Проходження детермінованих і випадкових сигналів через лінійні ланки каналів зв'язку.

Мета роботи: Вивчити перетворення детермінованих і випадкових сигналів при проходженні їх через лінійні ланки каналів зв'язку.

Завдання роботи:

Досліджувати характеристики і властивості лінійних ланок при обробці ними регулярних сигналів.

2. Досліджувати характеристики лінійних ланок при обробці ними випадкових сигналів.

 

ВВЕДЕННЯ.

 

Лінійні властивості каналів зв'язку часто представляють моделями у вигляді фільтрів. Крім того, фільтри як елементи засобів зв'язку є важливими і поширеними компонентами сучасної апаратури. Знання основних різновидів фільтрів, процесів перетворення сигналів фільтрами (тобто процесів фільтрації) і характеристик фільтрів абсолютно необхідно для аналізу і синтезу систем зв'язку.

Основними характеристиками фільтру є амплітудно-частотна (АЧХ)

 

і фазочастотная (ФЧХ)

 

де

комплексний коефіцієнт передачі фільтру, - комплексна частота, - порядок фільтру ().

Залежно від вигляду амплітудно-частотною характеристика фільтри підрозділяються на:

-фільтри нижніх частот - ФНЧ - (пропускають сигнали з частотою нижче за частоту зрізу)

-фільтри верхніх частот - ФВЧ - (пропускають сигнали з частотою вище за частоту зрізу)

-полосовиє фільтри - ПФ - (пропускають сигнали в смузі частот)

-заграждающие фільтри - ЗФ - (пропускають сигнали за межами смуги загороди).

Властивості фільтру в значній мірі визначаються полюсами комплексного коефіцієнта передачі, у зв'язку з цим коріння полінома знаменника грає вирішальну роль в описі фільтру. Залежно від виду апроксимуючого полінома знаменника виділяють наступні різновиди фільтру:

-баттерворта

-бесселя

-чебишева і ін.

Структура фільтрів може бути одній і тій же, проте, відмінності в коефіцієнтах поліномів чисельника і знаменника, а отже і корінні поліномів істотно впливають на властивості фільтрів.

Серед простих лінійних ланок, які можуть бути представлені через загальний опис фільтру, виділені ті, що найчастіше зустрічаються. Це -

Пропорційна ланка (ФНЧ, у якого для всіх а для всіх)

2) Інтегратор (ФНЧ, у якого для всіх а для всіх)

3) Диференціатор (ФВЧ, у якого для всіх а для всіх)

4) Інерційна ланка (ФНЧ, у якого для всіх а для всіх, окрім)

5) Коливальна ланка (ПФ, у якого для всіх а для всіх, окрім).

Дана робота направлена на вивчення властивостей фільтрів як моделей ланок систем зв'язку засобами пакету Systemview.

 

ПОСТАНОВКА ЗАВДАНЬ ДОСЛІДЖЕННЯ

 

Об'єктом дослідження в даній роботі є ФНЧ, ФВЧ і ПФ, що знаходяться під впливом гармонійних, імпульсних і випадкових сигналів.

Гармонійні компоненти вхідного сигналу, що проходять через фільтр, зазнають у фільтрі ослаблення (посилення) і затримку в часі, внаслідок чого спектр сигналу на виході фільтру може істотно відрізнятися від форми вхідного сигналу

 

Ці зміни можуть приводити як до позитивних результатів в роботі реальних систем зв'язку (придушення небажаних компонент, очищення сигналу те перешкод), так і негативним (лінійні спотворення). Вибираючи потрібний різновид фільтру і його параметри (порядок фільтру, частоти зрізу) можна досягти бажаних властивостей і тим забезпечити необхідну якість фільтрації.

Схема моделі для дослідження фільтру елементарно проста. Це послідовне з'єднання модулів генератора вхідних сигналів (- функція, меандр, синусоїда, Гаусів білий шум), власне фільтру і реєстратора вихідних сигналів (аналізуюче вікно пакету Systemview).

Завдання даної роботи реалізуються шляхом аналізу вхідних і вихідних сигналів фільтру в тимчасових і частотних областях для вищезгаданих різновидів і структур фільтрів при стандартних сигналах що подаються на вхід.

