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

0 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

25801. Наружное ухо: ушная раковина, наружный слуховой проход. Строение, значение, возрастные особенности 15.56 KB
  Наружный слуховой проход начинается углублением в центре ушной раковины и направлен вглубь височной кости заканчивается барабанной перепонкой. У взрослых наружный слуховой проход имеет длину 253 см. У новорождённого слуховой проход имеет вид щели и заполнен эпителиальными клетками.
25802. Барабанная перепонка. Строение, значение, возрастные особенности 13.52 KB
  Барабанная перепонка. Строение значение возрастные особенности Барабанная перепонка отделяет наружное ухо от среднего. Барабанная перепонка имеет 3 слоя: 1. Барабанная перепонка имеет 3 слоя только в наружной части.
25803. Среднее ухо: барабанная полость, слуховые косточки, слуховые мышцы, слуховая труба, сосцевидный отросток. Строение, значение 16.1 KB
  Среднее ухо состоит из: барабанной полости в ней находятся слуховые косточки слуховые мышцы и евстахиевы трубы; ячейки воздухоносного сосцевидного отростка; Барабанная полость имеет вид шестигранника: а верхняя стенка барабанной полости крыша. Задней стеной барабанной полости является костная пластинка которая отделяет средне ухо от внутреннего. Рукоятка молоточка соединяется с центром барабанной перепонки. Подножная пластинка стремени вставляется в овальное окно которое расположено на костной стенке внутреннего ухаСлуховые косточки...
25804. Характеристика проводникового и коркового отделов слухового анализатора. Их значение 14.92 KB
  Проводниковый отдел слуховой сенсорной системы состоит из 4 нейронов: 1ый нейрон расположен в спиральном узле улитки. Аксоны центральные отростки образуют слуховой нерв. Слуховой путь как и зрительный является частичноперекрещенным. При поражении слуховой коры с одной стороны снижение слуха наблюдается с двух сторон причём с большим поражением противоположного уха.
25805. Заболевания глотки. Аномалии развития 16.05 KB
  Аномалии развития. Аномалии развития глотки встречаются в виде расщепления укорочения или отсутствия мягкого неба и язычка; эти дефекты нередко сочетаются с врожденными расщелинами твердого неба. Аномалии глотки могут возникать по различным причинам: в результате наследственных факторов эндогенного влияния на эмбрион заболеваний родителей алкоголизм сифилис туберкулез малярия краснуха отравления эмриотоксическими элементами олово свинец мышьяк ртуть и др. Классификация аномалий глотки Атрезия и стенозы носоглотки Недоразвитие...
25806. Рубцовые деформации глотки 13.87 KB
  Рубцовые деформации глотки. Рубцовые деформации глотки. При некоторых тяжелых инфекционных заболеваниях скарлатина дифтерия наблюдаются глубокие поражения слизистой оболочки глотки с омертвением отдельных ее участков и последующим развитием рубцовой ткани. В других случаях рубцы притягивают остатки мягкого неба и дужек к задней стенке глотки; происходит полное или частичное сращение мягкого неба с задней стенкой глотки в результате чего полость рта и ротоглотка полностью или почти полностью разобщаются с носоглоткой.
25807. Ангина и хронический тонзиллит 15.22 KB
  Ангина и хронический тонзиллит. Различают острый тонзиллит ангина и хронический. Ангина остро возникающее патологическое состояние для которого характерно воспаление лимфоидных образований окологлоточного кольца ПироговаВальдейра чаще всего нёбных миндалин. Катаральная ангина имеет острое начало.
25808. Гипертрофия глоточной и небных миндалин. Аденоиды. Нарушение голоса и речи при аденоидах 16.81 KB
  Нарушение голоса и речи при аденоидах. Основными признаками аденоидов являются: нарушение носового дыхания постоянные серозные выделения из носа нарушение функции слуховых труб частые воспаления как в носоглотке так и в полости носа.
25809. Фиброма носоглотки. Паралич мягкого неба 14.89 KB
  Паралич мягкого неба. Паралич мягкого неба. У детей нередко наблюдается паралич мягкого неба. Чаще всего такой паралич возникает при дифтерии.