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

63067. Проектування скребкового конвеєра 414.14 KB
  Скребкові конвеєри використовують для транспортування сипких, зернистих матеріалів і коренеплодів у горизонтальному напрямі і під кутом близько 0-65° до горизонту, їх широко застосовують на зернових токах і елеваторах, у кормоцехах тваринницьких ферм...
63070. Создание транспортной накладной 202.6 KB
  Для поведите курсор к листу Лист 1 вызовите контекстное меню выберите команду Переименовать. 6 Выделите ячейки А5 и В5 на вкладке Главная выполните команду Объединить и поместить в центре нажав на кнопу.
63071. Детский массаж 1.1 MB
  При небольших покраснениях на коже ребенка в результате диатеза массаж нужно проводить осторожно, избегая участки с высыпаниями. Если же высыпания стали значительными, массаж в это время производить не следует.