83717

Моделювання типових радіотехнічних сигналів

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Вивчити основні можливості програми MathCad, ознайомитися з елементами загальної теорії радіотехнічних сигналів, освоїти порядок моделювання найпростіших радіотехнічних сигналів. При підготовці до виконання лабораторної роботи необхідно вивчити даний опис, що відповідає розділам рекомендованої літератури...

Украинкский

2015-03-16

1.34 MB

3 чел.

 

Лабораторна робота № 1

Моделювання типових радіотехнічних сигналів

Мета роботи: Вивчити основні можливості програми MathCad, ознайомитися з елементами загальної теорії радіотехнічних сигналів, освоїти порядок моделювання найпростіших радіотехнічних сигналів.

При підготовці до виконання лабораторної роботи необхідно вивчити даний опис, що відповідає розділам рекомендованої літератури, а також уміти відповідати на запитання самоперевірки.

Основні теоретичні відомості

Процес – це зміна в часі якої-небудь фізичної величини.

Сигнал – це процес, який відображає інформацію. При цьому інформацію може бути сукупність відомостей про процеси й об’єкти реального світу та явищ.

У загальному випадку сигнал – це деяка функція часу, що описує фізичну величину, безпосередньо пов’язану із системою, де він діє. У цьому випадку сигнал може називатися коливанням. Сигнал як фізичний процес завжди існує на кінцевому інтервалі часу, однак в теорії сигналів, сигнали розглядаються і на нескінченому інтервалі часу.

Для теоретичного вивчення й здійснення кількісних розрахунків у теорії сигналів необхідно вказати спосіб математичного опису сигналів, тобто вказати математичну модель.

Математична модель сигналу являє собою функціональну залежність, що описує зміну в часі фізичного стану деякого об’єкта та може бути представлена в аналітичному, графічному або табличному вигляді.

У загальному випадку сигнали поділяють на детерміновані та випадкові.

Детерміновані сигнали – це сигнали, значення яких можуть бути обчислені в будь-який момент часу, тобто вони передбачувані з ймовірністю, що дорівнює одиниці.

Найпростішим прикладом математичної моделі детермінованого сигналу може бути гармонічне (синусоїдальне або косинусоїдальне) коливання

                                         ,                  (1.1)

                        де – амплітуда, – кутова частота, – початкова фаза.

Випадкові сигнали – це сигнали, значення яких у будь-який момент часу непередбачувані, тобто в заданий момент часу  їх неможливо визначити з ймовірністю, що дорівнює одиниці.

Детерміновані сигнали можуть бути розділені на три основні групи:

1. Керувальні (модулюючі, первинні) сигнали – це порівняно низькочастотні коливання, що містять в собі інформацію, і не можуть бути безпосередньо використані для передачі на великі відстані за допомогою електромагнітних хвиль.

2. Високочастотні (ВЧ) немодульовані сигнали – це коливання, які здатні поширюватися у вигляді електромагнітних хвиль на великі відстані.

3. Модульовані сигнали – це ВЧ коливання, один або декілька параметрів яких промодельовані коливанням низькочастотним первинним сигналом. В радіотехніці використовують амплітудну, частотну, фазову, імпульсну та ряд інших складніших типів модуляції.

У залежності від області визначеності та області набутих значень розрізняють неперервні, дискретні та цифрові сигнали.

Неперервний сигнал – це коливання, задане в незчисленній множині точок часової осі і яке триває нескінченно довго. Приклади неперервних сигналів наведені на рис.1.1.

Імпульсна послідовність – це скінченна (пачка імпульсів) або нескінченна послідовність імпульсів. У деяких системах неперервний сигнал представлений лише відліками його миттєвих значень в окремі дискретні моменти часу. Такі сигнали називають дискретними. Дискретні сигнали – це коливання, область визначення якого – зчисленна множина точок часової осі, а область сприйманих значень – незчисленна множина. Значення, яких набуває сигнал у цих точках, називають відліками або вибірками сигналу (рис. 1.2 а).