 

ХІД ВИКОНАННЯ РОБОТИ.

Завантажити виконуючий файл dsp_fil1.svu (Ріс.1). На екрані ПЕВМ з'явиться структура трьох моделей для дослідження проходження стандартних сигналів, а саме, - функції, синусоїди і меандра, через фільтр.

 

 

 

Використовуючи засоби редагування моделей, ввести ще одну четвертую модель - для дослідження проходження Гауссова білого шуму через такий же фільтр (среднеквадратічеськоє значення шуму набути рівним 1).

Замалювати структуру моделей, записати параметри модулів, параметри системного часу. Запустити моделі на цикл моделювання. Отримати графіки сигналів на виходах фільтрів.

2. Досліджувати проходження стандартних сигналів через ФНЧ, а саме:

3. Використовуючи імпульсну перехідну функцію, отримати АЧХ і ФЧХ фільтру і по ним частоту зрізу. Розглянути випадки фільтрів Баттерворта, Бесселя і Чебишева. Дати якісний порівняльний опис особливостей АЧХ і ФЧХ даних різновидів фільтрів.

4. Оцінити тимчасову затримку, що вноситься фільтрами. Досліджувати залежність цієї затримки від порядку фільтру і побудувати графік залежності.

5. Досліджувати особливості проходження гармонійного сигналу через фільтр. Якісно описати спотворення, що вносяться фільтром.

6. Досліджувати особливості проходження через фільтр сигналу типу меандр. Якісно описати і пояснити спотворення, що вносяться фільтром. Розглянути випадки фільтрів Баттерворта, Бесселя і Чебишева. Нерівномірність в смузі прозорості прийняти рівною 0,5 дб. Проаналізувати зв'язок між нелінійністю фазової характеристики, крутизною амплітудної і спотвореннями, що вносяться фільтром. Розглянути випадки зміни порядку фільтру.

7. Досліджувати особливості проходження Гауссова білого шуму через ФНЧ. Порівняти автокореляційну функцію вихідного сигналу з автокореляційною функцією Гауссова білого шуму. Досліджувати залежність головної пелюстки автокореляційної функції від частоти зрізу фільтру, побудувати графік цієї залежності.

8. Виконати дослідження згодне пп.3.1, 3.2, 3.3 і 3.5 стосовно ПФ. Частоти зрізу ПФ прийняти 80 Гц і 120 Гц.

9. Виконати дослідження згодне пп.3.1, 3.2, 3.3 і 3.5 стосовно ФВЧ. Частоту зрізу фільтру прийняти рівною 100 Гц.

10. Досліджувати проходження стандартних сигналів через інтегратор, диференціатор, пропорційне, інерційне і коливальні ланки. Дати якісний опис вихідним сигналам для кожного стандартного вхідного сигналу. У всіх необхідних випадках набувати одиничних значень коефіцієнтів і нульові початкові умови. Як коливальна ланка використовувати ПФ першого порядку з частотами зрізу 80 і 120 Гц.

 

ЗМІСТ ЗВІТУ.

1. Найменування роботи, її мета і завдання.

Структурна схема моделей, їх параметри, параметри системного часу.

3. Ескізи графіків сигналів, їх спектрів, автокореляційні функції, АЧХ і ФЧХ, побудовані залежності, необхідні коментарі відповідно до пп.1-11.

4. Виводи відповідно до пунктів 1-11 «Ходу виконання роботи».

ЛІТЕРАТУРА.

1. Фельдбаум а.А. і ін. Теоретичні основи зв'язку і управління. Стор. 166-197.

Мошиц Р., Хорн П., Проектування активних фільтрів. Стор. 13-26.

ДОДАТКОВЕ ЗАВДАННЯ.

 

У конспекті лекцій привести формули для комплексного коефіцієнта передачі ФНЧ, ФВЧ, ПФ другого порядку, а так само для інтегратора, диференціатора, що пропорційного, такого, що інерційного коливає ланок у разі, коли окрім.

Для вищеперелічених ланок в конспекті привести якісні графіки залежностей АЧХ і ФЧХ.

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №8