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

27149. Реляционные ХД 11.22 KB
  Данные хранятся в реляционных таблицах но образуют специальные структуры эмулирующие многомерное представление данных. Многомерные ХД реализуют многомерное представление данных на физическом уровне в виде многомерных кубов. Гибридные ХД сочетают в себе свойства как реляционной так и многомерной модели данных. Виртуальные ХД не являются хранилищами данных в привычном понимании.
27150. ВВЕДЕНИЕ В OLAP 336.95 KB
  И если количество аналитиков в десятки раз меньше числа кассиров то объемы данных необходимых для анализа превышают размер средней транзакции на несколько порядков величины. Технология OLAP Online Analytical Processing представляет собой методику оперативного извлечения нужной информации из больших массивов данных и формирования соответствующих отчетов. Однако вскоре выяснилось что OLAPсистемы очень плохо справляются с ролью посредника между различными транзакционными системами источниками данных и клиентскими приложениями.
27151. Информационные системы 10.52 KB
  ETL получает несогласованные данные которые надо преобразовать к единому формату. ETL загружает данные в центральное хранилище. SRD должно доставить данные в различные витрины в соответствии с правами доступа графиком доставки и требованиями к составу информации.
27152. Модели данных, используемые при построении Хранилищ Данных 52.16 KB
  Принципы построения систем ориентированных на анализ данных Модели данных используемые при построении Хранилищ Данных В настоящее время наибольшее распространение получили три вида моделей хранилищ данных: многомерная реляционная и комбинированная. Измерения играют роль индексов используемых для идентификации конкретных значений данных. Вращение изменение порядка измерений; обычно для двухмерных сечений остальные фиксированные для приведения данных к форме удобной для восприятия; Свертка замена одного из значений измерения другим ...
27153. Формат BluRay 2.09 MB
  Приведены основные технические характеристики BDдиска. Это и гибридный лазер способный генерировать излучение трех длин волн: 780 нм 650 нм и 405 нм объектив с изменяемой числовой апертурой SONY голографический оптический элемент LG дифракционный оптический элемент Matsushita высокопрочное защитное покрытие поверхности диска DURABIS2 TDK регистрирующие материалы для записываемых дисков органический Fuji и неорганический TDK новейшие технологии мастеринга новых дисков с использованием термохимической реакции в материале...
27154. Магнитофоны форматов ADAT и DTRS 520 KB
  ADAT Магнитофоны формата ADAT разработаны фирмой Alesis что и отражено в аббревиатуре его названия ADAT Alesis Digital Audio Tape. Для своих магнитофонов фирма Alesis разработала специальный оптический интерфейс ADI Alesis Digital Interface с помощью которого можно по одному оптоволоконному кабелю передавать восемь звуковых каналов с разрешением до 24 разрядов. показан образец магнитофона формата ADAT Alesis M20. 2 представлена модель Alesis XT20 которая обладает теми же функциональными возможностями что и М20 но кроме того...
27155. DASH 486.5 KB
  В 1988 году появился 48дорожечный магнитофон РСМ3348 в котором также используется полудюймовая лента и который обеспечивает полную взаимозаменяемость со своим предшественником РСМ3324 благодаря тому что 24 дополнительные дорожки здесь записываются в промежутках между дорожками предыдущего формата рис. Дополнительная дорожка 2 служит для записи временного кода по стандарту SMPTE а дополнительная дорожка 3 для записи сигналов управления. Канал управления Данные записываемые на дорожку управления дополнительная дорожка 3 на рис. При...
27156. Канальное кодирование (модуляция) 137 KB
  Канал Q Канал Q содержит данные хронирования содержимого диска и нужен для обеспечения функций поиска заданного фрагмента повтора воспроизведения по программе а также обеспечивает возможность индикации текущего времени как на диске в целом так и на каждой дорожке в отдельности. Одновременно с этим в графе Начало музыкального фрагмента записывается время соответствующее началу в минутах секундах и блоках одна секунда 75 блокам номера от 00 до 74 по шкале времени исчисляемому от начала программной зоны диска начало первого...
27157. История цифровой звукозаписи 84 KB
  А первая публичная демонстрация цифровой звукозаписи состоялась в 1967 году. После столь блистательного дебюта цифровой звукозаписи работы в этом направлении начались и на других фирмах. Поэтому внедрение результатов работ по цифровой звукозаписи происходило исключительно в студиях где размеры создаваемых систем и их стоимость существенной роли не играли.