Рис. 1.1. Приклади неперервних сигналів.

Квантований сигнал – це сигнал, область визначення якого є незчисленною множиною, а область сприйманих значень – зчисленною. Таким чином, квантова ний сигнал може набувати лише фіксованих значень (рівнів), але зміна від рівня до рівня відбувається в довільні моменти часу (рис. 1.2 б).

Цифрові сигнали – це сигнали дискретні в часі і квантова ні за приймаючими значеннями (рис. 1.2 в).


а    б

в

Рис. 1.2. Приклади імпульсного, дискретного та цифрового сигналів:
а – дискретний сигнал, б – квантований сигнал, в – цифровий сигнал.

Сигнал  називається періодичним тоді і лише тоді, коли він задовольняє умові

,

Найменше значення , при якому виконується ця умова, називається періодом.

В радіотехніці широко використовується поняття відеоімпульсів і радіоімпульсів (рис. 1.3).

Математична модель радіоімпульсу

                                 ,                              (1.2)

де – обвідна радіоімпульсу , що у цьому випадку є математичною моделлю відеоімпульса, функція високочастотне заповнення.

Рис. 1.3. Зображення відеоімпульсу та радіоімпульсу.

Будь-який сигнал приблизно може бути описаний сумою деяких елементарних сигналів, що виникають у послідовні моменти часу.

Серед елементарних сигналів найбільш часто використовуються східчасті функції (які також називають функціями ввімкнення або функціями Хевісайда) та функції Дірака (дельта-функції).

Математична модель функції Хевісайда може бути представлена як:                                                      (1.3)

Для характеристики сигналів вводять поняття норми та енергії сигналів. Норма сигналу

                                              .                              (1.5)

                   Квадрат норми сигналу є енергією сигналу

                                              .                          (1.6)

                                        Хід роботи

1. Проведемо моделювання гармонічного сигналу (1.1) з наступними параметрами

2. Проведемо моделювання послідовності відеоімпульсів з параметрами. Для цього змоделюємо послідовність відеоімпульсів за три періоди слідування з використанням панелі “Програмування” ( використаємо оператори Add Line, if, otherwise).Змоделюємо послідовність відеоімпульсів за три періоди слідування з використанням функцій Хевісайда (heaviside step) з використанням моделі (1.4). Знайти енергію та норму сигналу. 

3. Змоделювати періодичні сигнали у середовищі MathCad

Синусоїдальний сигнал

Прямокутний сигнал

Трикутний сигнал

Пилкоподібний сигнал

Пилкоподібний сигнал

Напівперіодне коливання

Трапеційний сигнал

Амплітудний модульований сигнал

4.Змоделювати сигнал заданої форми.

Енергія та норма сигналу

5.Перетворимо отриманий сигнал у дискретному и довільному інтервалі

6. Перетворимо сигнал у квантований

7.Перетворення сигнала в цифровий

8.Знайдемо похибку дискретизації між значеннями первиного та отриманого цифрового сигналу

Висновок : під час виконання лабораторної роботи ми вивчили основні можливості програми MathCad, ознайомиися з елементами загальної теорії радіотехнічних сигналів, освоїли порядок моделювання найпростіших радіотехнічних сигналів.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

