:

Вивчити отримання вузькосмугових сигналів методами модуляції і смугової фільтрації.

2. Вивчити властивості вузькосмугових сигналів, що отримуються різними методами.

3. Досліджувати особливості вузькосмугових сигналів, використовувані в системах зв'язки.

 

ВВЕДЕННЯ.

 

У більшості сучасних систем зв'язку як сигнали, передавані в середу розповсюдження, використовуються вузькосмугові сигнали. Цьому сприяють декілька причин. Серед них найважливішими є:

- менша схильність лінійним спотворенням

- відносна простота реалізації технічних засобів передачі і прийому вузькосмугових сигналів

- відносна простота алгоритмів обробки вузькосмугових сигналів.

Для вузькосмугового сигналу виконується співвідношення

 

де, - центральна частота спектру сигналу

-ширіна спектру сигналу.

Такий сигнал може бути отриманий одним з двох способів:

-"Узкополосной" модуляцією гармонійного коливання, що несе. Для цього необхідно, що б виконувалося умова

 

де, - максимальна частота в спектрі модулюючого сигналу

- частота коливання, що несе;

-узкополосной смугової фільтрації широкосмугового сигналу, наприклад, шумового. Для цього необхідне виконання умови

 

де, - смуга пропускання смугового фільтру

-центральная частота смуги пропускання фільтру.

Характерним для вузькосмугового сигналу є високий ступінь коррелірованності сусідніх періодів коливання. При звуженні смуги відбувається "гармонізація" коливання, тобто заповнення коливання близьке формою до косинусоїди, сусідні максимуми мають близьке значення. Якщо побудувати криву, що проходить через вершини косинусоїд, то опиниться, що побудована та, що таким чином огинає змінюється багато повільніше, ніж заповнення.

Для таких сигналів використовується уявлення у вигляді

 

де, - що огинає (змінна амплітуда)

- миттєва фаза коливання.

Спектр вузькосмугового сигналу, отриманого шляхом модуляції гармонійного переносника для простих видів модуляції симетричний щодо частоти, що несе. Для відновлення інформації, що міститься в такому сигналі, достатньо половини його спектру. Вузькосмугові сигнали, отримані шляхом фільтрації широкосмугових, як правило, цій вимозі не задовольняють.

Вузькосмугові сигнали при розповсюдженні в деякому середовищі зазнають менші лінійні спотворення, чим широкосмугові, що пов'язане з тим, що середовище розповсюдження, в межах вузького діапазону частот, займаного сигналом, має приблизно однакові властивості по відношенню до всіх його частотних компонентів.

Сучасні технології, вживані при створенні засобів зв'язку, широко використовують явища електричного і механічного резонансу для реалізації елементів частотної селекції сигналів (смугових фільтрів). Найбільш прості і дешеві - вузькосмугові фільтри, а широке використання таких фільтрів в апаратурі зв'язку зумовлює (разом з іншими чинниками) вибір проектувальників на користь вузькосмугових сигналів

 

ПОСТАНОВКА ЗАВДАНЬ ДОСЛІДЖЕННЯ.

 

Об'єктом дослідження в даній роботі є вузькосмугові сигнали, що формуються і оброблювані в одній з двох простих моделей систем (див. ріс.1).

Перша модель відтворює процес формування вузькосмугового сигналу методом смугової фільтрації з широкосмугового Гауссова білого шуму. Зміна смуги фільтрації дозволяє спостерігати зміну властивостей профільтрованого сигналу в частотній і тимчасовій областях.

Друга модель представляє процес формування вузькосмугового сигналу за допомогою модуляції і його розповсюдження в середовищі з частотно-залежними властивостями. На підставі порівняння результатів проходження сигналів, що несуть одне і те ж повідомлення через одне і те ж середовище можна зробити вивід, що перетворення початкового широкосмугового сигналу у вузькосмуговий дає певний виграш в сенсі збереження передаваної інформації.

Завдання даної роботи реалізуються шляхом аналізу сигналів в різних точках моделей, їх зіставлення і оцінки як в тимчасовій, так і в частотній областях.

 

ХІД ВИКОНАННЯ РОБОТИ.

1. Завантажити виконуючий файл моделі 1 rr_noise.svu. Замалювати структуру моделі, записати параметри її модулів, параметри системного часу. Запустити модель на цикл моделювання. Отримати графіки сигналів на виходах фільтрів, їх спектри і кореляційні функції.

 

 

1. Оцінити ширину спектрів на рівні -60dB. Зробити виводи щодо зміни форми сигналу при зміні смуги фільтрації.

2. Оцінити середню швидкість наростання такою, що огинає сигналу на виході кожного фільтру, використовуючи вираз

 

де, і - рівні суміжних максимумів квазігармонійного заповнення ("коливання, що несе") сигналу

- часовий інтервал між суміжними max і min сигналом

- номер вимірювання ()

 

1. Зіставити результати оцінок по пп.2,3 і зробити виводи про взаємозв'язок смуги сигналу і швидкості зміни тієї, що його огинає.

2. Завантажити виконуючий файл моделі 2 - fpulse2.svu. Замалювати структуру моделі, записати параметри її модулів, параметри системного часу.

 

 

1.

Запустити модель на цикл моделювання і отримати графіки сигналів, відтворюючих початкове (передаване) і отримане повідомлення. Зробити виводи про спотворення вузькосмугового і широкосмугового сигналів, що несуть одну і ту ж інформацію проходженні через одне і те ж середовище розповсюдження.

2. Дати оцінку якості відновлення початкового сигналу детектором тієї, що огинає і засобами обробки аналітичного сигналу.

3. ЗМІСТ ЗВІТУ.

4. Найменування роботи, її мета і завдання.

5. Структурна схема моделей, їх параметри, параметри системного часу.

6. Ескізи графіків сигналів, їх спектрів з вказівкою отриманих оцінок параметрів.

7. Виводи відповідно до пунктів 1.7 «Ходу виконання роботи».

8. ЛІТЕРАТУРА.

9. Зюко а.Г. і ін. Теорія передачі сигналів. Стр.45.54.

10.КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ.

11. Чому представлення сигналу у вигляді

1 вважається за неоднозначний і як ця неоднозначність усувається при представленні цього сигналу як аналітичного?

1. Чому застосування апарату аналітичного сигналу до класу вузькосмугових сигналів найефективніше?

2. Які параметри комплексною огинає несуть інформацію про повідомлення при: -1- амплітудній модуляції -2- при кутовій модуляції?

3. Які зміни зазнає кореляційна функція сигналу у міру звуження його смуги?

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №7.