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

2 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

65907. ПРОЛЕГОМЕНЫ В ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКУЮ ТЕОРИЮ ЖАНРА 139 KB
  Целью данной работы является попытка прелиминарно обозначить некоторые черты жанра повести о княжеских смертях с помощью сравнительного анализа повести о смерти Игоря Ольговича в Ипатьевской летописи под 1147 г. Повесть о смерти Игоря содержит синтез нескольких точек зрения на события в ней изложенные.
65908. Сущность и специфика рынка недвижимости 28.39 KB
  Рынок недвижимости это сектор национальной рыночной экономики представляющий собой взаимосвязанную систему рыночных механизмов обеспечивающих создание эксплуатацию передачу и финансирование объектов недвижимости передачу и защиту прав и интересов на эти объекты а также механизмов обеспечивающих функционирование рынка недвижимости инфраструктуру.
65909. ЖАНРОВАЯ МОДЕЛЬ НОВЕЛЛЫ В «ПИСЬМАХ РУССКОГО ПУТЕШЕСТВЕННИКА» Н. М. КАРАМЗИНА 58 KB
  Вставные эпизоды в свою очередь либо строятся по образцу новеллы либо близки идиллии хотя две эти жанровые модели взаимосвязаны и взаимопроницаемы. Мы будем ориентироваться на структуру новеллы как на наиболее формально организованную и послужившую автору Писем одной из моделей повествования.
65911. ОБ ИДИЛЛИЧЕСКИХ МОТИВАХ В «МЕРТВЫХ ДУШАХ» Н. В. ГОГОЛЯ 46.5 KB
  Гоголя в которой идет речь о посещении Чичиковым усадьбы Манилова. Темы идеи образы стиль главы о Манилове можно считать результатом диалога художественных языков возникающего между Гоголем и литературой сентиментализма и романтизма.
65912. Управление как искусство 29.53 KB
  Искусство управления способность человека принимать нетривиальные решения в условиях дефицита информации. Поэтому существенно то что он помимо развитой интуиции воображения определённых знаний и так далее должен обладать организаторскими способностями...
65913. ЭВОЛЮЦИЯ ВТОРИЧНЫХ ТЕКСТОВ В 40-Е–90-Е ГОДЫ XIX ВЕКА НА ПРИМЕРЕ ТВОРЧЕСТВА А. МАЙКОВА 51.5 KB
  Материалом для наших наблюдений стали вторичные тексты в русской поэзии 40х-90х годов XIX века. Вторичные тексты 40х-90х годов XIX века являются органичным продолжением традиций вторичных текстов предшествующей эпохи. В русской поэзии XVIII-XIX века вторичные тексты нередко публикуются под жанровыми обозначениями...
65915. ИСТОРИЧЕСКОЕ СОЗНАНИЕ И ЖАНРОВЫЕ ФОРМЫ В РУССКОЙ ДРАМАТУРГИИ СЕРЕДИНЫ XIX ВЕКА 116.5 KB
  Тенденция к обособлению исторической драматургии от театра определившаяся к середине XIX века свидетельствовала о том что воспроизведение человека исторического в определенной жанровой форме стало осознаваться не только как индивидуально-психологический но как прежде всего социальный общественно...