21113. Література і літописання XIV – першої половини XVII ст. 25.69 KB
  Література і літописання XIV першої половини XVII ст. зявляються також нові розширені версії перекладних повістей про Олександра Македонського Олександрія оповідання про Трою Бовукоролевича у XVI ст. До найзначніших літописів тієї доби слід віднести Короткий Київський літопис XIV XVI ст. Виробництво власного паперу в Україні почалося в Галичині тільки в першій половині XVI ст.
21114. Релігійна полеміка другої половини XVI – першої половини XVII ст 23.14 KB
  У творчості цього полеміста чи не найповніше виражено віру у швидке відродження національної культури та її майбутній розквіт. Він виступав проти вищої ієрархії що призвела до унії а також проти католицької та західної культури. Якщо в часи ренесансних віянь в Україні та за її межами під враженням від давніх київських руїн часто висловлювалася думка що Київ це ніщо інше як гомерівська Троя то з початком поширення барокової культури в Україні виникає концепція Києва як Другого Єрусалима Й. який має стати надійним оплотом не тільки...
21115. Архітектура доби пізнього Середньовіччя (XIV – перша половина XVII ст.) 22.82 KB
  Найбільшими будівлями цього стилю були католицькі костели у Львові кінець XIV ст. Найстарішою памяткою готичної доби де готичні елементи співіснують з візантійськомало азійським стилем є Вірменська церква у Львові закладена у 1363 р. особливо у Львові панував стиль пізнього Ренесансу. У цьому стилі у Львові збудовані Високий замок будинок Гепнера Чорна камяниця 1570 будинок грецького купця й уславленого мецената Корнякта 1580 каплиця Трьох святителів 1578 вежа Вірменської церкви 1576 а також вежа Корнякта дзвіниця...
21116. Образотворче мистецтво у XIV – першій половині XVII ст 28.59 KB
  Образотворче мистецтво у XIV першій половині XVII ст. У фресковий розпис проникають народні й світські мотиви повязані з раннім Ренесансом хоча в цілому памятки монументального фрескового живопису XIV середини XVI ст. У цілому ж до середини XVI ст. З XVI ст.
21117. Театральне мистецтво і музична культура доби пізнього Середньовіччя (XIV - перша половина XVII ст.) 15.84 KB
  Театральне мистецтво і музична культура доби пізнього Середньовіччя XIV перша половина XVII ст. Театральне мистецтво. Зароджується також театральне мистецтво. Розвиваються народні ігри та мистецтво скоморохів виконавців і творців розважальної усної поезії музичного фольклору.
21118. Освіта у другій половині XVII – XVIII ст. 21.54 KB
  періодично то набував то втрачав статус академії доки цей статус не було остаточно затверджено 1701 р. Студенти Київської академії здебільшого йшли до війська пожежі та військова руїна нищили шкільні будинки та надані маєтності. починається новий розквіт діяльності академії який свого апогею досягає на межі століть. У стінах Академії відбуваються численні публічні диспути з різних наук затверджується звичай рекреацій культурномистецьких свят з виставами та іграми приуроченими до завершення навчального року.
21119. Література у другій половині XVII – XVIII ст. 26.69 KB
  Література у другій половині XVII XVIII ст. Розвиток літератури протягом другої половини XVII першої половини XVIII ст. Так званий леонінський вірш що поширився у XVIII ст. В кінці XVIII ст.
21120. Козацькі літописи (друга половина XVII - XVIII ст.) 17.41 KB
  Літописом Самовидця назвав цей твір Пантелеймон Куліш бо неназваний автор вважається що ним був представник козацької старшини Роман Ракушка став очевидцем подій від початку Визвольної війни і до 1702 р. Цей твір має не лише історіографічну а й значну літературну вартість. Але й недописаний твір складається з чотирьох томів які систематично охоплюють події 16481700 рр. Твір написано емоційно образною книжною українською мовою з використанням народної фразеології поетичних творів українських авторів.
21121. Філософія у другій половині XVII - XVIII ст. Творчість Г. С. Сковороди 17.36 KB
  Сковороди Певний внесок зробив Ф. Феноменальним явищем в історії української культури була творчість Григорія Савича Сковороди 17221794. Характерним для філософської позиції Сковороди є широке використання мови образів символів а не чітких раціоналістичних понять які не в змозі відповідно розкрити сутність філософської та життєвої істини. Тому заклик Сковороди пізнай себе означає в нього пізнати Бога в собі у глибині свого єства.